高三物理一轮复习实验九测定电源的电动势和内阻课件

基础自主梳理 基础自主梳理 基础自主梳理 基础自主梳理 基础自主梳理 基础自主梳理 精典考题例析 例1 (2015四川卷)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电 池的电动势约为6 V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材 有： 电流表A1(量程030 mA)；电流表A2(量程0100 mA)；电压表V(量程06 V)；滑动变阻器R1(阻值05 )；滑动变阻器R2(阻值0300 )；开关S一个 ，导线若干条. 某同学的实验过程如下： 精典考题例析 .设计如图1所示的电路图，正确连接电路. .将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值， 并记录.以U为纵轴，为横轴，得到如图2所示的图线. .断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变.重 复的步骤，得到另一条U-I图线，图线与横轴的交点坐标为(I0,0),与纵轴U 的交点坐标为(0,U0). 精典考题例析 回答下列问题： 电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 ； 由图2的图线，得电源内阻r= ； 用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx ，代入数值可得Rx； 若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑 片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范 围 ，电压表示数变化范围 .(填“相同”或“不同”) 解析：从U-I图线中看出路端电压的最大值大于5.5 V，此时内外电压之比为 111即内外电阻之比为111，那么外电路电阻至少为几百欧，所以滑动变阻 器应选择R2，同样道理，从图中看出电流的测量范围大于80 mA，所以电流表 应选择量程为100 mA的A2；图线方程为E=U+Ir,则图的斜率绝对值为电源内 阻r，即r=U，由图中数据代入可得r=25 ；将Rx接入BC之间的闭全电路 欧姆定律的方程为E=U+I(Rx+r)，将U0、I0两截距代入可Rx=U0I0-r；将Rx接 入AB或BC之间时电阻最大值为Rx+r+R ;最小值为Rx+r，所以电流的最大值与 最小值相同.将Rx接入AB路端电压的最大值为Rx+RRx+；将Rx接入BC端路端 电压的最大值为RRx+R+r，所以电压范围不同. 答案： 25 U0I0-r 相同 不同 精典考题例析 精典考题例析 精典考题例析 精典考题例析 精典考题例析 2.用图所示电路，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起保护作用.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 . 精典考题例析 解析：(1)干电池的电动势大约是1.5 V，所以电压表选用3 V量程. 为了减小电流表指针偏角太小带来的误差，故电流表选用0.6 A量 程，定值电阻选用1 的.为了操作方便，滑动变阻器选用010 的. (2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比真实值小，造成 E测E真，r测r真. 答案：(1)3 0.6 1 010 (2)电压表的分流 精典考题例析 例2 (2015安徽卷)某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找 到以下器材：一个满偏电流为100 A、内阻为2 500 的表头，一个开关，两 个电阻箱(0999.9 )和若干导线. (1)由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为50 mA的电流表， 则应将表头与电阻箱 (填“串联”或“并联”)，并将该电阻箱阻值调为 . (2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如 图1所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如下表. 精典考题例析 根据表中数据，图2中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图中， 并画出IR-I图线； 根据图线可得电池的电动势E是 V，内阻r是 . 思维导引 本题并未采用传统的伏安法测电动势及内阻，而是采用电 流表与可变电阻的组合即欧安法；表头内阻明码给出，意味着可以 准确掌控哪个电学量?IR-I图象的斜率可表示什么物理量，其截距有 何意义. 精典考题例析 解析：(1)把小量程的电流表改装成大量程的电流表需并联小电阻，由并 联的特点，电压相等(I-Ig)R=IgRg，得R=5.0 ；(2)如图所示，由 E=IR+I(r+RA)得IR=E-I(r+RA)，纵截距为电源的电动势E, ， RA=5.0 ，得r=2.0 . 答案：(1)并联 5.0 精典考题例析 (2)如图所示 1.53 2.0 感悟提升：伏安法测电源电动势和内阻是最常用的方法，但由于闭合电路欧姆 定律具有较多的变形公式，因此实验方案也灵活多变.