高考物理总复习（基础知识+方法探究+考点集训）测定电源的电动势和内电阻精讲课件 新人教版.ppt

实验 测定电源的电动势和内电阻 一 实验目的1 测定电源的电动势和内阻 2 认识电源输出电压随电流变化的图象 二 实验原理1 实验电路图如图所示2 电动势与内阻的求解 三 实验器材电池 待测电源 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线和坐标纸 四 实验步骤1 连接电路 确定电流表 电压表的量程 按照电路原理图把器材连接好 2 测量数据 闭合开关 调节变阻器 使电流表有明显示数 记录一组电压表和电流表的读数 用同样方法测量并记录几组i u值 3 整理器材 断开开关 整理好器材 4 数据处理 计算法或在坐标纸上作u i图 求出e r 五 注意事项1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 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 故长时间放电时电流不宜超过0 3a 短时间放电时电流不宜超过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 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不予考虑 这样就可使偶然误差得到部分抵消 从而提高测量的精度 1 每次读完电表示数没有立即断电 造成e r变化 2 测量电路存在系统误差 实验电路采用电流表内接法时 i真 i测 iv 未考虑电压表的分流 实验电路电流表外接法时 电路中u真 u测 ua 未考虑ua 3 用图象法求e r时 作图不准确造成偶然误差 六 误差分析 4 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 参考电路原理图内接法 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 例1用如图所示电路 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 6a 3a b 电压表 量程3v 15v c 定值电阻 阻值1 额定功率5w 题型一 实验器材的选取 d 定值电阻 阻值10 额定功率10w e 滑动变阻器 阻值范围0 10 额定电流2a f 滑动变阻器 阻值范围0 100 额定电流1a 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 由于电源是一节干电池 1 5v 所以选量程为3v的电压表 估算电流时 考虑到干电池的内阻一般几欧左右 加上保护电阻 最大电流在0 5a左右 所以选量程为0 6a的电流表 由于电池内阻很小 所以保护电阻不宜太大 否则会使得电流表 电压表取值范围小 造成的误差大 滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了 取0 10 能很好地控制电路中的电流和电压 若取0 100 会出现开始几乎不变最后突然变化的现象 关于系统误差一般是由测量工具和所用测量方法造成的 一般具有倾向性 总是偏大或者偏小 本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小 造成e测 e真 r测 r真 答案 1 30 610 10 2 电压表的分流 方法与知识感悟 测定电源电动势和内阻的实验中 对于滑动变阻器的选取 一般阻值不宜过大 否则造成电压表的示数变化不明显 一般选阻值比电源内阻大几倍的即可 例2某同学利用如下右图所示电路测电池的电动势和内电阻 记录的6组数据如下表所示 1 为了使实验结果相对精确 请根据数据分布的特点 在下图给出的u i坐标轴上标上合适的坐标值 并作出u i图象 题型二 数据的处理 2 根据图象求出电池的电动势e v 电池的内电阻r 解析 1 首先在坐标纸上确定u i的坐标值 然后在坐标纸上描点 作出图线为直线 如图所示 2 从作出的图线得出 图线在u轴上的截距为1 46 即电源的电动势为1 46v 图线的斜率的绝对值为0 72 即电源的内阻为0 72 答案 1 2 1 460 72 方法与知识感悟 在测定电源电动势和内阻实验中作图处理数据时 由于干电池内阻较小使得路端电压u的变化也较小 即不会比电动势小很多 由此描点绘图 