全程复习（广西专用）2014年高考物理一轮复习_第十章 实验四测定电源电动势和内阻课件 新人教版

实验四 测定电源电动势和内阻 1.测定电源的电动势和内阻 2.掌握用图象法求电动势和内阻 1.实验依据闭合电路欧姆定律 2.实验电路：如图所示 3.E和r的求解：由U=E-Ir得： 解得： 4.作图法处理数据，如图所示 （1）图线与纵轴交点为E. （2）图线与横轴交点为I短= . （3）图线的斜率绝对值表示 r= . 电池（被测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导 线、坐标纸、铅笔. 一、实验步骤 1.电流表用0.6 A量程,电压表用3 V量程, 按图连接好电路 2.把变阻器的滑片移动到阻值最大的一端 3.闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据 （I1,U1）.用同样方法测量几组I、U值，并记录在下表中 4.断开开关,整理好器材 123456 U/V I/A 二、数据处理 方法一:取六组对应的U、I的数据,数据满足的关系式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的大小. 方法二:以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系, 在坐标平面内描出各组（U、I）值所对应的点,作出U-I图线（ 直线），得出纵轴截距及图线斜率，即为E和r. 1.由于该电路电流表内接，导致电压表分流产生系统误差， E测E真，r测r真 2.电流表和电压表读数误差 3.在作图时描点不准产生误差 4.电流通过电源时间较长，导致电源内阻变化而产生误差 1.为了使电池的路端电压变化明显，宜选用内阻大些的电池， 可选用已使用过一段时间的1号干电池 2.干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显 增大，因此，实验中不要将I调得过大，读电表示数时要快，每 次读完立即断电 3.要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求 解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为 一组，第3和第6为一组，分别解出E、r值再取平均值 4.在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀 分布在直线的两侧.个别偏离直线太远的点可舍去.这样，就可 使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度 5.干电池内阻较小时，路端电压U的变化也较小，这时，在画U- I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从 某一恰当值开始（横坐标I一般从零开始）.但这时图线和横轴 的交点不再是短路电流.不过直线斜率的绝对值不变 实验电路的连接和数据计算 【例证1】（2010广东高考）某同学利用电压表和电阻箱测定 干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻 （R0=5 ）一个，开关两个，导线若干，实验原理如图（a）. （1）在图（b）的实物图中,已正确连接了部分电路，请完成余 下电路的连接. （2）请完成下列主要实验步骤. A.检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图（c）所 示，读得电阻值是_； B.将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49 V. C.将开关S2 _ ，电压表的示数是1.16 V;断开开关S1. （3）使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_ （计算 结果保留两位有效数字）. （4）由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实 际值偏_（填“大”或“小”）. 【规范解答】（1）连线如图所示 （2）电阻箱读数为20 ;闭合S2后电阻箱才工作. （3）S1闭合、S2断开时：RV很大， 可得：E=U1 S1、S2都闭合时： 代入数据得： ， 故r0.69 . （4）由于电压表不是理想电压表，当S1闭合、S2断开时，电压 表的示数略小于电源的电动势. 答案：（1）见规范解答 （2）20 闭合 （3）0.69 （4）小 实验电路的改进和分析 【例证2】（2012济南模拟）在如图所示的电路中，A、B、C 为三节干电池，实验中理想电压表和理想电流表的示数如表所 示. 开关位置 电压电压 U/V 电电流 I/A 灯泡L的 电电阻R/ 灯泡L的 功率P/W S11.400.207.000.28 S22.700.300.81 S32.550.298.79 （1）根据表中实验数据，计算出表中空格处小灯泡的电阻和功 率. （2）如果干电池A和B具有相同的电动势和内阻，则根据表中实 验数据，可计算出干电池A的电动势为_V，内阻为 _ . （3）当开关S与接线柱3连接时，串联电池组的总电动势增大， 但电流表的示数反而减小，其原因可能是_. 