高考物理一轮总复习第七章恒定电流实验9测定电源的电动势和内阻课件

恒定电流 第七章 实验九测定电源的电动势和内阻 栏目导航 一 实验目的1 用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻 2 进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解 3 进一步熟练掌握电压表和电流表的使用方法 二 实验原理1 实验依据 闭合电路的欧姆定律 2 实验电路 如图所示 知识梳理 夯实基础 三 实验器材电源 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线若干 坐标纸 四 实验步骤1 按如图所示电路图连接电路 电流表量程取0 0 6A 电压表量程取0 3V 将滑动变阻器调到有效电阻最大处 图中左端 2 检查电路无误后 闭合开关 移动滑动变阻器滑片的位置 使电流表有明显示数 记下一组 I U 值 3 改变滑动变阻器滑片的位置 用同样的方法 再测出五组 I U 数值 然后断开开关 整理好仪器 4 建立坐标系 描点 纵轴表示电压 横轴表示电流 取合适的标度 使所描坐标点绝大部分分布在坐标纸上 必要时纵坐标可以不从零开始取值 5 根据描出的坐标点作出U I图象 并延长与两坐标轴相交 五 数据处理本实验中数据的处理方法 一是联立方程求解的公式法 二是描点画图法 方法一取六组对应的U I数据 数据满足的关系式U1 E I1r U2 E I2r U3 E I3r 让第1式和第4式联立方程 第2式和第5式联立方程 第3式和第6式联立方程 这样解得三组E r取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小 六 误差分析1 由读数不准和电表线性不良引起误差 2 用图象法求E和r时 由于作图不准确造成误差 3 测量过程中通电时间过长或电流过大 都会引起E r变化 4 电压表和电流表的内阻影响造成误差 七 注意事项1 为了使电源的路端电压变化明显 电源的内阻宜大些 选用已使用过一段时间的干电池 2 要测出不少于6组的 I U 数据 且变化范围要大些 然后用方程组求解 并求平均值 3 画U I图线时 由于读数的偶然误差 描出的点不在一条直线上 在作图时应使直线通过尽可能多的点 并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧 个别偏离直线太远的点可舍去 这样就可使偶然误差得到部分抵消 从而提高精确度 4 由于干电池的内阻较小 路端电压U的变化也较小 这时画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 而图线与纵轴的截距仍为电源的电动势 图线斜率的绝对值仍为内电阻 考点1实验电路和实验器材的选取 例1 2014 北京卷 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻 要求尽量减小实验误差 1 应该选择的实验电路是下图中的 选填 甲 或 乙 核心考点 分层突破 乙 2 现有电流表 0 0 6A 开关和导线若干 以及以下器材 A 电压表 0 15V B 电压表 0 3V C 滑动变阻器 0 50 D 滑动变阻器 0 500 实验中电压表应选用 滑动变阻器应选用 选填相应器材前的字母 B C 3 某位同学记录的6组数据如下表所示 其中5组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上 请标出余下一组数据的对应点 并画出U I图线 4 根据 3 中所画图线可得出于电池的电动势E V 内电阻r 5 实验中 随着滑动变阻器滑片的移动 电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化 图丁的各示意图中正确反映P U关系的是 1 50 1 49 1 51 0 83 0 81 0 85 C 解析 1 由于干电池内电阻很小 与电流表内阻相差不大 若选甲图 则测量值为电源内阻与电流表内阻之和 误差较大 故选乙图 2 干电池的电压一般为1 5V左右 为减小误差 选择量程与之接近的3V的电压表 实验中 滑动变阻器为限流接法 电源内阻一般为几欧姆 应选择最大阻值为50 的滑动变阻器 3 根据数据点排列趋势 可知图线为直线 且第三个点误差较大 应该舍去 画图时 应使数据点尽可能均匀分布在所画直线两边且尽可能靠近所画的直线 见答案图 考点2数据处理和误差分析 例2 2015 江苏卷 小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻 1 图中电流表的示数为 A 0 44 2 调节滑动变阻器 电压表和电流表的示数记录如下 请根据表中的数据 在坐标纸上作出U I图线 由图线求得 电动势E V 内阻r 3 实验时 小明进行了多次测量 花费了较长时间 测量期间一直保持电路闭合 其实 从实验误差考虑 这样的操作不妥 因为 1 61 1 59 1 63都算对 1 24 1 22 1 26都算对 长时间保持电路闭合 电池 会发热 电池内阻会发生变化 干电池长时间放电 也会引起电动势变化 导致实 验误差增大 考点3实验改进与创新测电源的电动势和内电阻的其他几种方法 1 用一个电流表和电阻箱测量 电路如图所示 测量原理为E I1 R1 r E I2 R2 r 由此可求出E和r 此种方法使测得的电动势无偏差 但内阻偏大 例3 2015 安徽卷 某同学为了测量一节电池的电动势和内阻 从实验室找到以下器材 一个满偏电流为100 A 内阻为2500 的表头 一个开关 两个电阻箱 0 999 9 和若干导线 1 由于表头量程偏小 该同学首先需将表头改装成量程为0 50mA的电流表 则应将表头与电阻箱 选填 串联 或 并联 并将该电阻箱阻值调为 并联 5 0 2 接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量 实验电路如图甲所示 通过改变电阻R测相应的电流I 且作相关计算后一并记录如下表 根据表中数据 图中已描绘出四个点 请将第5 6两组数据也描绘在图乙中 并画出IR I图线 根据图线可得电池的电动势E是 V 内阻r是 1 53 2 0 解析 1 电表改装为大量程的电流表需并联一个电阻 由并联