如图甲所示 这样图线未布满整个坐标纸 斜率的计算误差大 为作图方便 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必须从零开始 但这时图线和横轴的交点不再是短路电流i短 不过图线与纵轴的截距仍为电动势 直线斜率的绝对值仍是电源的内阻 如图乙所示 例3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 5v的干电池外 还有一个方形的电池 层叠电池 如图所示 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 两个量程 一个ig 0 6a 内阻rg 0 1 一个ig 3a rg 0 05 和若干导线 题型三 实验的拓展创新 1 请根据测定电动势e 内电阻r的要求 在矩形框中画出电路图 并按电路图把器件连接起来 2 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 填入下表 其中某次电阻箱的阻值r 2 6 时 其对应的电流表的示数如右图所示 请你读出并填在空格里 答案 1 电路图和实物图的连接如图所示 注意电流表要连在0 6a的量程上 2 0 50 3 描点画图如解析图所示1 5 在1 46 1 54间取值均算对 0 3 在0 25 0 35间取值均算对 1 如图为某次测定电源的电动势和内阻所作的图象 有关这个图象的说法正确的是 a 纵轴截距表示待测电源的电动势 即e 3vb 横轴截距表示短路电流 即i短 0 6ac 根据r e i短 计算出待测电源内阻为5 d 根据r u i 计算出待测电源内阻为1 ad 解析 由u i函数图象知 u ri e 关键是纵轴起点不是0 而是2 4v 因此横轴交点不再是i短 i短 0 6a b c错误 a d正确 2 测量电源b的电动势e及内阻r e约为4 5v r约为1 5 器材 量程3v的理想电压表 量程0 5a的电流表 具有一定内阻 固定电阻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 1 在测一节干电池 电动势约为1 5v 内阻约为2 的电动势和内阻的实验中 变阻器和电压表各有两个供选 a电压表量程为15v b电压表量程为3v a变阻器为 0 20 3a b变阻器为 0 500 0 2a 电压表应该选 选填 a 或 b 这是因为 变阻器应该选 选填 a 或 b 这是因为 b a电压表量程过大 读数误差较大 a b变阻器额定电流过小 调节不方便 解析 电动势为1 5v 而a电压表量程为15v 若用a则很难精确读数 误差太大 b变阻器电阻太大而额定电流过小 调节不方便 巩固基础 2 现要测电阻r0的阻值和干电池组的电动势e及内阻r 给定的器材有 两个内阻极大的电压表v 量程均为3v 内阻可忽略不计的电流表a 量程为0 6a 滑动变阻器r 待测电阻r0 两节串联的电池 电键s及导线若干 某同学设计一个如图 a 所示的电路 同时测电阻r0的阻值和电池组的电动势及内阻 调节变阻器 两电压表和电流表分别测得多组u1 u2 i的读数 并在同一坐标纸上作出u1 i图象和u2 i图象 见图 b 由图可得出电阻r0阻值为 4 0 3 为了测定一节干电池的电动势和内阻 某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路 合上开关 电流表和电压表的读数正常 当将滑动变阻器的滑片由a端向b端逐渐滑动时 发现电流表的示数逐渐增大 而电压表的示数接近1 5v且几乎不变 直到当滑片滑至临近b端时电压表的示数急剧变化 这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值 电压值 出现上述情况的原因是 改进方法是 改进后 测出几组电流 电压的数值 并画出如图乙所示的图象 由图象可知 这个电池的电动势为e v 内阻r 换用总阻值更小的滑动变阻器 器总阻值太大 有效使用的部分太短 滑动变阻 1 48 1 46 1 48均可 2 4 2 3 2 4均可 提升能力 4 现有一特殊的电池 其电动势e约为9v 内阻r在35 55 范围 最大允许电流为50ma 为测定这个电池的电动势和内阻 某同学利用如图甲所示的电路进行实验 图中电压表的内电阻很大 对电路的影响可以不计 r为电阻箱 阻值范围为0 9999 r0是定值电阻 1 实验室备有的保护电阻r0有以下几种规格 