2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)九 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻課件.ppt

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實(shí)驗(yàn)九 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 1 實(shí)驗(yàn)原理 E Ir 電動(dòng)勢E 內(nèi)阻r 在閉合電路中 由閉合電路的歐姆定律可得電源的電動(dòng)勢E 內(nèi)阻r 路端電壓U 電流I存在的關(guān)系為U E r在電路中不隨外電阻R的變化而改變 測量原理圖如圖S9 1所示 采用改變外電阻 可測得一系列I和U的值 至少6組 然后再在U I圖象中描點(diǎn)作圖 所得直線與縱軸的交點(diǎn)即為 圖線斜率的絕對值為 這種方法叫伏安法 用到電流表 和電壓表 圖S9 1 2 實(shí)驗(yàn)步驟 1 電流表用0 6A量程 電壓表用3V量程 按圖S9 1連 接好電路 2 把變阻器的滑片移到使阻值最大的一端 3 閉合開關(guān) 調(diào)節(jié)變阻器 使電流表有明顯的示數(shù) 記錄一組數(shù)據(jù) I U 用同樣方法測量幾組I U數(shù)值 記錄在表格中 4 斷開開關(guān) 整理器材 5 處理數(shù)據(jù) 用公式法或作圖法求出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 的阻值 3 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) 些 選用已使用過一段時(shí)間的干電池 大 2 電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重 電動(dòng)勢E會(huì)明顯下降 內(nèi)阻r會(huì)明顯增大 故長時(shí)間放電不宜超過0 3A 短時(shí)間放電不宜超過0 5A 因此 實(shí)驗(yàn)中不要將R調(diào)得過小 讀電表示數(shù)要快 每次讀完應(yīng)立即斷電 3 測出不少于6組I U數(shù)據(jù) 且變化范圍要大些 用方程組求解 要將測出的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 4 畫U I圖線時(shí) 要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè) 個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去 這樣可使偶然誤差得到部分抵消 提高精確度 5 計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn) 用公式計(jì) 算出電源的內(nèi)阻r 4 數(shù)據(jù)處理方法一 列方程組求解電動(dòng)勢和內(nèi)阻的大小 根據(jù)以上三組方程分別求出E r 再取其平均值作為電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r 內(nèi)阻r 即 方法二 用圖象法處理數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上以路端電壓U為縱軸 干路電流I為橫軸建立U I坐標(biāo)系 在坐標(biāo)平面內(nèi)描出各組 I U 值所對應(yīng)的點(diǎn) 然后盡量多地通過這些點(diǎn)作一條直線 不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè) 則直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值即是電池電動(dòng)勢的大小 一次函數(shù)的縱軸截距 直線斜率的絕對值即為電池的 考點(diǎn)1考向1 實(shí)驗(yàn)原理與操作測干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 典題1 利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差 甲 乙 圖S9 2 1 應(yīng)該選擇的實(shí)驗(yàn)電路是圖S9 2中的 填 甲 或 乙 2 現(xiàn)有電流表 0 0 6A 滑動(dòng)變阻器 0 50 開關(guān)和導(dǎo) 線若干 以及以下器材 A 電壓表 0 15V B 電壓表 0 3V 實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用 填相應(yīng)器材前的字母 解析 1 根據(jù)U E Ir測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí) 需要測出多組對應(yīng)的路端電壓U和干路電流I 電壓表和電流表內(nèi)阻的影響會(huì)造成實(shí)驗(yàn)誤差 電源內(nèi)阻較小 所以電流表分壓影響較大 因此應(yīng)選擇甲電路 