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1、實驗 測量電源的電動勢和內阻
一、實驗原理和方法
1.畫出用電壓表、電流表加上滑動變阻器來測量電源的電動勢和內阻的電路圖.
2.畫出用電流表、電阻箱測量電源的電動勢和內阻的電路圖.
3.畫出用電壓表、電阻箱測量電源電動勢和內阻的電路圖.
二、數(shù)據(jù)處理
1.計算法:取兩組實驗中獲得的數(shù)據(jù),列方程:,解得:E=_____,r=______________.
為了減小誤差,多取幾組數(shù)據(jù),分別列若干組聯(lián)立方程,求若干組E和r,最后以電動勢的________和內電阻的________作為實驗結果.
2. 圖象法:若采用第一種實驗電路,在坐標紙上以________為橫坐標
2、、________為縱坐標建立直角坐標系,根據(jù)實驗測得的幾組數(shù)據(jù)在坐標系中描點作圖.
例1 如圖所示為閉合回路中兩個不同電源的U-I圖象,下列判斷錯誤的是( )
A 電動勢E1=E2,發(fā)生短路時的電流I1>I2 B.電動勢E1=E2,內阻r1>r2
C.電動勢E1=E2,內阻r1<r2 D.當兩電源的工作電流變化量相同時,電源2的路端電壓變化大
變式訓練1所示是根據(jù)某次實驗記錄數(shù)據(jù)畫出的U-I圖象,下列關于這個圖象的說法中正確的是( )
A.縱軸截距表示待測電源的電動勢 B.橫軸截距表示短路電流
C
3、.根據(jù)r=,計算出待測電源內電阻為12 Ω D.電流為0.3 A時的外電阻是18 Ω
例2 某同學的實物連線如圖甲所示.
甲
乙
(1)請指出該同學在接線中錯誤和不規(guī)范的地方.
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
③__________________________________________
4、______________________________
(2)另有一同學實物連接圖正確,也能正確讀數(shù),但忙亂中在稿紙上記錄了一些數(shù)據(jù),如圖乙所示,請你幫他把數(shù)據(jù)整理好,并按實際情況填好表格.
實驗次數(shù)
物理量
1
2
3
4
5
6
電流表示數(shù)I/A
0.16
0.24
0.32
0.40
0.48
0.56
電壓表示數(shù)U/V
在所給的數(shù)據(jù)中,求出電源電動勢E=______ V,內阻r=________ Ω
解析 (1)①電壓表沒有并接在開關和電源串接后的兩端;②電流表正負接線柱錯誤;③電壓表量程選
5、用不當.
(2)表格數(shù)據(jù)依次按順序為1.40、1.36、1.32、1.28、1.24、1.20
代入公式E=U+Ir,聯(lián)立解得E=1.48 V,r=0.5 Ω
變式訓練1 在測定一節(jié)干電池(電動勢約為1.5 V,內阻約為2 Ω)的電動勢和內阻的實驗中,滑動變阻器和電壓表各有兩個供選:
A.電壓表量程為15 V B.電壓表量程為3 V
C.滑動變阻器為(20 Ω,3 A) D.滑動變阻器為(500 Ω,0.2 A)
(1)電壓表應選________(填“A”或“B”),這是因為____________________
6、_____.
(2)滑動變阻器應選________(填“C”或D),這是因為____________________.
變式訓練2.在測量電源電動勢和內阻的實驗中,電源的電動勢約為6 V,內阻約為0.5 Ω,電流表的內阻為0.5 Ω,電壓表的內阻為6 kΩ.為了減小實驗誤差,應當采用的電路是選項中的( )
例2 用如圖甲所示的電路來測量電池的電動勢和內阻,根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的U-I圖象,由圖乙可知( )
甲 乙
A.電池電動勢的測量值是1.40 V B.電池內阻的測量
7、值是3.50 Ω
C.外電路發(fā)生短路時的電流為0.40 A D.電壓表的示數(shù)為1.20 V時,電流表的示數(shù)為0.20 A
解析:由閉合電路歐姆定律U=E-Ir知:當I=0時,U=E,U-I圖線斜率的絕對值表示電源的內阻,則r== Ω=1 Ω.U軸的電壓刻度不是從零開始的,U-I圖線的橫軸截距不再表示U=0時的短路電流,而是表示路端電壓為1.00 V時的干路電流是0.40 A,因為=r=常數(shù),從圖中易知=,所以I′=0.20 A,故選項A、D正確.
變式訓練1.用伏安法測電池的電動勢和內阻的實驗中,在坐標紙上以I為橫坐標軸,以U為縱坐標軸,利用測出的幾組I、U值畫U-I圖象,得
8、到一條直線,如圖所示.該直線與縱軸交點所對應的U等于________,這是因為該點所對應的電流I=0,屬于斷路情況,斷路時路端電壓等于____________;這條直線與橫軸的交點所對應的電流值等于_____.
變式訓練2 某同學采用如圖甲所示的電路測定干電池的電動勢和內阻.已知干電池的電動勢約為1.5 V,內阻約為2 Ω,電壓表(0~3 V,3 kΩ),電流表(0~0.6 A,1.0 Ω),滑動變阻器有R1(10 Ω, 2 A)和R2(100 Ω,0.1 A)各一只.
(1)在實驗中滑動變阻器應選用________(填“R1”或“R2”);
(2)在圖乙中用筆畫線代替導線連接實
9、驗電路.
變式訓練3 某研究性學習小組利用如圖11甲所示電路測量電池組的電動勢E和內阻r.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R-圖線,其中R為電阻箱示數(shù),I為電流表示數(shù),由此可以得到E=______ V,r=________ Ω.
變式訓練4.現(xiàn)有一阻值為10.0 Ω的定值電阻、一個開關、若干根導線和一個電壓表,該電壓表表面上有刻度但無刻度值,要求設計一個能測定某電源內阻的實驗方案(已知電壓表內阻很大,電壓表量程大于電源電動勢,電源內阻約為幾歐).要求:
(1)在虛框中畫出實驗電路圖.
(2)簡要寫出完成接線后的實驗步驟.
(3)寫出用測得的量計算電源內阻的表達式r=________.