本实验应选用 a 10 2 5wb 50 1 0wc 150 1 0wd 1500 5 0w 2 该同学接入符合要求的r0后 闭合开关s 调整电阻箱的阻值读出电压表的示数u 再改变电阻箱阻值 取得多组数据 作出了如图乙所示的图线 则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示 c 电流i 3 根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势e为 v 内电阻r为 10 50 5 图 a 是利用两个电流表和测量干电池电动势e和内阻r的电路原理图 图中s为开关 r为滑动变阻器 固定电阻r1和a1内阻之和为10000 比r和滑动变阻器的总电阻都大得多 a2为理想电流表 1 按电路原理图在图 b 虚线框内各实物图连成电路 2 在闭合开关s前 将滑动变阻器的滑片c移动至 填 a端 中央 或 b端 3 闭合开关s 移动滑动变阻器的滑片c至某一位置 读出电流表a1和a2的示数i1和i2 多次改变滑片c的位置 得到的数据如下表 b 在图 c 所示的坐标纸上以i1为纵坐标 i2为横坐标画出所对应的i1 i2曲线 4 利用所得曲线求得电源的电动势e v 内阻r 保留两位小数 5 该电路中电源输出的短路电流im a 1 49 1 48 1 50 范围内同样给分 0 60 0 55 0 65范围内 同样给分 2 5 2 3 2 7范围内 同样给分 解析 本题主要考查了实物图连接 实验注意事项 数据处理 本实验是用两个电流表测电源电动势和内阻 实质是将电流表a1与一定值电阻串联 改装成电压表使用 1 实物连接如图 2 实验前应使滑动变阻器接入电路的电阻最大 因此应使滑片移到b端 3 作i1 i2图象如图 4 电动势e i1 图象与纵轴截距 10000v 1 49v 电源的内阻r k 图象斜率 10000 0 60 6 某研究性学习小组利用图 a 所示的电路测量某蓄电池的电动势e和内电阻r 由于蓄电池的内阻很小 因此在电路中接入一个定值电阻r0 2 0 闭合开关s 调整电阻箱r的阻值 读出电压表相应的示数u 得到数据如下表 为了准确地得出实验结论 该小组的同学准备用图象来处理实验数据 图象的纵坐标表示电压表读数u 则图象的横坐标表示的物理量应该是 计算出与该组数据对应的物理量 请在图 b 所给的坐标纸中作图 利用图象得到e v r 2 00 0 40 b 7 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 最大值 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 2 再上台阶 8 某班举行了一次物理实验操作技能比赛 其中一项比赛为用规定的电学元件设计合理的电路图 并能较准确的测量若干个由几节电池组成的电池组 均密封 只引出正负电极 的电动势及其内阻 给定的器材如下 a 电流表g 满偏电流10ma 内阻10 b 电流表a 0 0 6a 3a 内阻未知 c 滑动变阻器r0 0 100 1a d 定值电阻r 阻值990 e 开关与导线若干 1 请你用以上仪器设计测量该电池电动势和内阻的电路图 并补全在虚线框中 注意应使开关闭合前滑动变阻器的滑片置于最右端 2 右图为小刘同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的i1 i2图线 i1为电流表g的示数 i2为电流表a的示数 则由图线可以得到被测电池的电动势e v 内阻r 7 5 5 0 3 另一位小张同学对另一电池组也用上面的实验电路进行测量 初始时滑片p在最右端 但由于滑动变阻器某处发生断路 合上电键后发现滑片p向左滑过一段距离x后电流表a才有读数 于是该同学根据测出的数据作出了两个电流表读数i与x的关系图 如下图所示 则根据图象可知 此电池组的电动势为v 内阻为 9 0 9 0或9 1均可 11 0 10 7 11 7均给分 解析 2 r与g串联改装成了量程10v的电压表 所以g的读数就是路端电压值 单位v 在图象上取两点的坐标 0 1a 7v 和 0 5a 5v 代入u e ir 组成方程组 解出e 7 5v r 5 0 3 由图象知 滑片p自右端向左移动14cm过程中 变阻器均断路 故g的读数就等于电源电动势9v 移到14cm时 表电路接通 路端电压为6 2v 电流为0 24a 依e u ir 得9 6 2 0 24r r