用DIS测定电源的电动势和内电阻(高三)(答案) - 图文
更新时间:2024-04-29 16:22:01 阅读量: 综合文库 文档下载
物 理 实 验 报 告
实验课题:用DIS测定电源的电动势和内电阻
班级 姓名 学号 日期 一、实验目的:
测量干电池的电动势和内阻
二、实验原理:根据闭合电路欧姆定律?=U+Ir,改变电路的外电阻,通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流,输入计算机,自动生成U-I图线,由图线得出电动势和内阻。电路图如下。
三、实验器材:DIS、电学实验电路板、滑线变阻器、待测干电池、导线等。 四、实验步骤:
1.把电压、电流传感器分别接入数据采集器第一、二输入口;
2.将实验电路板的开关S断开,电压、电流传感器的测量夹分别接入实验板的Us、I端; 3.连接滑动变阻器R′,并把阻值调到最大,开关S闭合; 4.打开“计算表格”,改变滑动变阻器的触点,使其阻值逐渐减小,同时点击“手动”按钮,记录几组不同的电压、电流值; 5.打开“坐标绘图”界面,设x轴为“I2”,y轴为“U1”,点击“直线拟合”,得实验结果如图所示;
6.根据上图所示,拟合直线方程为 ,
测得电动势为 ,内阻为 。 7.实验记录:数据分析:
1、用公式法计算ε,r。
将第1、2次测得的U、I值代入公式:
ε=U1+I1r ε=U2+I2r I1U2-I2U1U2-U1ΔU
求出ε= ,r= =-
ΔII1-I2I1-I2
同理,由第3、4次,第5、6次的测量结果可求出相应的E和r。
然后求出干电池的电动势和内电阻的平均值。
2.用图象法求ε,r
在坐标纸上,用横轴表示电流I,纵轴表示路端电压U,选取适当比例,描出所记录的各组数据I和U值的对应点.将这些点连成一条直线。从图线与U坐标轴的交点确定出电池的电动势,由图线斜率可求内电阻。如图所示,连线应使尽可能多的点在直线上,并使直线两边的点尽可能对称。
在线上任意再取另两点P、Q,找出对应坐标(UP,IP)(UQ,IQ), UP-UQ求出斜率r= ,电动势ε为图线与纵轴的截距
IP-IQ
五、实验练习
1.只有电压表怎样测量ε和r?
U11r1
ε=U+ r = +
RUεεR
11
- 图线纵轴截距表示 1/ε ,斜率表示 r/ ε 。 UR
2.只有电流表怎样测量ε和r? 1r1
?=IR+Ir = + R
Iεε
1
-R图线纵轴截距表示 r/ ε ,斜率表示 1/ ε 。 I
3.在“测定电池的电动势和内电阻”的实验中,已有待测电池、电键和导线,还需配合下列哪一组器材,可以达到实验目的( ABC )
(A)一只电流表和一只电阻箱 (B)一只电压表和一只电阻箱 (C)一只电流表、一只电压表和一只滑线变阻器 (D)一只电流表和一只滑线变阻器
4.用电流表和压表测电池电势和内电阻的实验中,图中为所需器件图。
(1)请你用实线代替导线把它们连成实验电路,两个电表要选用适当量程,并要求变阻器的滑动左端时其电阻值最大。
(2)一位同学记录的6组数据,试根据这些在图 I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 中画出U-I图线,根据图线求出电池的电动势为 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.19 1.05 1.45 V,内阻为 0.7 Ω。
5.在用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中,右图是某一同学的实际
接线图.他接线有一处错误,改正此错误,只须去掉一根导线,这根导线的编号是__③____。
6.在做“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验中根据测出的数值作出了电池A和电池B的U-I图象如图所示。从图上可看出电池A的内电阻 小于 电池B的内电阻(填“大于”或“小于”),若某一电阻分别接到电池A和电池B上后,该电阻器消耗功率相等,则其阻值为 1.25 欧。
7.在测定一节干电池(电动势约为1.5V,内阻约为2Ω)的电动势和内阻的实验中,变阻器和电压表各有两个供选:A 电压表量程为15V,B 电压表量程为3V,A变阻器为(20Ω,3A),B变阻器为(500Ω,0.2A)。
电压表应该选 B (填A或B),这是因为 A 电压表量程过大,误差较大 ; 变阻器应该选 A (填A或B),这是因为_B变阻器额定电流过小且调节不便_______。 8.用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r,所给的器材有:(A)电压表V:0~3~15V;(B)电流表A:0~0.6~3A;(C)变阻器R1(总电阻20Ω);(D)变阻 器R2(总电阻100Ω);以及电键S和导线若干。