要熟练掌握三种实验方案 ，用电压表、电流表、滑动变阻器测量，用电流表、电阻箱测量，用电压表、 电阻箱测量. 精典考题例析 精典考题例析 精典考题例析 4.某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池.该同学想测量一下这个电池 的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻 值为999.9 ，可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig=0.6 A，内阻rg=0.1 ) 和若干导线. 请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图甲中器件的连接方式，画线 把它们连接起来. 精典考题例析 接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并 作记录.当电阻箱的阻值R=2.6 时，其对应的电流表的示数如图乙所示.处 理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数1I；再制作R-1/I坐标图，如 图丙所示，图中已标注出了(R，1/I)的几个与测量对应的坐标点.请你将与图 乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上. 在图丙上把描绘出的坐标点连成图线. 根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的 电动势E=V，内电阻r= . 精典考题例析 解析：见答案.由欧姆定律有I=ER+r+rg 得R=EI-(r+rg) ，图线的斜率等于电源电动势，在纵轴上的截距等于电源内阻与 电流表内阻之和的负值，由图可知E=1.5 V，r=0.3 . 答案：如图甲所示 如图乙所示 如图乙所示 1.5(1.461.54) 0.3(0.250.35) 速效提升训练 1.某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除 了一节1.5 V的干电池外，还有一个方形的电池(层叠电池).为了测定该 电池的电动势和内电阻，实验室中提供如下器材： A.电流表A1(满偏电流10 mA，内阻10 )； B.电流表A2(00.6 A，内阻未知)； C.滑动变阻器R0(0100 ，1 A)； D.定值电阻R(阻值990 )； E.开关与导线若干. 速效提升训练 该同学根据现有的实验器材，设计了如图甲所示的电路，图乙为该同 学根据上述设计的实验电路测出多组数据并绘出的I1-I2图线(I1为电流 表A1的示数，I2为电流表A2的示数)，则由图线可以得到被测电池的电 动势E= V，内阻r= .(结果保留两位有效数字) 解析：由实验电路，R和A1串联相当于电压表，根据闭 合电路欧姆定律 E=I1(R+RA1)+I2r 解得：I11R+RA1E-rR+RA1I2 延长I1-I2图线，当I2=0时，读出 I19.0 mA，解得E=9.0 V. 图线斜率的绝对值rR+RA1=I1，解得 r=10 . 答案：9.0 10 2.(2015江苏卷)小明利用如图1所示的实验装置测量一干电池的电动势和内 阻. (1)图1中电流表的示数为 A. 速效提升训练 (2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下 请根据表中的数据，在图2上作出U-I图线. 由图线求得：电动势E= V；内阻r= . (3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路 闭合.其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为 . 解析：(1)由图可知，电流表的量程为0.6 A，精度为0.02 A，因此电流表的示数为 0.02 A22=0.44 A;(3)由图像与纵轴的截距得电动势为1.60 V，斜率即内阻为r=1.60 -1.00.49 =1.22 ;(4)如果一直保持电路闭合，电池长时间使用后，电动势和内阻 会发生变化，导致实验误差增大. 答案：(1)0.44 (2)(U-I图线如图) 1.60(1.581.62都算对 ) 1.2(1.181.26都算对 ) (3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大 速效提升训练 速效提升训练 速效提升训练 速效提升训练 速效提升训练 速效提升训练 速效提升训练 速效提升训练 5.在测量电源的电动势和内阻的实验中：由于所用电压表(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 (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 (填“1”或“2”) 速效提升训练 (3)根据实验数据描点，绘出的1/U-R图象是一条直线.若直线 的斜率为k，在1/U坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势 E= ,内阻r= .(用k、b和R0表示) 速效提升训练 解析：(1)实验时，为保护电压表，应将电阻箱阻值调到最大，此时电 压表两端电压最小(2)电压表的量程为3 V，故电阻箱两端的最小电压 约为6 V.根据串联电路的特点可知，3/R0=6/R，电阻箱阻值的最小值为 20 在实验时，为减小读数误差，所用电表的指针偏角一般不小于其 量