1011版高中物理 4.2测量电源的电动势和内阻课时讲练通课件 沪科版选修31.ppt

1 实验中所用的电池选择新的好 还是旧一些好 为什么 提示 实验中所选用的电池应当旧一些好 因为这样的电池内阻较大 测量时相对误差较小 2 为什么在实验中电流不宜过大 且通电时间不宜过长 提示 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 故长时间放电电流不宜超过0 3a 短时间放电电流不宜超过0 5a 因此实验中不宜将i调得过大 读电表的读数要快 每次读完后应立即断电 3 在利用解方程组求解e和r时 选取u和i时应注意什么 提示 在计算e和r时 u1和u2 i1和i2的差值要大一些 这样可以减小误差 4 利用所测数据画u i图像时应注意什么 提示 画u i图像时 要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直线的两侧 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 从而提高精确程度 5 电池的u i图像的截距 斜率分别表示什么物理量 提示 图线的纵坐标是路端电压 它反映的是 当电流强度i增大时 路端电压u将随之减小 u与i成线性关系 u e ir 纵轴截距意味着断路情况 它的数值就是电源电动势e 横轴截距 路端电压u 0 意味着短路情况 它的数值就是短路电流图像的斜率是内阻r也就是说只要画出u i图像 就可求得电动势和内阻 6 作u i图像时 纵轴可以不从零开始 如图所示 通过此图如何得出e和r 提示 此图线与纵轴交点仍为电池的电动势 但图线与横轴交点不再是短路电流 图线的斜率仍等于电池的内电阻 求内阻时可由直线上取较远的两点用求出 7 电阻的伏安特性曲线和电池的伏安特性曲线都是直线 它们有什么不同 为什么 提示 电阻的伏安特性曲线中 u与i成正比 前提是r为一定值 u ir即i u图线是一条过原点的直线 而电池的i u图线中 e r不变 外电阻r改变 正是r的变化 才有i和u的变化 u e ir即u与i是线性关系 典例1 2009 海南高考 图甲是利用两个电流表a1和a2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大得多 a2为理想电流表 1 按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线 2 在闭合开关s前 将滑动变阻器的滑动端c移动至 选填 a端 中央 或 b端 3 闭合开关s 移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置 读出电流表a1和a2的示数i1和i2 多次改变滑动端c的位置 得到的数据为 在如图所示的坐标纸上以i1为纵坐标 i2为横坐标画出所对应的i1 i2图线 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 标准解答 1 由电路图连线如图 2 闭合开关s前 为保护电路 应使连入电路的滑动变阻器阻值最大 故滑动端c置于b端 3 连线如图 4 电路中a1与r1串联等效于电压表 纵轴截距为0 149ma 对应电压值u 0 149 10 3 104v 1 49v故电动势e 1 49v 内阻r 0 60 5 短路电流答案 1 见标准解答图 2 b端 3 见标准解答图 4 1 490 60 5 2 5 典例2 2010 江苏高考 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 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 3 根据实验数据描点 绘出的图像是一条直线 若直线的斜率为k 在坐标轴上的截距为b 则该电源的电动势e 内阻r 用k b和r0表示 标准解答 1 为了保护电路及电表 防止电路中电流过大 所以实验前应电阻箱置于最大值接入电路中 2 通过试值法来说明理由 若r 300 电流约为 0 03a 若r 60 电流约为 0 15a 后者电流读数大 误差小 应选2合适 答案 1 最大值 2 2 3 典例3 2010 上海高考 某同学利用dis 定值电阻r0 电阻箱r1等实验器材测量电池a的电动势和内阻 实验装置如图所示 实验时多次改变电阻箱的阻值 记录外电路的总电阻阻值r 用电压传感器测得路端电压u 并在计算机上显示出如图所示的1 u 1 r关系图线a 重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻 得到图中的图线b 1 由图线a可知电池a的电动势ea v 内阻ra 2 若用同一个电阻r先后与电池a及电池b连接 则两电池的输出功率pa pb 选填 大于 等于 或 小于 两电池的效率 a b 选填 大于 等于 或 小于 标准解答 答案 1 2v0 5 2 小于大于 1 在 测定电源电动势和内阻 的实验中 某同学根据实验数据 作出了正确的u i图像 如图所示 其中图线斜率绝对值的物理含义是 a 短路电流b 电源内阻c 电源电动势d 全电路电阻 解析 选b 由闭合电路公式e i r r u ir得 u e ir 所以在u i图线中图线斜率的绝对值表示电源内阻 2 在测定电池的电动势和内阻的实验中 有待测电池 开关和导线 配合下列仪器 可以达到实验目的的是 a 一只电流表和一个电阻箱b 一只电流表 一只电压表和一个滑动变阻器c 