高考物理大一轮复习第八章恒定电流实验十测定电源的电动势和内阻课件.ppt

实验十测定电源的电动势和内阻 实验基础 热点定位 跟踪训练 实验基础 理解落实夯基础 注意事项1 电池选取 应选用内阻较大的电池 2 实验操作 实验中不宜将电流调得过大 电表读数要快 每次读完数后立即断开开关 3 数据要求 要测出不少于6组的 I U 数据 且变化范围要大些 4 描点画图 画U I图线时 应使图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 5 纵轴标度的确定 画U I图线时 纵轴的刻度可以不从零开始 而是依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电动势 图线斜率的绝对值仍为内阻 误差分析1 偶然误差 1 由于电表读数不准引起误差 2 用图像法求E和r时 由于作图不准确造成的误差 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 2 系统误差 1 若采用 甲 图 其U I图像如 乙 图所示 由于电压表的分流作用造成误差 当电压表示数为零时 IV 0 IA I短 短路电流测量值等于真实值 E测 E真 因为r测 所以r测 r真 2 若采用 丙 图 其U I图像如 丁 图所示 由于电流表的分压作用造成误差 E为真实值 I短测 I短真 因为r测 所以r测 r真 r测为r真和RA的串联值 由于通常情况下电池的内阻较小 所以这时r测的误差非常大 热点定位 重点透析通热点 热点一实验原理与实验步骤 例1 2016 四川卷 8 用如图所示电路测量电源的电动势和内阻 实验器材 待测电源 电动势约3V 内阻约2 保护电阻R1 阻值10 和R2 阻值5 滑动变阻器R 电流表A 电压表V 开关S 导线若干 实验主要步骤 将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大 闭合开关 逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值 记下电压表的示数U和相应电流表的示数I 以U为纵坐标 I为横坐标 作U I图线 U I都用国际单位 求出U I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a 回答下列问题 1 电压表最好选用 电流表最好选用 A 电压表 0 3V 内阻约15k B 电压表 0 3V 内阻约3k C 电流表 0 200mA 内阻约2 D 电流表 0 30mA 内阻约2 解析 1 电压表内阻越大 分得的电流越小 误差也就越小 所以选内阻较大的A电压表 当滑动变阻器接入电阻最小时通过电流表电流最大 此时通过电流表电流大小约为I 158mA 所以选量程为200mA的C电流表 答案 1 AC 2 滑动变阻器的滑片从左向右滑动 发现电压表示数增大 两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是 A 两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B 两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C 一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱 另一条导线接在电阻丝左端接线柱D 一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱 另一条导线接在电阻丝右端接线柱 解析 2 由电路分析可知 滑片右移电压表示数变大 意味着滑动变阻器接入电路部分阻值增大 A选项若两导线都接电阻丝两端 接入电阻为最大阻值 不会变化 B选项两导线都接在金属杆两端上 接入电阻为0 C选项一导线接金属杆左端 一导线接电阻丝左端 则滑片右移时阻值增大 则电压表示数变大 D选项一导线接金属杆右端 