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文檔簡介
電學(xué)實驗(2)——高考物理二輪復(fù)習(xí)實驗清單大全
實驗十四:測定電源的電動勢和內(nèi)阻
考點平均卷面分:8;考查頻次:高。
【知識梳理】
一、實驗?zāi)康?/p>
1.會用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻。
2.進一步加深對閉合電路歐姆定律的理解。
3.進一步熟練掌握電壓表和電流表的使用方法。
二、實驗原理
閉合電路歐姆定律:E=U外+U內(nèi)。
如果電表器材是電壓表和電流表,可用U—I法,即E=U+lr。
原理圖如圖甲,實物連接圖如圖乙。
E,r
甲乙
三、實驗器材
電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標紙、刻度尺、鉛筆等。
四、實驗過程
1.連接電路
電流表用0.6A量程,電壓表用3V量程,按實驗電路圖連接好電路。
2.測量與記錄
(1)把變阻器的滑片移動到使阻值最大的一端。
(2)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)變阻器,使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(li,Ui)。
(3)用同樣方法測量出多組I、U值,填入數(shù)據(jù)記錄表格中。
(4)斷開開關(guān),拆除電路,整理好器材。
五、數(shù)據(jù)處理
設(shè)計表格,將測得的六組U、I值填入表格中。
第1組第2組第3組第4組第5組第6組
u/v
l/A
方法一:計算法
(I)聯(lián)立六組對應(yīng)的u、I數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)滿足關(guān)系式:
Ui=E—hr>U2=E—hr>U3=E—hr>...
(2)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,取其平均值作為電池的電動勢E和內(nèi)阻r的大小。
方法二:圖象法
(1)在坐標紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立U—I坐標系。
(2)在坐標平面內(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)。
(3)直線與縱軸交點的縱坐標值即為電池電動勢的大小(一次函數(shù)的縱軸截距),直線斜率的
絕對值即為電池的內(nèi)阻r的大小,即r=|當(dāng)。
六、誤差分析
1.偶然誤差
(1)讀數(shù)不準引起誤差。
(2)用圖象法求E和r時,由于作圖不準確造成誤差。
2.系統(tǒng)誤差
(1)若采用甲圖電路,由于電壓表的分流作用造成誤差,電壓值越大,電壓表的分流越多,
對應(yīng)的I真與I測的差越大。其U-I圖象如圖乙所示。
(2)若采用丙圖電路,由于電流表的分壓作用造成誤差,電流越大,電流表分壓越多,對應(yīng)
U真與U測的差越大。其U—I圖象如圖丁所示。
七、注意事項
L為了使電池的路端電壓變化明顯,應(yīng)選內(nèi)阻大些的電池(選用已使用過一段時間的干電池)。
2.在實驗中不要將I調(diào)得過大,每次讀完U和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源,以免干電池在大
電流放電時,E和r明顯變化。
3.要測出不少于6組的(I、U)數(shù)據(jù),且變化范圍要大些。
4.畫U—I圖線時,縱軸的刻度可以不從0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I必須從0開始),但這時圖線與橫軸的交點不再是短路電流,而圖線與縱軸的交點仍為
電源電動勢,圖線斜率的絕對值仍為內(nèi)阻。
【試題練習(xí)】
1.一位同學(xué)用電壓表、電流表、滑動變阻器就可以測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,實物連
線圖如圖甲所示。
甲
(1)若有兩節(jié)干電池電動勢均約為1.5V,內(nèi)阻分別約為0.4C和1.1C,在電流變化相同的情
況下,為了讓電壓表示數(shù)變化更明顯,應(yīng)選擇內(nèi)阻約為C的干電池(填“0.4”或“1.1”)。
(2)連接好電路,在開關(guān)閉合之前,應(yīng)使滑動變阻器的滑片置于最(填“左”或“右”)
端。
(3)閉合開關(guān)后,多次移動滑動變阻器的滑片,測得多組電壓表和電流表的示數(shù)。和/,在
坐標紙上以。為縱軸、/為橫軸,選擇適當(dāng)?shù)臉硕冉⒆鴺讼担嫵鯱-/圖線如圖乙所示。
作出的圖像與縱軸的截距為a,橫軸的截距為。,由此求出電池的電動勢為石=,電池
的內(nèi)阻為一=O(結(jié)果均用字母表示)
乙
