高三物理新编精品课件之65－电源电动势和内阻的测定课件.ppt

电源电动势和内阻的测定 电源电动势和内阻的测定 测定电动势内阻电路用电流表和电压表测e r2001年上海卷16 05年南通质量检测一12 2002年河南卷12 2004年广东卷12 伏安法测e r实验中测量值和真实值的比较1 05年扬州质量检测二12 例1 伏安法测e r实验中测量值和真实值的比较2 05年徐州市第二次质量检测12 05年南通质量检测一12 2005年全国卷 22 2 05年苏锡常镇一模12 2006年天津理综卷22 3 2006年广东卷12 2006年江苏卷13 测定电动势内阻电路 用电流表和电压表测e r 实验电路如右 根据闭合电路欧姆定律 e u ir 本实验电路中电压表的示数是准确的 而电流表的示数比通过电源的实际电流小 所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的 为了减小这个系统误差 滑动变阻器r的阻值应该小一些 所选用的电压表的内阻应该大一些 为了减小偶然误差 要多做几次实验 多取几组数据 然后利用u i图象处理实验数据 将点描好后 用直尺画一条直线 使尽可能多的点落在这条直线上 而且在直线两侧的点数大致相等 这条直线代表的u i关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小 这条直线在u轴上的截距就是被测电源电动势e 对应的i 0 斜率的绝对值就是被测电源的内阻r 特别要注意 有时纵坐标的起始点不是0 求内阻的一般式应该是r u i 要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势 和内阻r 约几欧 提供下列器材 电压表v1 量程3v 内阻1k 电压表v2 量程15v 内阻2k 电阻箱 0 9999 电键 导线若干 某同学用量程为15v的电压表连接成如图所示的电路 实验步骤如下 l 合上电键s 将电阻箱r阻值调到1 10 读得电压表的读数为u1 2 将电阻箱r阻值调到r2 20 读得电压表的读数为u2 由方程组u1 e u1r r1 u2 e u2 r2解出e r 为了减少实验误差 上述实验在选择器材和实验步骤中 应做哪些改进 2001年上海卷16 解 应选用量程为3v的电压表 改变电阻箱阻值r 读取若干个u的值 由i u r计算出电流的值 然后作出u i图线 得到e r 05年南通质量检测一12 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻 已知干电池的电动势约为1 5v 内阻约1 电压表 0 3v 3k 电流表 0 0 6a 1 0 滑动变阻器有r1 10 2a 和r2 100 0 1a 各一只 1 实验中滑动变阻器应选用 选填r1或r2 2 在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路 3 在实验中测得多组电压和电流值 得到如图丙所示的u i图线 由图线可较准确求出该电源电动势e v 内阻r r1 1 50 图线的斜率为0 7 0 37 1 85 r 1 85 ra 0 85 0 85 8分 现有器材 量程为10 0ma 内阻约30 40 的电流表一个 定值电阻r1 150 定值电阻r2 100 单刀单掷开关k 导线若干 要求利用这些器材测量一干电池 电动势约1 5v 的电动势 1 按要求在实物图上连线 2 用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为 式中各直接测得量的意义是 2002年河南卷12 1 连图 左图只用r1接入电路 右图用r1和r2串联接入电路 2 i1是外电阻为r1时的电流 i2是外电阻为r1和r2串联时的电流 测量原理 e i1 r1 rg r e i2 r1 r2 rg r 联立 解得 注意 若只用r2接在电路中 则电流将超过电流表的量程 所以用r1和r2串联接入电路 解答 2004年广东卷12 12分 图中r为已知电阻 rx为待测电阻 s1为单刀单掷开关 s2为单刀双掷开关 v为电压表 内阻极大 e为电源 电阻不可忽略 现用图中电路测量电源电动势及电阻rx 1 写出操作步骤 2 由r及测得的量 可测得e rx 画出电路图如图示 解 s1断开 s2接到a端 记下电压表的读数u1 由于电压表内阻极大 所以e u1 s2仍接到a端 闭合s1 记下电压表的读数u2 如图a示 