一导线接电阻丝右端 则滑片右移时阻值减小 则电压表示数变小 故选项C正确 答案 2 C 3 选用k a R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式 E r 代入数值可得E和r的测量值 答案 3 kak R2 方法技巧几种常见情况闭合电路欧姆定律的表达式电路图如图所示 1 B C之间加定值电阻R0时 E U I R0 r 教师备用 2016 河南开封质检 某同学利用如图 甲 所示的电路测定电源的电动势和内电阻 实验中电表内阻对实验结果的影响很小 均可以忽略不计 闭合开关S后 变阻器的滑动触头P由变阻器的一端滑到另一端的过程中 两电压表示数随电流变化情况分别如图 乙 中的直线a b所示 1 将如图 丙 所示实物图中未连接的部分元件 按电路图连接成实验电路 解析 1 将实物图中未连接的部分元件 按电路图连接成实验电路 如图所示 答案 1 见解析 2 通过分析可知 图 乙 中直线 填 a 或 b 表示电压表V1示数随电流表A示数变化的关系 3 根据U I图像中坐标轴表示的数据 可求出电源电动势E 内电阻r 解析 2 电压表V1的示数随电流表示数的变化图像应为a 电压表V2的示数随电流表示数的变化图像应为b 答案 2 a 3 例2 某兴趣小组用图 甲 所示的电路测定某电源的电动势和内阻 除待测电源 开关 导线外 另有内阻为RV 3000 的电压表一只 量程略大于电源的电动势 电阻箱一个 1 实验中调整电阻箱达到实验要求时 电阻箱的各个旋钮的位置如图 乙 所示 电阻箱的读数是 热点二数据处理与误差分析 2 为了减小测量误差 多次改变电阻箱的电阻R 读出电压表的示数U 得到如下表的数据 请在图 丙 坐标纸上画出与R的关系图线 3 由图线得出 电源电动势E V 内阻r 结果保留两位有效数字 4 该小组同学测量电源内阻误差的主要原因可能是 A 导线的电阻B 电压表读数的误差C 电压表的内阻D 电阻箱的精确度 核心点拨 1 电阻箱的读数不用估读 2 根据闭合电路欧姆定律的表达式整理出 R关系式 并分析斜率和截距的意义 解析 1 电阻箱的读数为指示数乘以倍率 所以读数为4000 2 如图所示 4 导线的电阻相对于电压表的内阻可以忽略 实验原理精确 所以主要是读取数据的误差 读取的是电压表的读数 电压表的内阻已知 电阻箱的读数很精确 故选B 答案 1 4000 2 见解析 3 2 945 4 B 方法技巧图像法处理数据总结 教师备用 小明利用如图 甲 所示的电路测定旧电池组的电动势与内电阻 1 用笔画线代替导线将图 乙 中的实物连线补充完整 解析 1 连线如图 答案 1 见解析 2 由图 丙 可知 该电池组的电动势E V 内阻r 保留两位有效数字 答案 2 4 27 2 3 小明又利用上述实验方案测定了同规格新电池组的电动势与内电阻 通过实验发现旧电池组与新电池组相比 电动势几乎没有变化 但它们的输出功率P随外电阻R变化的关系图线有较大差异 如图 丁 所示 可知图线 选填 A 或 B 对应的是新电池组 试说出判断的理由 答案 3 B理由见解析 热点三实验的创新与改进 2014 全国 卷 23 2014 大纲卷 23 2016 湖南益阳调研 新题体验 1 2016 河南八市重点高中质检 某实验小组要测量某电池的电动势和内阻 1 实验中要测量的电池内阻较小 实验器材有被测电池 一电阻箱R 一只开关S 若干导线 内阻Rg 30 量程为1mA的电流表A 阻值为2970 的定值电阻R0 阻值为2 的定值电阻R1 请设计合理的测量电池电动势及内阻的实验原理电路图 图中标明相关器材的字母符号 解析 1 由于题中给出的电流表量程太小 需要将其改装成较大量程的电压表 若改装成量程为3V的电压表 需要串联一个电阻 由U Ig Rg R 解得串联的电阻R 2970 因此用定值电阻R0与电流表串联可以改装成量程为3V的电压表 这样就可以采用伏阻法测量电池的电动势和内阻 由于电池内阻很小 需要串联一个保护电阻 增大等效电源的内阻 电路图如图所示 答案 1 见解析 2 为了比较准确地得出实验结论 