高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 專題精講 實(shí)驗(yàn)九 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻課件

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1、實(shí)驗(yàn)九測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)九測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻01主干回顧固基礎(chǔ)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻2. 掌握用圖象法求電動(dòng)勢和內(nèi)阻【實(shí)驗(yàn)原理】1. 實(shí)驗(yàn)依據(jù)閉合電路歐姆定律2. 實(shí)驗(yàn)電路：如圖 3. E和r的求解：由UEIr 4. 作圖法數(shù)據(jù)處理，如圖所示： 圖線與縱軸交點(diǎn)為電動(dòng)勢E.【實(shí)驗(yàn)器材】 電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆【實(shí)驗(yàn)步驟】 (1)電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按圖所示連接好電路 (2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)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(dòng)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，

2、U1)用同樣方法測量幾組I、U值，填入表格中. (4)斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材第第1組組第第2組組第第3組組第第4組組第第5組組第第6組組U/VI/A【數(shù)據(jù)處理】 1. 公式法取上表六組對應(yīng)的U、I數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)滿足關(guān)系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r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(dòng)勢E和內(nèi)阻r的大小【注意事項(xiàng)】 (1)為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應(yīng)選的大些(選用已使用過一段時(shí)間的干電池) (2)在實(shí)驗(yàn)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(shí)極

3、化現(xiàn)象嚴(yán)重，使得E和r明顯變化 (3)測出不少于6組I和U的數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時(shí)，類似于逐差法，要將測出的UI數(shù)據(jù)中，第1和第4組為一組，第2和第5組為一組，第3和第6組為一組，分別解出E、r值再求平均值 (4)在畫UI圖線時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對稱分布在直線兩側(cè)，不要顧及個(gè)別離開直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，以減小偶然誤差 (5)干電池內(nèi)阻較小時(shí)，U的變化較小，此時(shí)，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖甲所示的狀況，使下部大面積空間得不到利用為此，可使縱坐標(biāo)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)，如圖乙所示，并且把縱坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的

4、誤差減小此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動(dòng)勢 【誤差分析】1. 偶然誤差(1)由讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差(2)用圖象法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差(3)測量過程中通電時(shí)間過長或電流過大，都會引起E、r變化2. 系統(tǒng)誤差 由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差 (1)如圖甲所示，在理論上EU(IVIA)r，其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)確的電源兩端電壓而實(shí)驗(yàn)中忽略了通過電壓表的電流IV而形成誤差，而且電壓表示數(shù)越大，IV越大 結(jié)論： 當(dāng)電壓表示數(shù)為零時(shí)，IV0，IAI短，短路電流測量值真實(shí)值 E測E真 (2)若采用如圖甲所示的電路，IA為電源電流真實(shí)值，理論上有EU

5、UAIAr，其中UA不可知，而造成誤差，而且電流表示數(shù)越大，UA越大，當(dāng)電流為零時(shí)，UA0，電壓為準(zhǔn)確值，等于E. 結(jié)論： E為真實(shí)值 I短測I短真【它案設(shè)計(jì)】 以上測量方法一般稱為伏安法，測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻還有以下幾種方法：1. 安阻法 用一個(gè)電流表和電阻箱測量，電路如圖甲所示，測量原理為：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此種方法使測得的電動(dòng)勢無偏差，但內(nèi)阻偏大 2. 伏阻法 3. 粗測法4. 雙伏法02典例突破知規(guī)律考點(diǎn)1儀器選擇與誤差分析典例透析用如圖所示電路，測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R0

6、起保護(hù)作用除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：(a)電流表(量程0.6 A、3 A)；(b)電壓表(量程3 V、15 V)；(c)定值電阻(阻值1 、額定功率5 W)；(d)定值電阻(阻值10 、額定功率10 W)； (e)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍010 、額定電流2 A)； (f)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0100 、額定電流1 A) 那么： (1)要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇_V，電流表的量程應(yīng)選擇_A；R0應(yīng)選擇_的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是_的滑動(dòng)變阻器 (2)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是_.嘗試解答(1)3 0.61 010 (2)見解析(1)由于一節(jié)干電池的電動(dòng)勢為1.5

7、 V，故選量程為3 V的電壓表；估算電流時(shí)，考慮到干電池的內(nèi)阻一般幾歐左右，加上保護(hù)電阻，最大電流在0.5 A左右，所以選量程為0.6 A的電流表；由于電池內(nèi)阻很小，保護(hù)電阻太大，會使得電流表、電壓表取值范圍小，造成的誤差大，故取阻值為1 的定值電阻；滑動(dòng)變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就好了，故取010 的滑動(dòng)變阻器(2)系統(tǒng)誤差一般是由測量工具和測量方法造成的，一般具有傾向性，總是偏大或者偏小本實(shí)驗(yàn)中由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比測量值小，造成E測E真，r測r真 變式訓(xùn)練 在測量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示 (1)(多選)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)選用哪個(gè)電流表和