s1仍闭合 s2接到b端 记下电压表的读数u3 如图b示 伏安法测e r实验中测量值和真实值的比较1 1 安培表内接在并联电路之内的电路 解 作u e ir图线如图实线示 式中的u是路端电压 i应是通过电源的电流 i实 ia iv ia u rv 可见u越大 差值 i实 ia 就越大 u 0时 差值 i实 ia 也为0 实际的u i图线如图虚线示 斜率增大 e测 e真r测 r真 该电路适用于滑动变阻器阻值很小 电源内阻很小 的情况 05年扬州质量检测二12 已知太阳能电池组的电动势约为8v 短路电流约为4ma 为了精确测出它的电动势和内阻 除导线和开关外 可供选择的仪器有 a 电流表 量程5ma 内阻约10 b 电流表 量程20ma 内阻约40 c 电压表 量程5 0v 内阻约5k d 电压表 量程15v 内阻约15k e 滑动变阻器电阻4k f 滑动变阻器电阻40k 1 为使实验尽可能方便 准确 应选用上述仪器中的 用所给器材的代号填写 2 在虚线框内画出电路图 3 该电路测得的电源电动势和真实值相比较 测得的内电阻和真实值相比较 填偏大 偏小或相等 ace 相等 偏大 如图是测量电源内电阻的电路 下列关于误差的说法 正确的是 a 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值小于真实值 b 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值大于真实值 c 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值小于真实值 d 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值大于真实值 解 e u ir i ia u rv 由于电压表的分流作用 对于每个电压值u1 测得的电流ia小于总电流i1 u越大 ia跟i1相差越大 画出的图线应为虚线所示 所以内电阻的测量值小于真实值 c 例1 伏安法测e r实验中测量值和真实值的比较2 2 安培表外接在并联电路之外的电路 解 作u e ir图线如图实线示 式中的i是通过电源的电流 u应是路端电压 u路 ua uv ira uv 可见i越大 差值ira就越大 i 0时差值为0 实际的u i图线如图虚线示 e测 e真r测 r真 该电路适用于滑动变阻器阻值很大 电源内阻很大 的情况 若将电流表的内阻并入电池中 则u路和i的测量值就都准确了 e的测量值就准确了 测出的内阻是电源内阻r和电流表的内阻之和 u路 e i ra r e ir 某同学在实验室先后完成下面二个实验 测定一节干电池的电动势和内电阻 描绘小灯泡的伏安特性曲线 1 用 实验测量得到数据作出u一i图线如图中a线 实验所测干电池的电动势为v 内电阻为 05年徐州市第二次质量检测12 1 50 0 75 2 在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中 为减小实验误差 方便调节 请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材 并将它们的编号填在横线上 应选取的电路是 滑动变阻器应选取 e 总阻值15 最大允许电流2a的滑动变阻器f 总阻值200 最大允许电流2a的滑动变阻器g 总阻值1000 最大允许电流1a的滑动变阻器 c e 上页 下页 3 将实验 中得到的数据在实验 中同一u i坐标系内描点作图 得到如图所示的图线b 如果将实验 中的电池与实验 中的小灯泡组成闭合回路 此时小灯泡的实际功率为 若将两节与实验 中相同的干电池串联后与该小灯泡组成闭合回路 则此时小灯泡的电压为 实际功率为 解 p1 0 60 1 20 0 72w 0 72 0 02w 画出这时的u i图线如图c示 0 85 0 88v p2 0 88 1 40 1 23w 1 2 1 3w 题目 上页 05年南通质量检测一12 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻 已知干电池的电动势约为1 5v 内阻约1 电压表 0 3v 3k 电流表 0 0 6a 1 0 滑动变阻器有r1 10 2a 和r2 100 0 1a 各一只 1 实验中滑动变阻器应选用 选填r1或r2 2 在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路 3 