(4)不考慮偶然誤差,該實驗電動勢的測量值_____真實值,電池內(nèi)阻的測量值_____真實
值。(均填或“=”)
1.答案:(1)1.1
(2)左
(3)a;-
b
(4)<;<
解析:(1)為了讓電壓表示數(shù)變化更明顯,應(yīng)選擇內(nèi)阻較大的,即約1.1。的干電池;
(2)連接好電路,在開關(guān)閉合之前,應(yīng)使滑動變阻器滑片置于阻值最大的位置,即滑片置于
最左端;
(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得。二石-〃,畫出U-/圖線,圖像與縱軸的截距為a,橫軸
的截距為。,即E=a,圖線斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻,即悶=r=:;
b
(4)相對于電源來說,本實驗采用的是電流表外接法,有用則=—紅E,幽=—9二,所以電
RN+rRy+r
動勢的測量值小于真實值,電池內(nèi)阻的測量值小于真實值。
2.某學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖甲所示的電路來測量電源的電動勢E、內(nèi)阻廠及待測電阻&的阻值,
通過改變滑動變阻器的阻值R,記錄多組電壓表V:V2及電流表A的示數(shù),并描點作圖得到
了如圖乙所示的八6兩條圖線,三個電表均為理想電表。
(1)圖乙是根據(jù)電壓表與電流表的示數(shù)描繪的圖線,其中圖線。是電壓表(填“VJ
或“V2”)與電流表A的關(guān)系圖線。
⑵由圖乙可得,電源的電動勢E=V、內(nèi)阻尸待測電阻&=Qo
(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
⑶在滑動變阻器滑片滑動的過程中,電壓表VpV2示數(shù)變化量分別用AU】、AU2表示,則
—O
A{72
2.答案:(1)V1
(2)1.5;1.0;2.0
(34
解析:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律=E-〃,U2=E-I(r+RJ
可知U2-I圖像的斜率應(yīng)該等于電阻段和電源內(nèi)阻之和,U.-I圖像的斜率應(yīng)該等于電源內(nèi)阻,
可知4-1圖像的斜率較大,q-/圖像的斜率較小,即電壓表V]與電流表A的示數(shù)描繪的
U-/圖線是圖乙中的a;
(2)由圖乙圖像縱坐標截距可得,電源電動勢石=L5V
由圖像a斜率可得r=2=1.0。
由圖像》斜率可得Rx+r=耳=3.0。
AZ
聯(lián)立得待測電阻&=2.0。
(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得U/=E-=E-M弓+廠)
由關(guān)系式可得出=廠,也=(+r
MM*
實驗十五:利用傳感器制作簡單的自動控制裝置(傳感器的簡單使用)
考查頻次:低。
【知識梳理】
一、實驗?zāi)康?/p>
1.了解傳感器的工作過程,探究熱敏電阻和光敏電阻等敏感元件的特性。
2.學(xué)會傳感器的簡單使用并會制作簡單的自動控制裝置。
二、實驗原理
1.傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹浚?、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學(xué)量)。
2.其工作過程如下圖所示。
非電學(xué)量敏感傳電學(xué)量信號調(diào)節(jié)輸出記錄、顯示、
感元件轉(zhuǎn)換電路執(zhí)行機構(gòu)等
提供電源
輔助電路
三、實驗器材
熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、鐵架臺、燒杯、冷水、熱水、小燈泡、學(xué)生電源、繼電器、
滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等。
四、實驗過程
1.研究熱敏電阻的熱敏特性
(1)將熱敏電阻放入燒杯中的水中,測量水溫和熱敏電阻的阻值(如圖甲所示)。
多用電表歐姆擋
f分若干次加開
接翹變水溫
、熱敏電阻
(2)準備好記錄電阻與溫度關(guān)系的表格。(如下表)
次數(shù)
123456
待測量
溫度/℃
電阻/C
(3)改變水的溫度,多次測量水的溫度和熱敏電阻的阻值,記錄在表格中,把記錄的數(shù)據(jù)畫在
Ri圖中,得圖像如圖乙所示。
2.研究光敏電阻的光敏特性
⑴將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器按如圖所示電路連接好,其中多用電表置于
“x100”擋。
(2)先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值,并記錄數(shù)據(jù)。
⑶打開電源,讓小燈泡發(fā)光,調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮,觀察表盤指針顯示電阻阻值
