（新课标）2018版高考物理一轮复习 第七章 恒定电流 实验九 测定电源的电动势和内阻教案.doc

实验九测定电源的电动势和内阻基本要求数据处理1.计算法，解得：2.图象法(1)图线与纵轴交点为e.(2)图线与横轴交点为i短.(3)图线斜率的绝对值表示r.误差分析1.偶然误差(1)由于电表读数不准引起误差.(2)用图象法求e和r时，由于作图不准确造成的误差.(3)测量过程中通电时间过长或电流过大，都会超越e、r变化.2.系统误差(1)若采用甲图，其ui图象如图乙所示.由于电压表的分流作用造成误差.甲乙当电压表示数为零时，iv0，iai短，短路电流测量值等于真实值.e测e真.因为r测，所以r测r真.(2)若采用丙图，其ui图象如图丁所示.由于电流表的分压作用造成误差.e为真实值.i短测r真，r测和ra的串联值，由于通常情况下电池的内阻较小，所以这时r测的误差非常大.丙丁 注意事项1.可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池.2.电流不要过大，读数要快：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，故长时间放电不宜超过 0.3 a，短时间放电不宜超过0.5 a.因此，实验中不要将i调得过大，读电表要快，每次读完立即断电.3.干电池内阻较小时路端电压u的变化也较小，即不会比电动势小很多.这种情况，在画ui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个恰当值开始(横坐标i必须从零开始).此时，图线与横轴的交点横坐标不再表示短路电流，但是直线斜率的绝对值仍然表示电池的内阻.4.测出不少于6组(i，u)数据，且变化范围要大些.画ui图线时，要使较多的点落在这条直线上，不在直线上的点要尽量均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不考虑，以减小偶然误差.考向1对实验原理和误差的考查典例1在测量一节干电池电动势e和内阻r的实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路. 甲 乙(1)根据图甲所示实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物图的连接.(2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片p移至(填“a”或“b”)端.(3)合上开关s1，s2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；s2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数.在同一坐标系内分别描点作出电压表示数u和对应的电流表示数i的图象，如图丙所示，两直线在纵轴上的截距分别为ua、ub，与横轴的截距分别为ia、ib.丙s2接1位置时，作出的ui图线是图丙中的(填“a”或“b”)线.s2接1位置时，测出的电池电动势e和内阻r存在系统误差，原因是(填“电压”或“电流”)表的示数偏(填“大”或“小”).解析(1)实物图连线如图所示.(2)为保护电流表，实验开始前，应将滑片p移至电阻最大的a端.(3)当s2接1位置时，电压表与电源并联，看做一个等效电源，可知电动势测量值和内阻的测量值都小于真实值，ui图线应是b线.测出的电池电动势e和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流，结果使电流表的示数偏小.答案(1)见解析图(2)a(3)b电流偏小1.偶然误差：主要来源于电表读数及作ui图象时描点不准确.2.系统误差：当s2接1时，由于电压表分流使电流表读数不等于闭合电路总电流；当s2接2时，由于电流表分压使电压表读数不等于路端电压.考向2对数据处理和器材选择的考查典例2(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：.设计如图甲所示的电路图，正确连接电路.甲.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，i为横轴，得到如图乙所示的图线.乙.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ui图线，图线与横轴i的交点坐标为(i0,0)，与纵轴u的交点坐标为(0，u0).回答下列问题：(1)电流表应选用，滑动变阻器应选用.(2)由图乙的图线，得电源内阻r.(3)用i0、u0和r表示待测电阻的关系式rx，代入数值可得rx.(4)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.(均填“相同”或“不同”)解析(1)由题ui图线可知电流表量程应为0100 ma，故选a2.路端电压大于5.5 v，而电源电动势e6 v，故r外r，则滑动变阻器选r2.(2)由题图得：r25 .(3)rxr，rxr.(4)电流i，rrx一定，r从300 变到某同一阻值，电流变化范围相同.rx接在a、b间时，u(rrx)，rx接在b、c间时，ur，故两种情况下电压变化不同.答案(1)a2r2(2)25(3)r(4)相同不同1.在作ui图象时，要根据测量数据选取合适的坐标值，有时u轴的坐标值要从某一恰当的值开始，i轴的坐标值必须从零开始.在作图时，要使较多的点落在直线上，不落在直线上的点要均匀分布在直线的两侧.2.在ui图线中，当纵坐标不从0开始时，图线与纵轴的截距仍为电动势，直线斜率的绝对值仍为内电阻，但这时图线与横轴的交点不是短路电流了，此时r.考向3实验创新与改进1.安阻法用一个电流表和电阻箱测量，电路如图所示，测量原理为：ei1(r1r)，ei2(r2r)，由此可求出e和r，此种方法使测得的电动势无偏差，内阻偏大.若已知电流表a的阻值可消除测内阻的系统误差.2.伏阻法用一个电压表和电阻箱测量，电路如图所示，测量原理为：eu1r，eu2r，由此可求出r和e，此种方法测得的电动势和内阻均偏小.典例3某同学要测定一电源的电动势e和内电阻r，实验器材有：一只dis电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用i表示)，一只电阻箱(阻值用r表示)，一只开关和导线若干.该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据. 甲(1)该同学设计实验的原理表达式是e(用r、i、r表示).(2)该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到(填“最大值”“最小值”或“任意值”)，实验过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为.乙(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的 r图象，则由图象可求得，该电源的电动势ev，内阻r.(结果均保留两位有效数字)丙解析(1)根据闭合电路欧姆定律，该同学设计实验的原理表达式是ei(rr).(2)根据实验的安全性原则，在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值.根据电阻箱读数规则，电阻箱接入电路的阻值为210 11 21 .(3)由ei(rr)可得rr. r图象斜率等于，e6.3 v，图象在纵轴截距等于r，r2.5 .答案(1)i(rr)(2)最大值21(3)6.3(6.16.5)2.5(2.42.6)典例4(2017湖南益阳调研)某实验小组利用如下实验器材测量干电池的电动势和内阻.a.待测干电池两节，每节电池电动势约为1.5 v，内阻约几欧姆b.直流电压表v1、v2，内阻约为3 kc.阻值为5 的定值电阻r0d.滑动变阻器r，最大阻值为rme.导线和开关(1)根据下面的电路原理图完成电路实物图的连接.(2)实验中移动滑动变阻器的触头，读出电压表v1和v2的多组数据如下表，请在下面的坐标纸中描绘出u1u2图象.实验次数 1 2 3 4 5 6u1(v) 0.50 0.81 1.00 1.50 1.85 2.30u2(v) 2.15 2.21 2.32 2.50 2.69 2.76(3)根据描绘出的u1u2图象，求得两节干电