實驗十-測定電源的電動勢和內(nèi)阻(解析版)(已修改)
2025-04-03 03:48 本頁面
【正文】 實驗十 測定電源的電動勢和內(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,直線跟縱軸的交點的縱坐標(biāo)表示電源電動勢E的值,圖線的斜率的絕對值即內(nèi)阻r的值。 電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、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,按實驗原理圖連接好電路。(2)把滑動變阻器的滑片移動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勢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)值所對應(yīng)的點,然后盡量多地通過這些點作一條直線,不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側(cè),如圖所示?！ 、賵D線與縱軸交點為E。②圖線與橫軸交點為I短=Er。③圖線的斜率的絕對值表示r=ΔUΔI?！ ?1)偶然誤差①由于讀數(shù)不準和電表接線不良引起的誤差。②用圖象法求E和r時,由于作圖不準確造成的誤差。③測量過程中通電時間過長或電流過大,都會引起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是準確的電源兩端電壓。但實驗中忽略了通過電壓表的電流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,短路電流測量值=真實值。E真。=E測I短,所以r測r真。從電路的角度看,電壓表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分,故實際測出的是電池和電壓表這一整體的等效內(nèi)阻和電動勢(r測和E測),如圖乙所示,因為電壓表和電池并聯(lián),所以r測小于電池內(nèi)阻r真,因為外電阻R斷開時,a、b兩點間電壓Uab等于電動勢E測,此時電源與電壓表構(gòu)成回路,所以UabE真,即E測E真。②若采用如圖丙所示的電路,IA為通過電源的電流真實值,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,UA=0,電壓為準確值,等于E。 丙 丁 結(jié)論:。I短真。=EI短測,所以r測r真,r測為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r測的測量誤差非常大。 (1)為了使電池的路端電壓變化明顯,電池的內(nèi)阻宜大些(選用已使用過一段時間的干電池)。(2)在實驗時,電流不能過大,通電時間不能太長,以免對E和r產(chǎn)生較大影響。(3)要測出不少于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,由于讀數(shù)的偶然誤差,描出的點不在一條直線上,在作圖時應(yīng)使圖線通過盡可能多的點,并使不在直線上的點均勻分布在直線的兩側(cè),個別偏離直線太遠的點可舍去。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,這時畫UI圖線時,縱軸的刻度可以不從零開始,而是根據(jù)測得的數(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勢,圖線斜率的絕對值仍為電源的內(nèi)阻?！咀钚赂呖颊骖}解析】1．（2020年山東卷）實驗方案對實驗測量的精度有直接的影響，某學(xué)習(xí)小組對“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗方案進行了探究。實驗室提供的器材有：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，導(dǎo)線若干。(1)該小組按照圖甲所示的電路進行實驗，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實驗數(shù)據(jù)在UI坐標(biāo)紙上描點，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） A．電壓表分流B．干電池內(nèi)阻較小
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