的變化情況,并記錄。
(4)用手掌(或黑紙)遮光時電阻值又是多少,并記錄。
把記錄的結(jié)果填入下表中,根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。
光照強度弱中強無光照射
阻值/C
結(jié)論:光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化,光照增強時電阻變小,光照減弱時電阻變大。
五、誤差分析
1.溫度計讀數(shù)帶來誤差。
2.多用電表讀數(shù)帶來誤差。
3.作R/圖像時的不規(guī)范易造成誤差。
六、注意事項
1.在做熱敏實驗時,加開水后要等一會兒再測其阻值,以使電阻溫度與水的溫度相同,并同
時讀出水溫。
2.光敏實驗中,如果效果不明顯,可將光敏電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中,并通過蓋上小
孔改變射到光敏電阻上的光的多少。
3.歐姆表每次換擋后都要重新歐姆調(diào)零。
【試題練習(xí)】
3.電子秤能夠準確地測量物體的質(zhì)量,其中半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器是其關(guān)鍵的電學(xué)元件。半
導(dǎo)體薄膜壓力傳感器在壓力作用下會發(fā)生微小形變,其阻值4隨壓力歹變化的圖線如圖甲所
示。某學(xué)習(xí)小組利用該元件和電流表A等器材設(shè)計了如圖乙所示的電路,嘗試用該裝置測量
物體的質(zhì)量。已知圖乙中電源電動勢為3.6V(內(nèi)阻未知),電流表A的量程為30mA,內(nèi)阻為
9.0Qo重力加速度g取lOm/s?。請回答以下問題:
(1)實驗時發(fā)現(xiàn)電流表A量程偏小,需要將其量程擴大為0.3A,應(yīng)該給電流表A(選
填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個阻值為C的電阻;
(2)用改裝后的電流表按圖乙所示的電路圖進行實驗,壓力傳感器上先不放物體,閉合開關(guān)
S,調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑片P,使電流表指針滿偏。保持滑片尸位置不變,然后在壓力傳感
器上放一物體,電流表的示數(shù)為0.2A,此時壓力傳感器的阻值為。,則所放物體的質(zhì)量
(3)寫出放到傳感器上的物體的質(zhì)量機與電流表的示數(shù)/滿足的函數(shù)關(guān)系式機=;(表
達式中除機、/外,其余相關(guān)物理量均代入數(shù)值)
(4)使用一段時間后,該電源電動勢不變,內(nèi)阻變大,其他條件不變。調(diào)節(jié)滑動變阻器R的
滑片P,電流表指針滿偏后進行測量,則測量結(jié)果(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
3.答案:(1)并聯(lián);1
(2)11;0.6
小0.36
/
(4)不變
解析:(1)當(dāng)小量程的電流表改裝成量程較大的電流表時,需要并聯(lián)一個小電阻,有
/A7?A
代入數(shù)據(jù)解得凡=IQ
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得,當(dāng)秤盤上不放重物時,調(diào)節(jié)滑動變阻器使得電流表滿偏,
E
有4=———=0.3A
r++R滑
F
當(dāng)秤盤上放上重物,且電流表示數(shù)為0.2A時,有人=--------=0.2A
r+7?+R滑
R=%+kmg
聯(lián)立得R=n。
m=0.6kg
E
(3)根據(jù)I=-------=0.3A
廠+凡+H滑
得r+R滑=7。
E
又/
F+7?+R滑
R=%+kmg
代入數(shù)據(jù)整理得根=”-1.2
(4)當(dāng)電源電動勢不變,而內(nèi)阻增大時,仍可以使得電流表達到滿偏,滑動變阻器接入電路
的阻值減小,但回路中電源內(nèi)阻和滑動變阻器接入電路的總電阻不變,所以測量結(jié)果不變。
4.某同學(xué)要探究光敏電阻阻值隨光照強度變化的規(guī)律,實驗電路如圖甲所示。
乙
丙
實驗器材如下:
A.待測光敏電阻號(日光下阻值約幾千歐)
B.標準電阻用(阻值為10。)
C.標準電阻&(阻值為4。)
D.靈敏電流計G(量程為300ptA,a端電勢高于》端電勢,電流計向左偏轉(zhuǎn),方端電勢高于a端
電勢,電流計向右偏轉(zhuǎn))
E.電阻箱&(0-9999。)
F.滑動變阻器(最大阻值為20C,允許通過的最大電流為2A)
G.電源(電動勢3.0V,內(nèi)阻約為0.2。)
H.開關(guān),導(dǎo)線若干
(1)①開關(guān)閉合前,滑動
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