高考物理一輪復(fù)習(xí) 第7章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)9 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課件.ppt

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實(shí)驗(yàn)九測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 注意事項(xiàng)1 可選用舊電池 為了使電路的路端電壓變化明顯 電池的內(nèi)阻宜大些 可選用已使用過一段時(shí)間的1號(hào)干電池 2 電流不要過大 讀數(shù)要快 干電池在大電流放電時(shí) 電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降 內(nèi)阻r會(huì)明顯增大 因此 實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大 讀電表要快 每次讀完立即斷電 3 計(jì)算法求E r 要測(cè)出不少于6組I U數(shù)據(jù) 且變化范圍要大些 用方程組求解時(shí) 要將測(cè)出的I U數(shù)據(jù)中 第1和第4為一組 第2和第5為一組 第3和第6為一組 分別解出E r值再求平均值 圖2誤差分析 用圖象法求E和r時(shí)作圖不準(zhǔn)確 由于電流表或電壓表的分壓或分流存在系統(tǒng)誤差 本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量結(jié)果是 E測(cè) E真 r測(cè) r真 熱點(diǎn)一伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 例1 2015 四川理綜 8 2 用實(shí)驗(yàn)測(cè)一電池的內(nèi)阻r和一待測(cè)電阻的阻值Rx 已知電池的電動(dòng)勢(shì)約6V 電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻阻值都為數(shù)十歐 可選用的實(shí)驗(yàn)器材有 電流表A1 量程0 30mA 電流表A2 量程0 100mA 電壓表V 量程0 6V 滑動(dòng)變阻器R1 阻值0 5 滑動(dòng)變阻器R2 阻值0 300 開關(guān)S一個(gè) 導(dǎo)線若干條 某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程如下 設(shè)計(jì)如圖3所示的電路圖 正確連接電路 圖3 將R的阻值調(diào)到最大 閉合開關(guān) 逐次調(diào)小R的阻值 測(cè)出多組U和I的值 并記錄 以U為縱軸 I為橫軸 得到如圖4所示的圖線 圖4 斷開開關(guān) 將Rx改接在B C之間 A與B直接相連 其他部分保持不變 重復(fù) 的步驟 得到另一條U I圖線 圖線與橫軸I的交點(diǎn)坐標(biāo)為 I0 0 與縱軸U的交點(diǎn)坐標(biāo)為 0 U0 回答下列問題 電流表應(yīng)選用 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 由圖4的圖線 得電源內(nèi)阻r 用I0 U0和r表示待測(cè)電阻的關(guān)系式Rx 代入數(shù)值可得Rx 若電表為理想電表 Rx接在B C之間與接在A B之間 滑動(dòng)變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置 兩種情況相比 電流表示數(shù)變化范圍 電壓表示數(shù)變化范圍 選填 相同 或 不同 由于電表為理想電表 因此待測(cè)電阻無論放在B C間或者A B間 對(duì)總電阻沒有變化 因此電流不變 在滑動(dòng)變阻器變化范圍相同的情況下 電流表示數(shù)變化范圍相同 由于待測(cè)部分的電阻阻值變化 因此會(huì)影響待測(cè)部分的分壓 因此電壓表示數(shù)變化范圍會(huì)不同 變式訓(xùn)練 1 實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材如實(shí)物圖5甲所示 有 電池E 電動(dòng)勢(shì)約10V 內(nèi)阻約1 電流表A1 量程約10A 內(nèi)阻r1約0 2 電流表A2 量程300mA 內(nèi)阻r2約5 電流表A3 量程250mA 內(nèi)阻r3約5 電阻箱R1 最大阻值999 9 最小阻值改變量為0 1 滑動(dòng)變阻器R2 最大阻值100 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 要求用圖乙所示的電路測(cè)量圖中某電流表A的內(nèi)阻 圖5 1 在所給的三個(gè)電流表中 哪幾個(gè)可以用此電路精確測(cè)出其內(nèi)阻 答 2 在可測(cè)的電流表中任選一個(gè)作為測(cè)量對(duì)象 在實(shí)物圖甲上連成測(cè)量電路 3 你要讀出的物理量是 用這些物理量表示待測(cè)內(nèi)阻的計(jì)算公式是 解析根據(jù)電路圖可以看出 圖乙中電流表A是被測(cè)表 則其兩端電壓就是電阻箱兩端電壓 利用兩只電流表的讀數(shù)差和電阻箱上顯示的阻值可以求出該電壓 這樣就可以求出被測(cè)電流表的內(nèi)阻 1 電流表A1不能精確測(cè)出其內(nèi)阻 因這時(shí)圖中的電流表A 應(yīng)為A2 A3中的一只 這使得電流表A1中的電流小于300mA 或250mA 其指針的偏轉(zhuǎn)極其微小 誤差很大 而A2 A3可用此電路精確測(cè)出其內(nèi)阻 2 若測(cè)電流表A3 實(shí)物連線如圖所示 答案 1 見解析 2 如解析圖所示 3 見解析 熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)的拓展與創(chuàng)新 測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的其他方法 以本實(shí)驗(yàn)為背景 通過改變實(shí)驗(yàn)條件 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目 不脫離教材而又不拘泥教材 體現(xiàn)開放性 探究性 設(shè)計(jì)性等特點(diǎn) 1 實(shí)驗(yàn)方法 方案的拓展 一電表 一電阻箱法 2 實(shí)驗(yàn)器材的靈活選用如 定值電阻可以作為保護(hù)電阻 定值電阻可以當(dāng)電壓表使用 定值電阻可以當(dāng)電流表使用 內(nèi)阻已知的電壓表可以當(dāng)小量程的電流表使用 例2 2015 天津理綜 9 用電流表和電壓表測(cè)定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組 電動(dòng)勢(shì)約4 5V 