2020新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律3闭合电路的欧姆定律练习含解析 人教版必修第三册 3页

闭合电路的欧姆定律 一、实验步骤 ‎1.检查电表的指针是否指零,选择合适的电压表和电流表的量程。‎ ‎2.按如图甲的实验原理图,连接好如图乙的实物电路。‎ ‎3.连接电路,开始开关应处于断开状态,滑动变阻器阻值调到最大,如图滑片应调至最左端。‎ ‎4.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1)。用同样的方法再测量几组I、U值,填入表格中。‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ U/V I/A ‎5.断开开关,拆除电路,整理好器材。‎ ‎6.利用公式或U-I图像处理记录的数据,求出电源的E和r。‎ ‎【思考·讨论】‎ 用什么样的方法可以使U随I的变化更明显些? (科学思维)‎ 提示:方法(1):为使实验中U随I的变化明显,应选用内阻较大的电池,可以用旧些的干电池,但过旧的电池虽然内阻大,但电动势不稳定,也不宜使用;‎ 方法(2):如图所示给电池串联一个定值电阻,既作为保护电阻,又可使电压表的读数有明显的变化。‎ 二、数据处理 - 3 -‎ ‎1.计算法:联立六组对应的U、I数据,满足关系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、U3=E-I3r、……,让第1式和第4式联立方程,第2式和第5式联立方程,第3式和第6式联立方程,这样解得三组E、r,取其平均值作为电池的电动势E和内阻r。‎ ‎2.图像法:‎ ‎(1)在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系。‎ ‎(2)在坐标平面内描出各组(I,U)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧。‎ ‎【思考·讨论】‎ ‎(1)干电池内阻较小时,U的变化较小,坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况,下部大面积空间得不到利用,应怎样作图,能有效减少误差? (科学思维)‎ 提示:为此可使坐标不从零开始,如题图乙所示,纵坐标不从零开始,把纵坐标的刻度放大,可使结果的误差减小些。‎ ‎(2)如图乙中,怎样计算电动势和内电阻? (科学思维)‎ 提示:直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距);直线的斜率绝对值即为电池的内阻r,即r=。在利用U-I图线求r时,一定要弄清楚在你面前的U-I图线的纵坐标是否是从零开始的,如果从零开始,则r=,如果不是从零开始,则r=。‎ ‎1.如图甲所示的电路存在的系统误差的分析:这里由于电压表分流IV,使电流表示数I小于电池的输出电流I真,I真=I+IV,而IV=,U越大,IV越大,它们的关系可用图乙表示,实测的图线为AB,经过IV修正后的图线为A′B,可看出AB的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于A′B的斜率绝对值和在纵轴上的截距,即实测的E和r都小于真实值。‎ - 3 -‎ ‎2.图丙所示的电路存在的系统误差的分析:由于电流表的分压作用,则U真=U测+UA′=U测+IRA,RA为电流表的内阻,这样在U-I图像上对应每个I应加上一修正值ΔU=IRA,由于RA很小,所以在I很小时,ΔU趋于零,I增大,ΔU也增大,理论值与测量值的差异如图丁所示,由图可知:E测=E真,r测>r真(内阻测量误差非常大)。‎ - 3 -‎