(1)电压表量程选用 0—3v ,电流表量程选用 0-3A ,变阻器选用 R1 。
(2)如图所示的U-I图上是由实验测得的7组数据标出的点,请你完成图线,并由图线求出E=__1.5___V,r=__0.5___Ω。 (3)若只选用两组数据,用欧姆定律算出E、r,有可能误差 较大;若选用第 5 组和第 6 组数据误差最大。
9.为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R0
的阻值,某同学利用DIS设计了如图甲所示的电路。闭合电键S1,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据,并根据测量数据计算机分别描绘了如图乙所示的M、N两条U-I直线。请回答下列问题:
(1)根据图乙中的M、N两条直线可知( B C ) A.直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 B.直线M是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的 C.直线N是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 D.直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的 (2)图像中两直线交点处电路中的工作状态是 A C
A.滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端 B.电源的输出功率最大 C.定值电阻R0上消耗的功率为0.5W D.电源的效率达到最大值
(3)根据图乙可以求得定值电阻R0= 2 Ω,电源电动势E= 1.5 V,内电阻r = 1 Ω。
10.现有一阻值为10欧姆的定值电阻、一个电键、若干根导线K 和一个电压表,该电压表表面上有刻度但无刻度值,要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案。(已知电压表内阻很大,电压表量程大于电源电动势,电源内阻约为几欧)要求:
(1)在右边方框中画出实验电路图。
U R (2)简要写出完成接线后的实验步骤。 (3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=R
N1?N2N 2(①断开电键,记下电压表偏转格数N1。②合上电键,记下电压表偏转格数N2)
11.要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势ε和内阻r(约几欧),提供下列器材:电压表V1(量程3V,内阻1kΩ)、电压表V2(量程15V,内阻2kΩ)、电阻箱(0~9999Ω)、电键、导线若干。
某同学用量程为15 V的电压表连接成如图所示的电路,实验步骤如下: (l)合上电键S,将电阻箱R阻值调到R1=10Ω,读得电压表读数为U1。 (2)将电阻箱R阻值调到R2=20Ω,读得电压表的读数为U2。 由方程组U1=ε-U1r/R1、U2=ε-U2r/R2 解出ε、r。
为了减少实验误差,上述实验在选择器材和实验步骤中,应做哪些改进?
①电压表量程选V1 ②多次测量,获取多组实验数据,减少误差。可用代数法或几何法
(1/U=f(1/R)) 。 12.现有一种特殊的电池,它的电动势E约为9V,内阻r约为40Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示的电路进行实验,图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不考虑,R为电阻箱,阻值范围0~9999Ω,R0是定值电阻,可防止操作不当损坏电池,起保护电路作用。
1/V-1 RU0 0.7 E r V R 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 1甲
0.1 RR/10-2Ω-1
0?
0 2 4 6 8 10 12 (1)实验室备有的定值电阻R有以下几种规格:
乙
0(A)10Ω,2.5W (B)100Ω,1.0W (C) 200Ω,1.0W (D)2000Ω,5.0W 本实验应选哪一种规格?答 C 。
(2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关K,调整电阻箱的阻值,读取电压表的示数, 计录多组数据,作出了如图乙所示的图线。则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势
E为 10 V,内阻r为 41.7 Ω。
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