高考物理一轮复习 实验九 测定电源的电动势和内阻教案（含解析）沪科版.doc

实验九测定电源的电动势和内阻注意事项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，如图2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确定，应根据r确定。图2误差分析用图像法求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。热点一伏安法测电源电动势和内阻【例1】(2014北京卷，21)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图3中的_(选填“甲”或“乙”)。图3(2)现有电流表(00.6 a)、开关和导线若干，以及以下器材： a电压表(015 v) b电压表(03 v)c滑动变阻器(050 ) d滑动变阻器(0500 )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)(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4的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出ui图线。序号123456电压u/v1.451.401.301.251.201.10电流i/a0.0600.1200.2400.2600.3600.480图4(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势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。下图的各示意图中正确反映pu关系的是_。解析(1)干电池内电阻较小，远小于电压表内阻，选用甲电路时电源内电阻的测量值相对误差小。(2)一节干电池的电动势只有1.5 v左右，故电压表应选用量程较小的b，干电池的内电阻一般只有零点几欧或几欧，为调节方便，滑动变阻器应选用总阻值与之相差较小的c。(3)作图过程略，图见答案。(4)由ueir知ui图线在u轴上的截距表示e、斜率的绝对值表示r，由图线可得e1.50 v，r0.83 。(5)由piuu(ueu2)可知，pu图线是一条开口向下的抛物线，故选c。答案(1)甲(2)bc(3)如下图(4)1.50(1.491.51)0.83(0.810.85)(5)c【变式训练】1(2014海淀区期末试题)在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，实验室备有下列器材选用a干电池(电动势e约1.5 v、内电阻r约1.0 )b电流表g(满偏电流2.0 ma、内阻rg10 )c电流表a(量程00.6 a、内阻约0.5 )d滑动变阻器r(020 ，10 a)e定值电阻r0(限值990 )f开关和导线若干(1)一组同学设计的实验电路如图5甲所示，并利用以上器材正确连接好电路，进行了实验测量。根据他们的实验设计，完成下列问题：闭合开关s，移动滑动变阻器的滑动端p至某一位置，记录电流表g的示数i1和电流表a的示数i2。多次改变滑动端p的位置，得到多组数据。在图乙所示的坐标纸上建立i1、i2坐标系，并已标出了与测量数据对应的4个坐标点。还有一组数据如图丙中的电表所示，请将此组数据的对应点标在图乙的坐标系中，并依据所标各点在图中描绘出i1i2图线。图5利用所画图线求得电源的电动势e_v，电源的内电阻r_。(结果要求保留两位小数)(2)图6另一组同学采用滑动变阻器和一个多用电表来测定电池的电动势和内阻。实验原理如图6所示。当变阻器为某一阻值时，用多用电表的直流电压挡测出变阻器两端的电压u，再卸去变阻器一个接线柱的导线，把多用电表串联在电路中，用直流电流挡测出通过变阻器的电流i。随后改变变阻器的电阻，重复上述操作，获得多组u、i数据，并计算得出实验结果。这个实验方案在测量原理上的主要缺点是_。解析(1)根据所描的点连线，让直线通过尽可能多的点，偏离较大的点舍去；图线与纵轴的截距乘1 000是电动势，是1.48 v；图线斜率的绝对值乘1 000是内阻，内阻约为0.59 。(2)电流表和电压表也有内阻，将路端电压和电流分两次测量，改变了电路。答案(1)如图所示1.480.010.590.02(2)将路端电压和电流分两次测量(说明：表达出测量的电流、电压不是同一状态即可)热点二测定电源电动势和内阻的其他方法探究高考命题视角以本实验为背景，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)。安阻法伏阻法r纵轴截距为，斜率为纵轴截距为，斜率为视角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【例2】(2014新课标全国卷，23)利用如图7所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱r(最大阻值为999.9 )，电阻r0(阻值为3.0 )，电阻r1(阻值为3.0 )，电流表(量程为200 ma，内阻为ra6.0 )，开关s。图7实验步骤如下：将电阻箱阻值调到最大，闭合开关s；多次调节电阻箱，记下电流表的示数i和电阻箱相应的阻值r；以为纵坐标，r为横坐标，作r图线(用直线拟合); 求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。回答下列问题：(1)分别用e和r表示电源的电动势和内阻，则与r的关系式为_。(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻r3.0 时电流表的示数如图8所示，读出数据，完成下表。答：_，_。r/1.02.03.04.05.06.07.0i/a0.1430.1250.1000.0910.0840.077/a16.998.0010.011.011.913.0图8图9(3)在图9的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k_ a11，截距b_a1。(4)根据图线求得电源电动势e_v，内阻r_。解析(1)由闭合电路欧姆定律有eira(rr0r)，整理得rra(rr0)，代入数据得r(5.0r)。(2)由题意知该电流表的最小分度为2 ma，由题图8可得读数为110 ma，考虑到表格内各组数据的单位及有效数字位数，故结果应为0.110 a。9.09 a1。(3)描点作图如图所示，由图线可得k a111.0 a11，b6.0 a1。(4)由r(5.0r)可知k，b(5.0r)，将k1.0 a11、b6.0 a1代入可得e3.0 v，r1.0 。答案(1)rra(rr0)或r(5.0r)(2)0.1109.09(3)图见解析1.0(在0.961.04之间均对)6.0(在5.96.1之间均对)(4)3.0(在2.73.3之间均对)1.0(在0.61.4之间均对)在利用作出的图像求解未知量时，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.某同学用如图10所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势e和内阻r，r为电阻箱。干电池的工作电流不宜超过0.5 a。实验室提供的器材如下：电压表(量程03 v，内阻约3 k)；电阻箱(阻值范围0999.9 )；开关、导线若干。图10(1)请根据图10的电路图在图11中画出连线，将器材连接成实验电路。(2)实验时，改变电阻箱r的值，记录电压表的示数u，得到若干组r、u的数据。图11根据实验数据绘出如图12所示的图线。由图像得出电池组的电动势e_v，内阻r_。图12(3)关于这个实验中存在的误差以及减小误差的各种方法，下列说法正确的是()a电压表的分流作用引起的误差属于偶然误差b该同学读电压表读数引起的误差属于系统误差c本实验用图像法处理数据可以减小偶然误差d如果将电压表的内阻计算在内就可以减小