高考物理总复习 实验十 测定电源的电动势和内阻配套课件.ppt

实验十 测定电源的电动势和内阻 考点1测定电源的电动势和内阻1 实验原理 1 公式法 如图s10 1所示 改变r的阻值 从电压表和电流表中读出几组u i值 利用u e ir求出几组e r值 最后分别算出它们的平均值 图s10 1 2 作图法 在坐标纸上以i为横坐标 u为纵坐标 用测出的几组i u值 画出u i图象 如图s10 2所示 所得直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 图s10 2 2 实验步骤 1 电流表用0 6a量程 电压表用3v量程 按图连接好 电路 2 把变阻器的滑动片移到使阻值最大的一端 3 闭合开关 调节变阻器 使电流表有明显的示数 记录一组数据 i u 用同样方法测量几组i u值 记录在表格中 4 断开开关 整理器材 5 处理数据 用公式法或作图法求出电源的电动势和内阻 的阻值 3 注意事项 1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻应大些 选 用已使用过一段时间的干电池 2 电池在大电流放电时极化现象较严重 电动势e会明显下降 内阻r会明显增大 故长时间放电不宜超过0 3a 短时间放电不宜超过0 5a 因此 实验中不要将r调得过小 读电表示数要快 每次读完应立即断电 3 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 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 再求平均值 4 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 这样可使偶然误差得到部分抵消 提高精确度 5 计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点 用公式计 算出电源的内阻r 4 误差分析 图s10 3 1 测量电路存在系统误差 图s10 3中i真 i测 iv 未考虑 电压表的分流 2 用图象法求e r时 作图不准确造成偶然误差 3 由于实验电路及电压表 电流表内阻的影响 本实验结果e测 e真 r测 r真 定性分析如下 参考电路原理图s10 1 由于电压表的分流 电流表的测量值偏小 而且随着u越大 电流表的测量值偏小越多 当u 0时 电流表的测量值等于真实值 这时要求电流表是理想的 据此作出如图s10 3所示的真实和测量的u i图线 由图不难看出 e r的测量值均小于真实值 自主检测 1 在用电压表 电流表测两节干电池串联的电动势和内阻时 除备有被测电池 电键和足够的导线外 还备有下列仪器可供选择 a 电流表 0 0 6a b 电流表 0 3a c 电压表 0 3v d 电压表 0 15v e 滑动变阻器 20 2a f 滑动变阻器 1700 0 3a 应该选用的仪器是 填器材前面的字母 一个学生用以上仪器测得如上表所示数据 根据这些数据 在图s10 4所示坐标轴上画出u i图象 从图中可得出电源电动势为 v 内阻为 图s10 4 答案 a c e如图d22所示 2 92 4 图d22 考点2测电源电动势和内阻的其他方法1 用电流表 电阻箱测量 1 电路图 如图s10 5所示 图s10 5 2 原理 根据闭合电路的欧姆定律得e ir ir 改变电阻箱的阻值就能得到r i数据 利用两组数据就能求得e r 也可利用多组数据作图象来求解 2 用电压表 电阻箱测量 1 电路图 如图s10 6所示 图s10 6 阻箱的阻值就能得到r u数据 利用两组数据就能求得e r 也可利用多组数据作图象来求解 自主检测 2 利用如图s10 7所示的一个电压表 一个电阻箱和一个电 键 测量一个电池组的电动势和内阻 1 在虚线框内画出实验电路图 并用笔画线做导线将所给 器材连接成实验电路 图s10 7 2 写出要记录的数据 用记录的实验数据写出这个电池组 的电动势和内阻的表达式 答案 1 如图d23甲和乙所示 甲 乙 图d23 2 改变电阻箱阻值 读出两组外电阻和对应的路端电压值 分别记为r1 u1 r2 u2 这个电池组的电动势和内阻的表达式分别为 热点1对实验的理解与应用 本实验的原理是闭合电路的欧姆定律 了解实验原理 我们就可以根据题干中提供的仪器 设计实验 求解未知量 这也是设计性实验考查的内容 例1 2013年东莞模拟 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 实验原理图如图s10 8甲所示 图s10 8 1 在图乙所示的实物图中 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 示数如图丙 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 49v c 将开关s2闭合 电压表的示数是1 