8、滑動(dòng)變阻器_(請?zhí)顚戇x項(xiàng)前對應(yīng)的字母) A. 電流表A1(量程0.6 A，內(nèi)阻約0.8 ) B. 電流表A2(量程3 A，內(nèi)阻約0.5 ) C. 滑動(dòng)變阻器R1(010 ) D. 滑動(dòng)變阻器R2(0200 ) (2)實(shí)驗(yàn)中要求電流表測量通過電池的電流，電壓表測量電池兩極的電壓根據(jù)圖示的電路，電流表的示數(shù)_(填“大于”、“小于”或“等于”)通過電池的電流(3)若測量的是新干電池，其內(nèi)阻比較小當(dāng)在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，電壓表示數(shù)變化_(填“明顯”或“不明顯”)解析：實(shí)驗(yàn)時(shí)，干電池的放電電流不能太大，電流表選擇量程0.6 A的A1，滑動(dòng)變阻器選擇010 的R1.根據(jù)題圖所示的電路，由于電壓表的

9、分流作用，電流表的示數(shù)小于通過電池的電流若測量的是新干電池，則電池內(nèi)阻比較小，畫出的UI圖線的斜率較小，當(dāng)在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，電壓表示數(shù)變化不明顯答案：(1)AC(2)小于(3)不明顯考點(diǎn)2對實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理的考查典例透析2013浙江高考采用如圖所示的電路“測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻” (1)除了選用照片中的部分器材外，_(填選項(xiàng))； A還需要電壓表B還需要電流表 C還需要學(xué)生電源 D不再需要其他器材 (2)測量所得數(shù)據(jù)如下： 用作圖法求得電池的內(nèi)阻r_； (3)根據(jù)第5次所測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求得電流表內(nèi)阻RA_.測量次數(shù)測量次數(shù)物理量物理量123456R/1.21.00.80.60.4

10、0.2I/A0.600.700.800.891.001.20U/V0.900.780.740.670.620.43嘗試解答(1)A (2)見解析 (3)0.22(1)由電路圖可知為伏安法測電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)，因此還需要電壓表，應(yīng)選A. (2)作圖如下，由UEIr可知圖線的斜率為內(nèi)阻，即r(0.750.10) 變式訓(xùn)練2012重慶高考某中學(xué)生課外科技活動(dòng)小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的柑橘制作了果汁電池，他們測量這種電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r，并探究電極間距對E和r的影響實(shí)驗(yàn)器材如圖1所示 (1)測量E和r的實(shí)驗(yàn)方案為：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變電源兩端的電壓U和流過電源的電流I，依據(jù)公式_，利用測量數(shù)

11、據(jù)作出UI圖象，得出E和r. (2)將電壓表視為理想表，要求避免電流表分壓作用對測量結(jié)果的影響，請?jiān)趫D1中用筆畫線代替導(dǎo)線連接電路 (3)實(shí)驗(yàn)中依次減小銅片與鋅片的間距，分別得到相應(yīng)果汁電池的UI圖象如圖2中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知： 在該實(shí)驗(yàn)中，隨電極間距的減小，電源電動(dòng)勢_(選填“增大”“減小”或“不變”)電源內(nèi)阻_(選填“增大”“減小”或“不變”) 曲線(c)對應(yīng)的電源電動(dòng)勢E_V，內(nèi)阻r_，當(dāng)外電路總電阻為2500 時(shí)，該電源的輸出功率P_mW.(均保留三位有效數(shù)字)解析：(1)根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，電源路端電壓U、電源電動(dòng)勢E、電流以及內(nèi)電阻r這幾個(gè)物理量之

12、間的關(guān)系是UEIr.(2)為了避免電流的分壓作用，電流表應(yīng)該相對電源外接，也就是說，電壓表要并聯(lián)在電源兩端答案：(1)UEIr(2)如圖(3)不變增大0.975 V478 0.268考點(diǎn)3用電阻箱、伏特表和電阻箱電流表測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻典例透析在測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于所用電壓表(視為理想電壓表)的量程較小，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)物電路 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到_(選填“最大值”、“最小值”或“任意值”) (2)改變電阻箱的阻值R，分別測出阻值R010 的定值電阻兩端的電壓U.下列兩組R的取值方案中，比較合理的方案是_(選填“1”或“2”)方案編號方案編號電阻箱的阻

13、值電阻箱的阻值R/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0嘗試解答 (1)最大值 (2)2 (3) 本題主要考查測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的基礎(chǔ)知識，意在考查考生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理能力(1)實(shí)驗(yàn)中電阻箱起到改變電路的總電阻和分壓作用，為了確保儀器的安全，一般將電阻箱的電阻先調(diào)到最大值(2)由于定值電阻R010 ，若選用方案1，則電壓表的示數(shù)較小，示數(shù)變化范圍也很小，所以選用方案2. 變式訓(xùn)練 某同學(xué)通過查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池該同學(xué)想測量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)電阻箱(最大阻值為999.9 ，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程Ig0.6 A，內(nèi)阻rg0.1 )和若干導(dǎo)線 (1)請根據(jù)測定電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計(jì)圖1中器件的連接方式，畫線把它們連接起來 (3)在圖3上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線 (4)根據(jù)圖3描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢E_V，內(nèi)電阻r_.答案：(1)見圖4(2)(3)見圖5(4)1.50(1.461.54)0.30(0.250.35)