高考物理大一輪總復習 專題精講 實驗九 測定電源的電動勢和內阻課件

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1、實驗九測定電源的電動勢和內阻實驗九測定電源的電動勢和內阻01主干回顧固基礎【實驗目的】1. 測定電源的電動勢和內阻2. 掌握用圖象法求電動勢和內阻【實驗原理】1. 實驗依據(jù)閉合電路歐姆定律2. 實驗電路：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： 圖線與縱軸交點為電動勢E.【實驗器材】 電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙、鉛筆【實驗步驟】 (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)把滑動變阻器的滑片移動到使接入電路的阻值最大的一端 (3)閉合開關，調節(jié)滑動變阻器，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，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的U、I數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)滿足關系式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勢E和內阻r的大小【注意事項】 (1)為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內阻應選的大些(選用已使用過一段時間的干電池) (2)在實驗中不要將I調得過大，每次讀完U和I的數(shù)據(jù)后應立即斷開電源，以免干電池在大電流放電時極

3、化現(xiàn)象嚴重，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，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，要使盡可能多的點落在這條直線上，不在直線上的點應對稱分布在直線兩側，不要顧及個別離開直線較遠的點，以減小偶然誤差 (5)干電池內阻較小時，U的變化較小，此時，坐標圖中數(shù)據(jù)點將呈現(xiàn)如圖甲所示的狀況，使下部大面積空間得不到利用為此，可使縱坐標不從零開始而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當值開始(橫坐標I必須從零開始)，如圖乙所示，并且把縱坐標的比例放大，可使結果的

4、誤差減小此時圖線與橫軸交點不表示短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動勢 【誤差分析】1. 偶然誤差(1)由讀數(shù)不準和電表線性不良引起誤差(2)用圖象法求E和r時，由于作圖不準確造成的誤差(3)測量過程中通電時間過長或電流過大，都會引起E、r變化2. 系統(tǒng)誤差 由于電壓表和電流表內阻影響而導致的誤差 (1)如圖甲所示，在理論上EU(IVIA)r，其中電壓表示數(shù)U是準確的電源兩端電壓而實驗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 結論： 當電壓表示數(shù)為零時，IV0，IAI短，短路電流測量值真實值 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，當電流為零時，UA0，電壓為準確值，等于E. 結論： E為真實值 I短測I短真【它案設計】 以上測量方法一般稱為伏安法，測電源的電動勢和內阻還有以下幾種方法：1. 安阻法 用一個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勢無偏差，但內阻偏大 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)干電池的電動勢和內阻電池的內阻較小，為了防止在調節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻R0

6、起保護作用除電池、開關和導線外，可供使用的實驗器材還有：(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)滑動變阻器(阻值范圍010 、額定電流2 A)； (f)滑動變阻器(阻值范圍0100 、額定電流1 A) 那么： (1)要正確完成實驗，電壓表的量程應選擇_V，電流表的量程應選擇_A；R0應選擇_的定值電阻，R應選擇阻值范圍是_的滑動變阻器 (2)引起該實驗系統(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)干電池的電動勢為1.5

7、 V，故選量程為3 V的電壓表；估算電流時，考慮到干電池的內阻一般幾歐左右，加上保護電阻，最大電流在0.5 A左右，所以選量程為0.6 A的電流表；由于電池內阻很小，保護電阻太大，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；滑動變阻器的最大阻值一般比電池內阻大幾倍就好了，故取010 的滑動變阻器(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驗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 變式訓練 在測量一節(jié)干電池的電動勢和內阻的實驗中，實驗電路圖如圖所示 (1)(多選)實驗過程中，應選用哪個電流表和

8、滑動變阻器_(請?zhí)顚戇x項前對應的字母) A. 電流表A1(量程0.6 A，內阻約0.8 ) B. 電流表A2(量程3 A，內阻約0.5 ) C. 滑動變阻器R1(010 ) D. 滑動變阻器R2(0200 ) (2)實驗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，其內阻比較小當在較大范圍內調節(jié)滑動變阻器時，電壓表示數(shù)變化_(填“明顯”或“不明顯”)解析：實驗時，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，則電池內阻比較小，畫出的UI圖線的斜率較小，當在較大范圍內調節(jié)滑動變阻器時，電壓表示數(shù)變化不明顯答案：(1)AC(2)小于(3)不明顯考點2對實驗原理及數(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“測定電池的電動勢和內阻” (1)除了選用照片中的部分器材外，_(填選項)； A還需要電壓表B還需要電流表 C還需要學生電源 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阻r_； (3)根據(jù)第5次所測得的實驗數(shù)據(jù)，求得電流表內阻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勢和內阻的實驗，因此還需要電壓表，應選A. (2)作圖如下，由UEIr可知圖線的斜率為內阻，即r(0.750.10) 變式訓練2012重慶高考某中學生課外科技活動小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產的柑橘制作了果汁電池，他們測量這種電池的電動勢E和內阻r，并探究電極間距對E和r的影響實驗器材如圖1所示 (1)測量E和r的實驗方案為：調節(jié)滑動變阻器，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果的影響，請在圖1中用筆畫線代替導線連接電路 (3)實驗中依次減小銅片與鋅片的間距，分別得到相應果汁電池的UI圖象如圖2中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知： 在該實驗中，隨電極間距的減小，電源電動勢_(選填“增大”“減小”或“不變”)電源內阻_(選填“增大”“減小”或“不變”) 曲線(c)對應的電源電動勢E_V，內阻r_，當外電路總電阻為2500 時，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、電源電動勢E、電流以及內電阻r這幾個物理量之

12、間的關系是UEIr.(2)為了避免電流的分壓作用，電流表應該相對電源外接，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3用電阻箱、伏特表和電阻箱電流表測電源的電動勢和內阻典例透析在測量電源的電動勢和內阻的實驗中，由于所用電壓表(視為理想電壓表)的量程較小，某同學設計了如圖所示的實物電路 (1)實驗時，應先將電阻箱的電阻調到_(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勢和內阻的基礎知識，意在考查考生實驗方案設計和數(shù)據(jù)處理能力(1)實驗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. 變式訓練 某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池該同學想測量一下這個電池的電動勢E和內電阻r，但是從實驗室只借到一個開關、一個電阻箱(最大阻值為999.9 ，可當標準電阻用)、一只電流表(量程Ig0.6 A，內阻rg0.1 )和若干導線 (1)請根據(jù)測定電動勢E和內電阻r的要求，設計圖1中器件的連接方式，畫線把它們連接起來 (3)在圖3上把描繪出的坐標點連成圖線 (4)根據(jù)圖3描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E_V，內電阻r_.答案：(1)見圖4(2)(3)見圖5(4)1.50(1.461.54)0.30(0.250.35)