2 一節(jié)干電池的電動(dòng)勢為1 5V 因此電壓表選量程為0 3V的 選B 答案 1 甲 2 B 考向2 測水果電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 典題2 某課外活動(dòng)小組自制了西紅柿電池組 現(xiàn)在要測量該西紅柿電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 電動(dòng)勢約2V 內(nèi)阻約一千歐姆 實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有如下器材 多用電表 歐姆擋 1 10 100 1k 直流電流擋 0 0 5mA 0 1mA 0 10mA 0 100mA 直流電壓擋 0 0 5V 0 2 5V 0 10V 0 50V 0 250V 0 500V 電壓表 0 3V 0 15V 電流表 0 0 6A 0 3A 滑動(dòng)變阻器 R1 0 10 R2 0 2000 開關(guān)及導(dǎo)線 1 為了用伏安法更精確地測量西紅柿電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 應(yīng)選 測電壓 選 測電流 前兩空均填電表名稱和所選量程 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 填滑動(dòng)變阻器符號 2 請?jiān)O(shè)計(jì)方案 在圖S9 3上進(jìn)行實(shí)物連接 圖S9 3 解析 1 根據(jù)電源電動(dòng)勢為2V可知 應(yīng)選電壓表的0 3V量程測電壓 根據(jù)閉合電路歐姆定律可求出通過電源的最大電流小于2mA 所以應(yīng)選多用電表直流電流擋0 1mA測電流 滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用限流式接法 應(yīng)選擇與待測電源內(nèi)阻接近的滑動(dòng)變阻器R2 2 根據(jù)題意 滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用限流式接法 由于電源內(nèi)阻較大 所以相對電源來說電流表應(yīng)用內(nèi)接法 實(shí)物連線圖如圖D34所示 答案 1 電壓表 0 3V 多用電表直流電流擋0 1mA R2 2 如圖D34所示 圖D34 方法技巧 在選擇實(shí)驗(yàn)電路時(shí) 也可根據(jù)內(nèi)接法和外接法的選擇方法去選擇 只是現(xiàn)在的待測電阻是電源 如果電源內(nèi)阻很小就用相對于電源的外接法 如果電源內(nèi)阻很大就用相對于電源的內(nèi)接法 滑動(dòng)變阻器用的是限流法 要想調(diào)節(jié)方便 還能大范圍調(diào)節(jié) 需要滑動(dòng)變阻器的電阻比電源內(nèi)阻大幾倍即可 考點(diǎn)2 數(shù)據(jù)處理 典題3 小明利用如圖S9 4所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 圖S9 4 1 圖S9 4中電流表的示數(shù)為 A 2 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù) 在圖S9 5中作出U I圖線 圖S9 5 由圖線求得 電動(dòng)勢E V 內(nèi)阻r 3 實(shí)驗(yàn)時(shí) 小明進(jìn)行了多次測量 花費(fèi)了較長時(shí)間 測量期間一直保持電路閉合 其實(shí) 從實(shí)驗(yàn)誤差考慮 這樣的操作不妥 因?yàn)?解析 1 電流表選的是0 0 6A量程 讀數(shù)時(shí)以下面的刻 度為準(zhǔn) 故讀數(shù)為0 44A 2 在方格紙上取合適的標(biāo)度 使圖象盡量多地分布在整個(gè)坐標(biāo)紙上 圖象與縱軸的交點(diǎn)對應(yīng)讀數(shù)為電動(dòng)勢的值 圖象斜率的絕對值就是內(nèi)阻 答案 1 0 44 2 如圖D35所示 1 60 1 58 1 62均正確 1 2 1 18 1 26均正確 3 干電池長時(shí)間使用后 電動(dòng)勢和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化 導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大圖D35 考點(diǎn)3 誤差分析 典題4 為測一節(jié)干電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r 某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖S9 6甲所示的實(shí)驗(yàn)電路 已知電流表內(nèi)阻與電源內(nèi)阻相差不大 甲 乙 圖S9 6 1 連接好實(shí)驗(yàn)電路 開始測量之前 滑動(dòng)變阻器R的滑片 P應(yīng)調(diào)到 填 a 或 b 端 2 閉合開關(guān)S1 S2接位置1 改變滑片P的位置 記錄多 組電壓表和電流表示數(shù) 3 重復(fù) 1 操作 