在实验中测得多组电压和电流值 得到如图丙所示的u i图线 由图线可较准确求出该电源电动势e v 内阻r r1 1 50 0 85 图线的斜率为0 7 0 37 1 85 r 1 85 ra 0 85 2005年全国卷 22 2 实验电路原理图如右图示 05年苏锡常镇一模12 1 实验室备有的定值电阻r0有以下几种规格 10 2 5wb 100 1 0wc 200 1 0wd 2000 5 0w本实验应选哪一种规格 答 现有一种特殊的电池 它的电动势为e 约为9v 内阻约为50 已知该电池允许输出的最大电流为50ma 为了测定这个电池的电动势和内阻 某同学利用如图 a 所示的电路进行实验 图中电压表的内阻很大 对电路的影响可不考虑 r为电阻箱 阻值范围0 9999 r0是定值电阻 起保护电路的作用 c 2 该同学接入符合要求的r0后 闭合开关s 调整电阻箱的阻值 读取电压表的示数u 再改变电阻箱的阻值 取得多组数据 作出了如图 b 所示的图线 已知该直线的截距为0 1v 1 则根据该同学所作出的图线 可求得电池的电动势e为v 内阻r为 解 由闭合电路欧姆定律得 化简得 可见图线的截距为1 e e 10v 图线的斜率为 r e 0 65 0 1 0 12 4 6 r 46 10v 46 注 原题图中数据有问题 3 某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势e和内阻r 根据实验数据绘出如下图所示的 2006年天津理综卷22 3 r 1 i图线 其中r为电阻箱读数 i为电流表读数 由此可以得到e v r 解 e i r r r e i r 在r 1 i图线中 斜率等于电动势的数值 e 10 0 9 3 8 2 9v 截距的绝对值等于内阻的数值 r 0 9 2 9 0 9 2006年广东卷12 12 11分 某同学设计了一个如图7所示的实验电路 用以测定电源电动势和内阻 使用的实验器材为 待测干电池组 电动势约3v 电流表 量程0 6a 内阻小于1 电阻箱 0 99 99 滑动变阻器 0 10 单刀双掷开关 单刀单掷开关各一个及导线若干 考虑到干电池的内阻较小 电流表的内阻不能忽略 1 该同学按图7连线 通过控制开关状态 测得电流表内阻约为0 20 试分析该测量产生误差的原因是 满偏时滑动变阻器阻值与电流表阻值之比偏低 电阻箱的阻值不能连续调节 2 简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤 3 图8是由实验数据绘出的图象 由此求出待测干电池组的电动势e v 内阻r 计算结果保留三位有效数字 断开k 将r旋至最大值 s掷向d 调小r直到电流表指针有足够偏转 改变r值测几组i随r变化的数据 2 76 2 96 2 27 2 47 解见下页 上页 下页 解 e i r r r e i r 在1 i r图线中 斜率的倒数等于电动势的数值 e 8 80 4 00 0 87 2 81v 截距跟斜率之比值等于内阻的数值 r 2 81 0 87 2 44 题目 上页 2006年江苏卷13 13 12分 现要按图 所示的电路测量一节旧干电池的电动势e 约1 5v 和内阻r 约20 可供选择的器材如下 电流表a1 a2 量程0 500 a 内阻约为500 滑动变阻器r 阻值0 100 额定电流1 0a 定值电阻r1 阻值约为100 电阻r2 r3 阻值0 999 9 开关 导线若干 由于现有电流表量程偏小 不能满足实验要求 为此 先将电流表改装 扩大量程 然后再按图 所示的电路进行测量 1 测量电流表a2的内阻按图 电路测量a2的内阻 以下给出了实验中必要的操作 a 断开s1b 闭合s1 s2c 按图 连接线路 将滑动变阻器r的滑片调至最左端 r2调至最大d 调节r2 使a1的示数为i1 记录r2的值e 断开s2 闭合s3f 调节滑动变阻器r 使a1 a2的指针偏转适中 记录a1的示数i1请按合理的顺序排列实验步骤 填序号 cbfeda 上页 下页 题目 2 将电流表a2 较小量程 改装成电流表a 较大量程 如果 1 中测出a2的内阻为468 0 现用r2将a2改装成量程为20ma的电流表a 应把r2调为 与a2并联 改装后电流表a的内阻ra为 3 利用电流表a 电阻箱r3测电池的电动势和内阻用电流表a 电阻箱r3及开关s接图 所示的电路测电池的电动势和内阻 实验时 改变r3的值 记录下电流表a的示数i 得到若干组r3 i的数据 然后通过作出有关物理量的线性图象 求得电池