一只电压表和一个电阻箱d 一只电流表和一个滑动变阻器 解析 选a b c 在测定电源的电动势和内阻的实验中 主要是测得多组电流值和相应的路端电压值 通过电流表和电阻箱的阻值可求得路端电压值 故a正确 通过电流表和电压表可直接测得电流和电压 故b正确 通过电压表和电阻箱的阻值可求得电路中的电流 故c正确 而滑动变阻器无法测得其阻值 故d错误 3 如图为某次测定电源的电动势和内阻所作的图像 有关这个图像的说法正确的是 a 由于纵轴的起点不是0 所以纵轴截距不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 解析 选d 由u i函数图像知 u e ir 关键是纵轴起点不是0 而是2 4 因此横轴交点不再是i短 i短 0 6a a b c错误 d正确 4 用如图甲所示的电路测定电池的电动势和内阻 根据测得的数据作出了如图乙所示的u i图线 由图线可知 a 电池电动势为1 40vb 电池内阻阻值为3 50 c 外电路短路时的电流为0 40ad 电压表的示数为1 20v时 电流表的示数i 约为0 20a 解析 选a d 图线与纵轴的交点为电动势e 1 40v 由图像知 纵轴原点不是零 所以图线与横轴的交点不是短路电流 故c错 电池内电阻 1 故b错 当电压表示数为1 20v时电流表示数故a d正确 5 有两只电压表a和b 量程已知 内阻不知等于多少 另有一节干电池 它的内阻不能忽略 但不知等于多少 只用这两只电压表 开关和一些连接用的导线 能通过测量计算这节电池的电动势 已知电动势不超出电压表的量程 干电池不许拆开 1 画出你测量时所用的电路图 2 以测得的量作为已知量 导出计算电动势的式子 解析 测量电路如图所示 设电压表的内阻分别为ra和rb 电池的电动势为e 内阻为r 先将电压表a串联接入电路中 记下其示数ua 根据欧姆定律 有 然后 将电压表a b同时串联接入电路中 记下两表的示数ua 和ub 同理又有 将等效为一个未知量 从 和 式中消去 所以电源电动势为答案 1 见解析图 2 6 2011 华安高二检测 用如图所示的电路测定电动势约为2v的蓄电池的电动势和内阻 因蓄电池内阻非常小 为防止调节滑动变阻器时造成短路 电路中用了一个保护电阻r0 除蓄电池 导线 开关外 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 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 额定电流为2a f 滑动变阻器 阻值范围0 200 额定电流为1a 1 电流表和电压表所选的量程分别为 a和 v 定值电阻应选 滑动变阻器应选 后两空填器材前面字母 2 请按电路图将图中器材用笔画线代替导线进行连接 解析 1 由于蓄电池内阻很小 保护电阻若过大 则蓄电池内阻对电路影响可忽略 测量误差太大 故保护电阻应选c 由i 可知电流表量程应选3a 电压表量程选3v 滑动变阻器阻值太大不易调节 故选e 2 电路图如图答案 见解析 7 在 测定电源的电动势和内阻 的实验中 已连接好部分实验电路 1 按如图甲所示的实验电路 把图乙中剩余的电路连接起来 2 在图乙的电路中 为避免烧坏电表 闭合开关前 滑动变阻器的滑片应置于 端 填 a 或 b 3 图丙是根据实验数据作出的u i图像 由图可知 电源的电动势e v 内阻r 解析 1 电路连接如图 2 闭合开关前 滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大 故滑片应置于b端 3 由图像可知 电源电动势为1 5v 内阻答案 1 见解析 2 b 3 1 51 0 8 探究创新 两位同学在实验室中利用如图 a 所示的电路测定定值电阻r0 电源的电动势e和内电阻r 调节滑动变阻器的滑动触头p向某一方向移动时 一个同学记录的是电流表a和电压表v1的测量数据 另一同学记录的是电流表a和电压表v2的测量数据 并根据数据描绘了如图 b 所示的两条u i图线 回答下列问题 1 根据甲 乙两同学描绘的图线 可知 a 甲同学是根据电压表v1和电流表a的数据b 甲同学是根据电压表v2和电流表a的数据c 乙同学是根据电压表v1和电流表a的数据d 乙同学是根据电压表v2和电流表a的数据 2 图像中两直线的交点表示的物理意义是 a 滑动变阻器的滑动触头p滑到了最右端b 电源的输出功率最大c 定值电阻r0上消耗的功率为0 5wd 电源的效率达到最大值 3 根据图 b 可以求出定值电阻r0 电源电动势e v 内电阻r 4 该电路中电流表的读数能否达到0 6a 试说明理由 解析 1 从电路连接可以看出 电流表a的读数增大时 电压表v1的读数减小 电压表v2的读数增大 甲同学是根据电压表v1和电流表a的数据绘制图像的 b错误 a正确 乙同学是根据电压表v2和电流表a的数据绘制图像的 c错误 d正确 2 图像中两直线的交点表示电压表v1的读数与电压表v2的读数相等 即滑动变阻器的阻值为0 滑动变阻器的滑动触头p滑到了最左端 a错误 从图像可以得出电阻r0的阻值大于电源的内阻 滑动变阻器的阻值减小 电源的输出功率增大 两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0 即电源的输出功率最大 b正确 定值电阻r0消耗的功率为 p u2i 1 0 0 5w 0 5w c正确 电源的效率为 ui ei u e u越大 效率越大 d错误 3 从图像可以得出定值电阻r0的阻值为