高考物理一轮总复习 第七章 恒定电流 第5节（课时2）破解高考实验题的方法技巧：测定电池的电动势和内阻课件 鲁科版.ppt

实验探究 测定电池的电动势和内阻 1 基础知识 2 典例剖析 3 创新实验 第七章恒定电流 4 真题演练 一 基础知识 1 基础知识 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 掌握用图象法求电动势和内阻的方法 注意事项 1 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 3a 短时间放电不宜超过0 5a 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 计算法求e r 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值再求平均值 4 合理选择标度 为使图线分布空间大 如右图所示 纵坐标可以不从零开始 则图线和横轴的交点不再是短路电流 电源的内阻不能用r e i短确定 应根据r u i 确定 二 典例剖析 2 典例剖析 热点一伏安法测电源电动势和内阻 例1 2015 四川理综 8 2 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6v 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0 30ma 电流表a2 量程0 100ma 电压表v 量程0 6v 滑动变阻器r1 阻值0 5 滑动变阻器r2 阻值0 300 开关s一个 导线若干条 某同学的实验过程如下 设计如图的电路图 正确连接电路 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 得到如图所示的图线 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u i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 电流表应选用 滑动变阻器应选用 由图4的图线 得电源内阻r 用i0 u0和r表示待测电阻的关系式rx 代入数值可得rx 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 选填 相同 或 不同 a2 r2 25 u0 i0 r 相同 不同 转解析 转原题 变式训练1 实验室中现有器材如实物图甲所示 有 电池e 电动势约10v 内阻约1 电流表a1 量程约10a 内阻r1约0 2 电流表a2 量程300ma 内阻r2约5 电流表a3 量程250ma 内阻r3约5 电阻箱r1 最大阻值999 9 最小阻值改变量为0 1 滑动变阻器r2 最大阻值100 开关s 导线若干 要求用图乙所示的电路测量图中某电流表a的内阻 1 在所给的三个电流表中 哪几个可以用此电路精确测出其内阻 答 2 在可测的电流表中任选一个作为测量对象 在实物图甲上连成测量电路 3 你要读出的物理量是 用这些物理量表示待测内阻的计算公式是 见解析 转解析 见解析 见解析 转原题 用图象法求e和r时作图不准确 由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差 本实验中测量结果是 e测 e真 r测 r真 三 创新实验 3 创新实验 以本实验为背景 通过改变实验条件 实验仪器设置题目 不脱离教材而又不拘泥教材 体现开放性 探究性 设计性等特点 视角1实验方法 方案的选择根据题目所给仪器 确定实验方案 伏安法 安阻法 伏阻法等 视角2实验器材的灵活选用如 定值电阻可以作为保护电阻 定值电阻可以当电压表使用 定值电阻可以当电流表使用 电压表可以当小量程的电流表使用视角3图象法处理数据 并巧用数形结合得到实验所要测量的物理量 测定电源电动势和内阻的其他方法 主要仪器 一个电流表和电阻箱测量原理 e i1 r1 r e i2 r2 r 联立可求e测和r测 安阻法 e测 e真r测 r真 1 实验方法 方案的拓展 一电表 一电阻箱法 图象 主要仪器 一个电压表和电阻箱测量原理 e u1 u1r r1e u2 u2r r2联立可求r测和e测 e测 e真r测 r真 伏阻法 1 实验方法 方案的拓展 一电表 一电阻箱法 图象 用一只电压表粗测电动势 直接将电压表接在电源两端 所测值近似认为是电源电动势 需满足rv r 粗测法 e测 e真 用两个电压表可测得电源的电动势 测量方法为 断开s 测得v1 v2的示数分别为u1 u2 此时 e u1 u2 u1r rv rv为v1的内阻 再闭合s v1的示数为u1 此时e u1 u1 r rv 解方程组可求得e和r 双伏法 2 实验器材的灵活选用如 定值电阻可以作为保护电阻 定值电阻可以当电压表使用 定值电阻可以当电流表使用 内阻已知的电压表可以当小量程的电流表使用 例2 2015 天津理综 9 用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组 电动势约4 5v 内电阻约1 的电动势和内电阻 除待测电池组 电键 导线外 还有下列器材供选用 a 电流表 量程0 6a 内电阻约1 b 电流表 量程3a 内电阻约0 2 c 电压表 量程3v 内电阻约30k