高三物理一轮复习 第7章 第6讲 实验九：测定电池的电动势和内阻课件.ppt

浙江专用物理 第6讲实验九 测定电池的电动势和内阻 实验目的1 掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法 进一步理解闭合电路欧姆定律 2 掌握用图像法求电动势和内阻的方法 实验原理本实验的依据是闭合电路欧姆定律 实验电路如图甲所示 改变变阻器的阻值 从电流表 电压表中读出几组u i值 每两组数据可组成方程组 解得也可采用作图法 实验中要多测几组数据 作出如图乙所示图线 所得图线的纵截距即为电动势的值 图线斜率的绝对值即为内阻r的值 实验器材电池 被测电源 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线 坐标纸 铅笔 实验步骤1 按实验原理中图甲连接好电路 2 把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端 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 4 断开开关 拆除电路 整理好器材 5 取坐标纸 以电流i为横轴 路端电压u为纵轴 描绘出所记录的各组i u值的对应点 连成u i图线 延长u i图线 它与坐标轴有两个交点 读 取e i短 进一步可以算出r 注意事项1 电流表一般选0 0 6a 电压表一般选0 3v 2 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻应选得大些 选用已使用过一段时间的干电池 3 在实验中不要将i调得过大 每次读完u和i的数据后应立即断开电源 以免干电池在大电流放电时极化现象严重 使得e和r明显变化 4 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 类似于逐差法 要将测出的i u数据再分组 第1和第4组为一组 第2和第5组为一组 第3和第6组为一组 分别解e r值再求平均值 5 在画u i图线时 要使尽可能多的点落在这条直线上 不在直线上的点应均匀分布在直线两侧 不要顾及个别离开直线较远的点 以减小偶然误差 6 干电池内阻较小时 u的变化较小 此时 坐标系中数据点将呈现如图甲所示的状况 使下部大部分空间得不到利用 为此 可使纵坐标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必须从零开始 如图乙所示 并且把纵坐标的比例放大 可使结果的误差减小 此时图线与横轴交点对应的电流值不表示短路电流 而图线的纵截距仍为电动势 要 在直线上任取两个相距较远的点 用r 计算出电池的内阻r 1 如图甲所示 电压表v1 v2串联接入电路中时 示数分别为6v和4v 当只有电压表v2接入电路中时 如图乙所示 示数为9v 电源的电动势为 a 9 8vb 10vc 10 8vd 11 2v 1 答案c设电源的电动势和内阻分别为e和r 电压表v2的内阻为r2 根据闭合电路欧姆定律 对图甲和图乙分别有 e 6v 4v r e 9v r 解得 e 10 8v 故只有选项c正确 2 测量电源的电动势e及内阻r e约为4 5v r约为1 5 器材 量程为3v的理想电压表 量程为0 5a的电流表 具有一定内阻 定值电阻r 4 滑动变阻器r 开关s 导线若干 1 画出实验电路原理图 图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出 2 实验中 当电流表读数为i1时 电压表读数为u1 当电流表读数为i2时 电压表读数为u2 则可以求出e r 用i1 i2 u1 u2及r表示 2 答案 1 见解析 2 r解析 1 如图所示 2 列方程 e u1 i1 r r e u2 i2 r r 解得 e r r 3 要测定某电池的电动势和内电阻 某同学按如图甲所示的电路图连接好电路并进行如下操作 甲 乙 2 根据数据 作出 r图像 如图乙所示 则根据图像可以求出 电池电动势e v 内阻r 1 闭合开关s1 多次调节电阻箱的阻值 并记录下每次的电阻值r及对应的电流表a的示数i 电流表的内阻很小 可忽略不计 3 答案 2 24解析根据实验原理和闭合电路欧姆定律得 e i r r 变形成符合图像的线性关系为 由图像得r 0时 2 0a 1 斜率 v 1 0 5v 1 解得 e 2v r 4 4 用如图所示电路测量干电池的电动势和内阻 电动势约为1 5v 内阻约为0 5 允许通过的最大电流为0 6a 图中电压表的量程为2 0v 内阻为3000 电流表的量程为0 10a 内阻为5 0 除被测电池 开关和导线外 还有如下器材 a 滑动变阻器 阻值范围为0 10 b 滑动变阻器 阻值范围为0 100 c 定值电阻 阻值为1 d 定值电阻 阻值为100 1 为了满足实验要求并保证实验的精确度 r2应选阻值为 的定值电阻 为便于调节 图中r1应选择阻值范围是 的滑动变阻器 2 实验中 当电流表读数为0 10a时 电压表读数为1 16v 当电流表读数为0 05a时 电压表读数为1 28v 则可以求出e v r 4 答案 1 10 10 2 1 40 4解析 1 因电流表的内阻为5 0 量程为0 10a 为了保护电流表 根据并联电路的特点 应并联一个小电阻 使流过此支路的电流比较大 达到保护电流表的目的 r2应选1 的定值电阻 根据并联电路的特点 并联电路的总电阻比任意支路的电阻都要小 为了能明显控制电路总电阻的变化 应选用最大阻值与电压表内阻相差大的滑动变阻器 即选阻值范围为0 10 的滑动变阻器 2 根据题意 u1 1 16v i1 0 10a u2 1 28v i2 0 05a 利用闭合电路欧姆定律得 e u1 r e u2 r 代入数据可解得 e 1 4v r 0 4 典例1用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内阻 图甲 乙是给出的两个供选用的电路图 甲 乙 丙 丁 材连成实验用的电路 2 实验时 经测量得出的数据如下表 请在图丁所示的坐标系中画出u i图像 利用图像可求出该干电池的电动势和内阻分别为v 1 为了较精确地测定电池的电动势和内阻 实验中应选用 填 甲 或 乙 电路 正确选择电路后 请用笔画线代替导线将图丙中器 3 若不作出图像 只选用其中两组u和i的数据 利用公式e u ir列方程求e和r 这样做可能得出误差很大的结果 其中 选用第组和第组数据 求得e和r的误差最大 解析 1 电流表与电源的内阻相差不大 图甲电路测出的是电流表与电源的内阻之和 故误差太大 应选图乙电路测量 2 作图像时应使尽可能多的点落在直线上 个别偏离太大的点应舍去 由图线与纵轴的交点可得电动势e 1 45v 再读出图线与横轴交点的坐标 0 65 1 00 由e u ir 得r 0 69 3 由图像可以看出第4组数据的点偏离直线最大 应舍去 若选用第3组和第4组数据求e和r 相当于过图中第3个点和第4个点作一直线求e和r 而此 直线与所画的图线偏离最大 所以选用第3组和第4组数据求得的e和r误差最大 答案 1 乙如图 a 所示 2 如图 b 所示1 450 69 3 34 典例2在做 测定电源的电动势和内阻 的实验时 提供的器材有 待测电源一个 内阻为rv的电压表一个 量程大于电源电动势 电阻箱一个 开关一个 导线若干 1 请在虚线框内画出你所设计的实验电路图 2 为了测量更加准确 多次改变电阻箱的阻值r 读出电压表相应的示数u 以为纵坐标 画出与某物理量的关系图像 该图像为一条直线 如图所示 由图像可得到直线的纵截距为m 直线斜率为k 请写出电源电动势e和内阻r的表达式 解析 1 本题的电路设计有两种 电压表与电阻箱串联和电压表与电阻箱并联 分别如图甲 乙所示 甲乙 2 对于电路图甲 当开关s闭合时 设电路中的电流为i 根据