閉合開關(guān)S1 S2接位置2 改變滑片P的 位置 記錄多組電壓表和電流表示數(shù) 4 建立U I坐標(biāo)系 在同一坐標(biāo)系中分別描點(diǎn)作出S2接位 置1 2時(shí)圖象如圖乙所示 S2接1時(shí)的U I圖線是圖乙中的 填 A 或 B 線 每次測量操作都正確 讀數(shù)都準(zhǔn)確 由于S2接位置1 電壓表的分流作用 S2接位置2 電流表的分壓作用 分別測得的電動(dòng)勢和內(nèi)阻與真實(shí)值不相等 則由圖乙中的A和B圖線 可得電動(dòng)勢和內(nèi)阻的真實(shí)值 E V r 解析 1 為保護(hù)電流表 實(shí)驗(yàn)開始前 應(yīng)將滑片P置于電 阻最大的a端 4 當(dāng)S2接1位置時(shí) 可把電壓表與電源看做一個(gè)等效電源 根據(jù)閉合電路歐姆定律E U斷可知 電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量值均小于真實(shí)值 所以作出的U I圖線應(yīng)是B線 測出的電池電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差 原因是電壓表的分流 當(dāng)S2接2位置時(shí) 可把電流表與電源看做一個(gè)等效電源 根據(jù)閉合電路歐姆定律E U斷可知電動(dòng)勢測量值等于真實(shí)值 U I圖線應(yīng)是A線 即 E真 UA 1 50V 由于S2接1位置時(shí) U I圖線的B線對應(yīng)的短路電流為 I短 IB 所以 答案 1 a 4 B 1 50 1 50 測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方法除了伏安法之外還有安阻法和伏阻法 考向1 安阻法 距即為電源的內(nèi)阻的負(fù)值 直線的斜率即電源的電動(dòng)勢E 此方法叫安阻法 用電流表和電阻箱 如圖S9 7所示 圖S9 7 典題5 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)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Ig 0 6A 內(nèi)阻rg 0 1 和若干導(dǎo)線 1 請根據(jù)測定電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r的要求 設(shè)計(jì)如圖S9 8 甲所示器件的連接方式 畫線把它們連接起來 甲 丙 乙圖S9 8 2 接通開關(guān) 逐次改變電阻箱的阻值R 讀出與R對應(yīng)的電流表的示數(shù)I 并作記錄 當(dāng)電阻箱的阻值R 2 6 時(shí) 其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示 處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí) 首先計(jì)算出每 據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖丙上 3 在圖丙上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線 4 根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢E V 內(nèi)阻r 解析 1 先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖 然后再根據(jù)電路圖連線 由閉合電路歐姆定律E I R r 知 只要知道兩組外電阻和電流值 就可以解出電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻 因此 如圖D36所示 直接將可變電阻和電流表串聯(lián)在電路中即可 圖D36 2 由電表可讀出此時(shí)電流為0 50A 則坐標(biāo)為 2 2 6 3 剔除明顯有誤差的點(diǎn) 將其他點(diǎn)用平滑的曲線連接起 來 得到一條直線 如圖D37所示 圖D37 答案 1 如圖D36所示 2 如圖D37所示 3 如圖D37所示 4 1 5 0 3 考向2 伏阻法 截距的倒數(shù)的乘積即為電源的內(nèi)阻 此方法叫伏阻法 用電壓表和電阻箱 如圖S9 9所示 圖S9 9 典題6 2015年山東濟(jì)南二模 某同學(xué)準(zhǔn)備利用下列器材測量干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 A 待測干電池一節(jié) 電動(dòng)勢約為1 5V 內(nèi)阻約幾歐姆 B 直流電壓表 量程為3V 內(nèi)阻非常大 C 定值電阻R0 150 D 電阻箱RE 導(dǎo)線和開關(guān) 根據(jù)如圖S9 10甲所示的電路連接圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作 多次改變電阻箱的阻值 記錄每次電阻箱的阻值R和電壓表的示數(shù)U 甲 乙 圖S9 10 2 如圖D38所示 圖D38 2 如圖D38所示 3 0 0044 0 70 4 1 529 60