實(shí)驗(yàn)十-測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(解析版)(已修改)
2025-04-03 03:48 本頁(yè)面
【正文】 實(shí)驗(yàn)十 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（解析版） (1)如圖甲所示,改變R的阻值,從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值,利用閉合電路的歐姆定律求出幾組E、r值,最后分別算出它們的平均值。甲 乙 (2)用圖象法來(lái)處理數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)、U為縱坐標(biāo),用測(cè)出的幾組I、U值畫出UI圖象,如圖乙所示,直線跟縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電源電動(dòng)勢(shì)E的值,圖線的斜率的絕對(duì)值即內(nèi)阻r的值?！ ‰姵亍㈦妷罕?、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺?！ ?1) A量程,電壓表用3 V量程,按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路。(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到使接入電路的阻值最大的一端。(3)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1,U1)。用同樣方法測(cè)量出六組I、U的值,并填入表格中。組數(shù)物理量 第1組第2組第3組第4組第5組第6組U/VI/A(4)斷開開關(guān),拆除電路,整理好器材?！ ?1)公式法:聯(lián)立六組對(duì)應(yīng)的U、I數(shù)據(jù),滿足關(guān)系式U1=EI1r、U2=EI2r、U3=EI3r、…,讓第1式和第4式聯(lián)立方程,第2式和第5式聯(lián)立方程,第3式和第6式聯(lián)立方程,這樣解得三組E、r值,取其平均值作為電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。(2)圖象法:在坐標(biāo)紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立UI坐標(biāo)系,在坐標(biāo)平面內(nèi)描出各組(I,U)值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn),然后盡量多地通過(guò)這些點(diǎn)作一條直線,不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè),如圖所示?！ 、賵D線與縱軸交點(diǎn)為E。②圖線與橫軸交點(diǎn)為I短=Er。③圖線的斜率的絕對(duì)值表示r=ΔUΔI?！ ?1)偶然誤差①由于讀數(shù)不準(zhǔn)和電表接線不良引起的誤差。②用圖象法求E和r時(shí),由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差。③測(cè)量過(guò)程中通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或電流過(guò)大,都會(huì)引起E、r變化。(2)系統(tǒng)誤差由電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差。①若采用如圖甲所示的電路,在理論上E=U+(IV+IA)r,其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)確的電源兩端電壓。但實(shí)驗(yàn)中忽略了通過(guò)電壓表的電流IV,因此形成誤差,而且電壓表示數(shù)越大,IV越大。 甲 乙結(jié)論:,IV=0,IA=I短,短路電流測(cè)量值=真實(shí)值。E真。=E測(cè)I短,所以r測(cè)r真。從電路的角度看,電壓表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分,故實(shí)際測(cè)出的是電池和電壓表這一整體的等效內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)(r測(cè)和E測(cè)),如圖乙所示,因?yàn)殡妷罕砗碗姵夭⒙?lián),所以r測(cè)小于電池內(nèi)阻r真,因?yàn)橥怆娮鑂斷開時(shí),a、b兩點(diǎn)間電壓Uab等于電動(dòng)勢(shì)E測(cè),此時(shí)電源與電壓表構(gòu)成回路,所以UabE真,即E測(cè)E真。②若采用如圖丙所示的電路,IA為通過(guò)電源的電流真實(shí)值,理論上有E=U+UA+IAr,其中UA不可知,因此造成誤差,而且電流表示數(shù)越大,UA越大,當(dāng)電流為零時(shí),UA=0,電壓為準(zhǔn)確值,等于E。 丙 丁 結(jié)論:。I短真。=EI短測(cè),所以r測(cè)r真,r測(cè)為r真和RA的串聯(lián)值,由于通常情況下電池的內(nèi)阻較小,所以這時(shí)r測(cè)的測(cè)量誤差非常大。 (1)為了使電池的路端電壓變化明顯,電池的內(nèi)阻宜大些(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的干電池)。(2)在實(shí)驗(yàn)時(shí),電流不能過(guò)大,通電時(shí)間不能太長(zhǎng),以免對(duì)E和r產(chǎn)生較大影響。(3)要測(cè)出不少于6組的(I,U)數(shù)據(jù),且變化范圍要大些,然后用方程組求解,并求平均值。(4)畫UI圖線時(shí),由于讀數(shù)的偶然誤差,描出的點(diǎn)不在一條直線上,在作圖時(shí)應(yīng)使圖線通過(guò)盡可能多的點(diǎn),并使不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè),個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。這樣就可使偶然誤差得到部分抵消,從而提高精確度。(5)由于干電池的內(nèi)阻較小,路端電壓U的變化也較小,這時(shí)畫UI圖線時(shí),縱軸的刻度可以不從零開始,而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)I必須從零開始),但這時(shí)圖線在橫軸的截距不再是短路電流,而在縱軸的截距仍為電源電動(dòng)勢(shì),圖線斜率的絕對(duì)值仍為電源的內(nèi)阻。【最新高考真題解析】1．（2020年山東卷）實(shí)驗(yàn)方案對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的精度有直接的影響，某學(xué)習(xí)小組對(duì)“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了探究。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：干電池一節(jié)（ V，內(nèi)阻小于1 Ω）；電壓表V （量程3 V，內(nèi)阻約3 kΩ）；電流表A （ A，內(nèi)阻約1 Ω）；滑動(dòng)變阻器R （最大阻值為20 Ω）；定值電阻R1 （阻值2 Ω）；定值電阻R2 （阻值5 Ω）；開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。(1)該小組按照?qǐng)D甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過(guò)程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在UI坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖乙所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是_____。（單選，填正確答案標(biāo)號(hào)） A．電壓表分流B．干電池內(nèi)阻較小
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