2014年高中物理广西专用一轮复习课件第十章_ 实验四测定电源电动势和内阻（ 2014高考）

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,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.,（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”）,（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r=_.（用k、b