该小组的同学准备用直线图像来处理实验数据 图像纵坐标表示电流表的示数I的倒数 横坐标表示的物理量是 答案 2 3 若作出的图像与纵轴的截距为 图像斜率绝对值为k 则可求得电池的电动势E 内阻r 用物理量的符号表示 答案 3 I0 Rg R0 kI0 R1 2 2016 湖南益阳调研 某实验小组利用如下实验器材测量干电池的电动势和内阻 A 待测干电池两节 每节干电池电动势约为1 5V 内阻约几欧姆B 直流电压表V1 V2 内阻约为3k C 阻值为5 的定值电阻R0D 滑动变阻器R 最大阻值为RmE 导线和开关 1 根据电路原理图完成电路实物图的连接 解析 1 连线如图所示 解析 1 见解析 2 实验中移动滑动变阻器的触头 读出电压表V1和V2的多组数据如下表 请在坐标纸中描绘出U1 U2图像 解析 2 U1 U2图像如图所示 解析 2 见解析 3 根据描绘出的U1 U2图像 求得两节干电池的总电动势E V 总内阻r 计算结果保留两位有效数字 答案 3 3 02 5 跟踪训练 即时巩固测效果 1 2016 北大附中河南分校模拟 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的表达式 I 答案 1 2 小灯泡两端电压随电流变化的图像是 选填 a 或 b 答案 2 b 解析 2 灯泡与电阻箱串联 电压表V1测灯泡两端的电压 灯泡两端电压随电流增大而增大 由图 乙 所示图像可知 图线b是灯泡电压随电流变化的关系图像 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 解析 3 随电流增大 路端电压减小 由图 乙 所示图像可知 图线a是电源的U I图像 由图线a可知 电源电动势E 3 0V 电源内电阻r 2 由图线a可知 灯泡两端最大电压为2 0V 电流为0 5A 灯泡最大功率P UI 2 0 0 5W 1W 答案 3 3 021 2 2016 河北石家庄一模 许明同学想测量某电池的电动势E和内阻r 选用器材如下 电流表A1 量程50mA 内阻RA1约为10 电流表A2 双量程 一量程为20mA 另一量程为200mA 电阻箱R 0 999 9 定值电阻R0 阻值为4 0 开关两个导线若干该同学设计了如图所示电路 并进行如下操作 1 实验中电流表A2选择量程 2 将开关S1闭合 S2断开 调整电阻箱R 记下电流表A1 A2的示数I1 30 0mA I2 120mA 则电流表A1的内阻RA1 答案 1 200mA 2 12 0 解析 1 根据步骤中提供的电流表A2的示数 知电流表A2应选用200mA的量程 3 保持S1闭合 再闭合S2 调整电阻箱R 记下电阻箱阻值分别为30 0 90 0 时对应的电流表A1的示数为25 0mA 10 0mA 由此可求得E V r 计算结果保留两位有效数字 答案 3 4 07 0 3 2016 安徽师大附中模拟 小王和小李两同学分别用电阻箱 电压表测量不同电源的电动势和内阻 1 小王所测电源的内电阻r1较小 因此他在电路中接入了一个阻值为2 0 的定值电阻R0 所用电路如图 甲 所示 请用笔画线代替导线将图 乙 所示器材连接成完整的实验电路 解析 1 根据电路图 实物图连接如图所示 答案 1 见解析 闭合开关S 调整电阻箱的阻值R 读出电压表相应的示数U 得到了一组 U R 数据 为了比较准确地得出实验结论 小王同学准备用直线图像来处理实验数据 图像的纵坐标表示电压表读数U 则图像的横坐标表示的物理量应该是 答案 2 小李同学所测电源的电动势E2约为9V 内阻r2为35 55 允许通过的最大电流为50mA 小李同学所用电路如图 丙 所示 图中电阻箱R的阻值范围为0 9999 电路中R0为保护电阻 实验室中备有以下几种规格的定值电阻 本实验中应选用 A 20 125mAB 50 20mAC 150 60mAD 1500 5mA 答案 2 C 实验中通过调节电阻箱的阻值 记录电阻箱的阻值R及相应的电压表的示数U 根据测得的多组数据 作出 图线 图线的纵轴截距为a