d 电压表 量程6v 内电阻约60k e 滑动变阻器 0 1000 额定电流0 5af 滑动变阻器 0 20 额定电流2a a 1 为了使测量结果尽量准确 电流表应选用 电压表应选用 滑动变阻器应选用 均填仪器的字母代号 d f 解析显隐 2 如图为正确选择仪器后 连好的部分电路 为了使测量误差尽可能小 还需在电路中用导线将 和 相连 和 相连 和 相连 均填仪器上接线柱的字母代号 转解析 a d c g f h 3 实验时发现电流表坏了 于是不再使用电流表 剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器 重新连接电路 仍能完成实验 实验中读出几组电阻箱的阻值r和对应电压表的示数u 用图象法处理采集到的数据 为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线 则可以 为纵坐标 以 为横坐标 转原题 在利用作出的图象求解未知量时 应特别注意直线的斜率 截距 为了明确斜率 截距的意义 要先写出两个量的函数关系 然后从数学表达式中找到斜率 截距的意义 变式训练2 为测定电源的电动势和内阻 实验室提供了如下器材 a 电源 电动势约为9v b 电压表 视为理想电压表 量程0 3v c 电阻箱r 0 999 9 d 定值电阻r0 铭牌上的数字模糊 末位只显示数字 0 e 开关 导线若干 1 用欧姆表 1 测定定值电阻r0 欧姆表的指针如图所示 则r0 2 为达到测定的目的 请将图所示仪器连成一个完整的实验电路 100 转解析 9 0v 2 0 转原题 备选 2013 安徽卷 21 根据闭合电路欧姆定律 用图甲中所示电路可以测定电池的电动势和内电阻 图中r0是定值电阻 通过改变r的阻值 测出r0两端的对应电压u12 对所得的实验数据进行处理 就可以实现测量目的 根据实验数据在1 u12 r坐标系中描出坐标点 如图乙所示 已知r0 150 请完成以下数据分析和处理 1 图乙中电阻为 的数据点应剔除 80 0 解析显隐 3 图线的斜率是 v 1 1 由此可得电池电动势 ex v 1 根据描点画直线 使尽可能多的点处在直线上 2 在图线上取两点 确定其各自坐标值 求斜率 3 将斜率值代入1 u12 r函数关系式中的对应斜率表示式 即可求得电池电动势 审题析疑 180 1 51 0 0 70 4 44 10 3 1 50 转解析 转原题 备选 用dis测量干电池的电动势和内电阻的实验电路如图甲所示 已知干电池允许的最大供电电流为0 5a 1 实验时应选用下列哪种滑动变阻器 a 1000 0 1ab 50 2 0ac 10 2 0ad 50 0 1a 2 根据实验得到的图象如图乙所示 可求得干电池的内电阻为r c 2 0 解析显隐 备选 2012 福建卷 19 2 某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势e 先直接用多用电表测定该电池电动势 在操作无误的情况下 多用电表表盘示数如图所示 其示数为 v 然后 用电压表 电阻箱r 定值电阻r0 开关s 若干导线和该电池组成电路 测定该电池电动势 9 4 根据下图乙所示电路图 用笔画线代替导线 将图甲中的实物图连接成完整电路 闭合开关s 调整电阻箱阻值r 读出电压表相应示数u 该学习小组测出大量数据 分析筛选出下表所示的r u数据 并计算出相应的1 r与1 u的值 请用表中数据在图中的坐标纸上描点 并作出1 u 1 r图线 从图线中可求得e v 10 0 转解析 转原题 备选 为了测定电源电动势e 内电阻r的大小并同时描绘出小灯泡的伏安特性曲线 某同学设计了如图甲所示的电路 闭合开关 调节电阻箱的阻值 同时记录电阻箱的阻值r 电压表v1的示数u1 电压表v2的示数u2 根据记录数据计算出流过电阻箱的电流i 分别描绘了a b两条u i图线 如图乙所示 请回答下列问题 1 写出流过电阻箱的电流i的表达式 利用欧姆定律可求电流i 等效电路 i u2 u1 r 转解析 2 小灯泡两端电压随电流变化的图象是 选填 a 或 b 3 根据图乙可以求得电源的电动势e v 内电阻r 该电路中小灯泡消耗的最大功率为 w b 3 0 提示 小灯泡两端的电压随电流的增大而增大 提示 图线a与纵轴的交点为电源的电动势 图线a的斜率的绝对值为电源的内阻 2 0 1 0 转原题 四 真题演练 4 真题演练 真题 2012 重庆卷 22 2 某中学生课外科技活动小组利用铜片 锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池 他们测量这种电池的电动势e和内阻r 并探究电极间距对e和r的影响 实验器材如图所示 测量e和r的实验方案为 调节滑动变阻器 改变电源两端的电压u和流过电源的电流i 依据公式 利用测量数据作出u i图象 得出e和r 将电压表视为理想表 要求避免电流表分压作用对测量结果的影响 请在图中用笔画线代替导线连接电路 u e ir 实验中依次减小铜片与锌片的间距 分别得到相应果汁电池的u i图象如图中 a b c d 所示 由此可知 在该实验中 随电极间距的减小 电源电动势 填 增大 减小 或 不变 电源内阻 填 增大 减小 或 不变 曲线 c 对应的电源电动势e v 内阻r 当外电路总电阻为2500 时 该电源的输出功率p mw 均保留三位有效