內(nèi)電阻約1 的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 除待測(cè)電池組 電鍵 導(dǎo)線外 還有下列器材供選用 A 電流表 量程0 6A 內(nèi)電阻約1 B 電流表 量程3A 內(nèi)電阻約0 2 C 電壓表 量程3V 內(nèi)電阻約30k D 電壓表 量程6V 內(nèi)電阻約60k E 滑動(dòng)變阻器 0 1000 額定電流0 5AF 滑動(dòng)變阻器 0 20 額定電流2A 1 為了使測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確 電流表應(yīng)選用 電壓表應(yīng)選用 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 均填儀器的字母代號(hào) 2 如圖6為正確選擇儀器后 連好的部分電路 為了使測(cè)量誤差盡可能小 還需在電路中用導(dǎo)線將 和 相連 和 相連 和 相連 均填儀器上接線柱的字母代號(hào) 圖6 3 實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表壞了 于是不再使用電流表 剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動(dòng)變阻器 重新連接電路 仍能完成實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)中讀出幾組電阻箱的阻值R和對(duì)應(yīng)電壓表的示數(shù)U 用圖象法處理采集到的數(shù)據(jù) 為在直角坐標(biāo)系中得到的函數(shù)圖象是一條直線 則可以 為縱坐標(biāo) 以 為橫坐標(biāo) 解析 1 因三節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)約為4 5V 故電壓表應(yīng)選D 因干電池放電電流不宜超過0 5A 故電流表應(yīng)選A 由電壓表和電流表的測(cè)量范圍可知滑動(dòng)變阻器選用F即可 2 本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)如圖 為了連接成如圖的實(shí)驗(yàn)電路 還需要用導(dǎo)線將a與d c與g f與h相連 3 實(shí)驗(yàn)時(shí) 電流表不再使用 電阻箱代替滑動(dòng)變阻器 實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示 變式訓(xùn)練 2 為測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材 圖7A 電源 電動(dòng)勢(shì)約為9V B 電壓表 視為理想電壓表 量程0 3V C 電阻箱R 0 999 9 D 定值電阻R0 銘牌上的數(shù)字模糊 末位只顯示數(shù)字 0 E 開關(guān) 導(dǎo)線若干 解析 1 歐姆擋為 1 故R0 10 1 10 2 因電壓表的量程為3V R0只有10 為保護(hù)電路并完成測(cè)量 電壓表測(cè)量R0兩端電壓 電路圖設(shè)計(jì)如圖所示 答案 1 10 2 實(shí)驗(yàn)電路圖如解析圖所示 3 9 0V2 0 1 2016 四川成都月考 在研究性課題的研究中 小剛 小聰和小明所在的小組收集了手機(jī)的電池以及從廢舊收音機(jī)上拆下的電阻 電容器 電感線圈等電子器件 現(xiàn)從這些材料中選取兩個(gè)待測(cè)元件進(jìn)行研究 一是電阻Rx 阻值約2k 二是手機(jī)中常用的鋰電池 電動(dòng)勢(shì)E的標(biāo)稱值為3 4V 在操作臺(tái)上還準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)器材 A 電壓表V 量程4V 內(nèi)阻RV約10k B 電流表A1 量程100mA 內(nèi)阻RA1約5 C 電流表A2 量程2mA 內(nèi)阻RA2約50 D 滑動(dòng)變阻器R 0 40 額定電流1A E 電阻箱R0 0 999 9 F 開關(guān)S一只 導(dǎo)線若干 1 小剛采用伏安法測(cè)定Rx的阻值 他使用的電源是待測(cè)的鋰電池 圖10是他連接的部分實(shí)驗(yàn)器材 請(qǐng)你完成實(shí)物連接 小剛選用的電流表應(yīng)是 填 A1 或 A2 他用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)作為Rx的測(cè)量值 則測(cè)量值 真實(shí)值 填 大于 或 小于 圖10 2 小聰和小明設(shè)計(jì)了圖11甲所示的電路圖測(cè)量鋰電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r 圖11 2 2015 安徽理綜 21 某同學(xué)為了測(cè)量一節(jié)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 從實(shí)驗(yàn)室找到以下器材 一個(gè)滿偏電流為100 A 內(nèi)阻為2500 的表頭 一個(gè)開關(guān) 兩個(gè)電阻箱 0 999 9 和若干導(dǎo)線 1 由于表頭量程偏小 該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為50mA的電流表 則應(yīng)將表頭與電阻箱 填 串聯(lián) 或 并聯(lián) 并將該電阻箱阻值調(diào)為 2 接著該同學(xué)用改裝的電流表對(duì)電池的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)量 實(shí)驗(yàn)電路如圖12所示 通過改變電阻R測(cè)相應(yīng)的電流I 且作相關(guān)計(jì)算后一并記錄如下表 圖12 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 圖13中已描繪出四個(gè)點(diǎn) 請(qǐng)將第5 6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖13中 并畫出IR I圖線 圖13 根據(jù)圖線可得電池的電動(dòng)勢(shì)E是 V 內(nèi)阻r是 解析 1 要將電流表量程擴(kuò)大 需要并聯(lián)電阻 由并聯(lián)電路特點(diǎn) IgRg I Ig R并 將I 50mA Ig 100 A Rg 2500 代入解得R并 5 0 2 作IR I圖線 如圖所示 根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路知 IR表示電源的路端電壓 I表示電路的電流 故IR I圖線的縱軸截距即為電池的電動(dòng)勢(shì) 則E 1 53V 圖線斜率的絕對(duì)值減去改裝后的電流表阻值即為電池的內(nèi)阻r 2 0 答案見解析