【规范解答】（1）S接2，此时电压为2.7 V,电流为0.3 A，故 电阻为9.00 .S接3，此时电压为2.55 V，电流为0.29 A，故 功率为0.74 W. （2）将数据代入E=I（R+r）组成方程组， 解得电动势为1.50 V，内阻为0.50 . （3）电流表示数减小的原因可能是干电池C的电动势较小，内 阻较大. 答案：（1）9.00 0.74 （2）1.50 0.50 （3）见规范解答 1.（2012百色模拟）某学生用电流表和电压表测干电池的电 动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为020 ，连接 电路的实物图如图所示.该学生接线中错误的和不规范的做法是 （ ） A.滑动变阻器不起变阻作用 B.电流表接线有错 C.电压表量程选用不当 D.电压表接线不妥 【解析】选A、B、D.由图中接线可知，滑动变阻器连成定值电 阻，起不到变阻作用，电流表正、负极连错，电压表始终有读 数，电压表量程为3 V符合实验要求，电压表接线应接到开关外 侧，故本题应选A、B、D. 2.现有一个阻值为R的定值电阻、一个电键、若干根导线和一个 电压表，该电压表盘面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能 测定某电源内阻的实验方案.（已知电压表内阻很大，电压表量 程大于电源电动势，电源内阻约为几欧姆）要求： （1）在方框中画出实验电路图. （2）简要写出完成接线后的实验步骤. （3）写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=_. 【解析】电压表指针偏转角度与通过电压表的电流，或者与加 在电压表两端的电压成正比，因此电压表盘面无刻度值也可以 用格数的多少表示电压的大小，实验电路图如图所示. 当断开电键时，电压表偏转格数N1表示电源电动势的大小.电键 闭合时，N2表示R两端电压，根据闭合电路欧姆定律得 ，则r= . 答案：（1）见解析图 （2）断开电键，记下电压表偏转格数N1；合上电键，记下 电压表偏转格数N2. （3） 3.如图甲所示的电路是实验室测量电源电动势和内阻的电路图 ，按电路甲进行实验，根据测得的U、I数据画出U-I图象，如乙 图所示，则电动势测量值E=_，内阻测量值r=_.电动 势测量值与真实值相比_,内阻测量值与真实值相比 _.（填“偏大”、“相等”或“偏小”） 【解析】U-I图象纵轴上截距为电源电动势，故E=U2 由U-I图象，r= 由于系统误差，电动势和内阻的测量值都比真实值偏小. 答案：U2 偏小 偏小 4.（2012日照模拟）用如图所示的电路，测定一节干电池的 电动势和内阻.电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时 造成短路，电路中用一个定值电阻R0保护电路.除电池、开关和 导线外，可供使用的实验器材还有： （a）电流表（量程0.6 A、3 A） （b）电压表（量程3 V、15 V） （c）定值电阻（阻值1 、额定功率5 W） （d）定值电阻（阻值10 、额定功率10 W） （e）滑动变阻器（阻值范围010 、额定电流2 A） （f）滑动变阻器（阻值范围0100 、额定电流1 A） 那么 （1）要正确完成实验，电压表的量程应选择_V，电流表 的量程应选择_ A;R0应选择_ 的定值电阻，R应选 择阻值范围是_ 的滑动变阻器. （2）引起该实验系统误差的主要原因是_ _. 【解析】（1）由于电源电动势在1.5 V左右，故选量程为3 V的 电压表，电池允许通过的最大电流大约为0.5 A,故选量程为 0.6 A的电流表.由于电池内阻很小，故选电阻值较小的定值电 阻为保护电阻，阻值为1 .为了更方便调节电路，滑动变阻器 选010 . （2）产生系统误差的原因是由于电压表的分流作用造成电流表 读数总是比电池实际输出的电流小，造成E测E真,r测r真. 答案：（1）3 0.6 1 010 （2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输 出的电流小 5.（2012苏州模拟）在测量电源的电动势和内阻的实验中， 由于所用的电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学设 计了如图所示的实物电路. （1）实验时，应先将电阻箱的电阻调到_.（选填“最大值 ”、“最小值”或“任意值”） （2）改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0=10 的定值电阻 两端的电压U，下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是 _.（选填“1”或“2”） 方案编编号电电阻箱的阻值值R/ 1400.0350.0300.0250.0200.0 280.070.060.050.040.0 （3）根据实验数据描点，绘出的 -R图象是一条直线.若直线 的斜率为k,在 坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势 E=_,内阻