16v 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 思路导引 1 由原理图可知各元器件为串联关系 根据已接部分再将其他部分串接 电压表并联在电阻箱两端 2 根据电阻箱的读数方法可得出电阻箱接入的电阻值 3 开关s1闭合 开关s2断开时 电压表直接并联在电源两端 其示数即可电源的电动势 再将开关s2闭合时电压表的示数 利用闭合电路欧姆定律可得出电源的电动势 4 根据闭合电路的欧姆定律可分析电压表内阻不是无穷 大时的示数与真实值的大小关系 解析 1 由原理图可知 两电键与电阻箱为串联关系 将其连接在电源的两端即可 电压表并联在电阻箱两端 故连线如图s10 9所示 图s10 9 2 电阻箱只有 10 挡位有示数为2 故电阻箱的接入电阻 应为2 10 20 3 由题意可知 电源的电动势为1 49v 当接入电阻箱时 路端电压为1 16v 由电路欧姆定律可知电路中电流i 0 058a 则内电阻与r0之和为r r0 5 69 故内电阻r 5 69 5 0 69 4 因电压表内阻不能忽略 电路中电流存在 电压表示数 为电源的输出电压 要比电动势要小 方法技巧 本题在求内阻时要注意电压表测得的并非路端电压而是路端电压减去r0两端的电压 故在求内阻时应减去r0 触类旁通 1 2013年自贡一模 研究表明 用纳米硅粉和藻朊酸盐制成电池的电极 其容量是一般电池的8倍 在测定一节该新型电池的电动势和内阻的实验中 所提供的器材有 待测该电池一节 电动势约为2v 电流表g 量程3 0ma 内阻rl 100 电流表a 量程0 6a 内阻r2 1 0 定值电阻r1 100 定值电阻r2 900 滑动变电阻器r 0 50 开关 导线若干 1 为了更准确测出该电池的电动势和内阻 采用如图s10 10甲所示实验电路图 其中定值电阻r应选用 填 r1 或 r2 请根据你选定的定值电阻完成图乙中的实物连接 2 某同学在实验中测出电流表a和电流表g的示数i和ig根据记录数据作出ig i图象如图丙所示 根据图象可求得 被测电池的电动势e v 内阻r 计算结果保留两位小数 图s10 10 解析 1 待测电池的电动势约为2v 由于题目中没有电压表 所以用电流表和定值电阻串联 改装成量程为3v的电压表 所以应串联的电阻r 900 故选用r2 2 由原理图连接实物图如图d24所示 3 表头的示数与定值电阻阻值的乘积可作为路端电压处理 路端电压u ig r2 r1 将原图象转换成路端电压与电流图象如图d25所示 图d25 由闭合电路欧姆定律可知 i 0 u e 1 90v u i图象的斜率大小等于电源的内阻与电流表a内阻之和 由数学知识得r 0 50 答案 1 r2如图d24所示 2 1 90 1 89 0 02 0 50 0 50 0 05 图d24 热点2利用图象处理实验数据的思维方法 图象在中学物理中有着广泛的应用 1 能形象地表述物理规律 2 能直观地描述物理过程 3 能鲜明的表示物理量之间的相互关系及变化趋势 所以运用图象处理问题 成为历届高考考查的热点 尤其是在实验考查中 在测电源电动势和内阻的实验中 应用图象处理实验数据考得比较多 处理方法是先根据物理规律写出表达式 然后整理出关于纵轴物理量与横轴物理量的函数表达式 再根据斜率和截距的概念讨论求解即可 例2 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 6a 内阻rg 0 1 和若干导线 1 请根据测定电动势e和内阻r的要求 设计如图s10 11 甲所示器件的连接方式 画线把它们连接起来 甲 丙 乙图s10 11 数据对应的坐标点也标注在图丙上 3 在图丙上把描绘出的坐标点连成图线 4 根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势e v 内阻r 审题突破 1 电阻箱可以读出电阻 故将电流表 电阻箱 及电源串联即可 2 由量程可知最小分度 则根据指针的示数可以读出示数 3 用平滑的导线将各点连接即可 注意误差较大的点要舍 去 4 由闭合电路欧姆定律可得出电阻与电流倒数的关系 则 结合图象可得出电源电动势和内电阻 解析 1 先设计实验电路图 然后再根据电路图连线 由欧姆定律e i r r 知 只要知道两组外电阻和电流值 就可以解出电源电动势和内阻 因此 如图s10 12所示 直接将可变电阻和电流表串联在电路中就行 图s10 12 2 由电表可读出此时电流为0 50a 则坐标为 2 2 6 3 剔除明显有误差的点 将其他点用平滑的曲线连接起 来 得到一条直线 如图s10 13所示 图s10 13 方法技巧 本题是用一个电流表和电阻箱测量电动势和内电阻的实验 本题的关键是根据闭合电路欧姆定律写出表达式 求解出e和r 触类旁通 2 2014年茂名一模 某同学要测定一电源的电动势e和内阻r 实验器材有 一只电阻箱 阻值用r表示 一个电流表 读数用i表示 一只开关和导线若干 1 用笔画线