【与名师对话】高考物理总复习 第七章 第五讲 实验：测定电源的电动势和内阻课件 新人教版选修31 .ppt

对应学生用书p137 一 实验目的1 测定电源的电动势和内阻 2 掌握用图象法求电动势和内阻 三 实验器材电池 被测电源 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线 坐标纸 铅笔 四 实验步骤1 电流表用0 6a量程 电压表用3v量程 按图甲连接好电路 2 把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端 3 闭合开关 调节变阻器 使电流表有明显示数并记录一组数据 i1 u1 用同样方法测量几组i u值 填入表格中 4 断开开关 拆除电路 整理好器材 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 对应学生用书p137 要点一误差分析1 偶然误差 1 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 系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差 1 如右图甲电路 在理论上e u iv ia r 其中电压表示数u是准确的电源两端电压 而实验中忽略了通过电压表的电流iv而形成误差 如图乙中虚线段 而且电压表示数越大 iv越大 2 如图丙电路 u i图线如图丁所示 ia为电源电流真实值 理论上有e u ua iar 其中的ua不可知 而造成误差 如虚线段为ua 而且电流表示数越大 ua越大 当电流为零时 ua 0 电压为准确值 等于e 要点二注意事项1 为了使电池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干电池 2 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 3a 短时间放电不宜超过0 5a 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 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 在画u i图线时 要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧 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的抵消 从而提高精确度 5 干电池内阻较小时路端电压u的变化也较小 即不会比电动势小很多 这时 在画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 不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻 要点三实验改进1 用一个电流表和电阻箱测量 电路如右图 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 2010 广东高考 某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻 使用的器材还包括定值电阻 r0 5 一个 开关两个 导线若干 实验原理如图 a 1 在图 b 的实物图中 已正确连接了部分电路 请完成余下电路的连接 2 请完成下列主要实验步骤 a 检查并调节电压表指针指零 调节电阻箱 示数如图 c 所示 读得电阻值是 b 将开关s1闭合 开关s2断开 电压表的示数是1 49v c 将开关s2 电压表的示数是1 16v 断开开关s1 3 使用测得的数据 计算出于电池的内阻是 计算结果保留两位有效数字 4 由于所用电压表不是理想电压表 所以测得的电动势比实际值偏 填 大 或 小 解析 1 连线如图所示 2 电阻箱读数为20 闭合s2后电阻箱才工作 4 由于电压表不是理想电压表 当s1闭合 s2断开时 电压表的示数略小于电源的电动势 答案 1 实物连线图见解析 2 20 闭合 3 0 69 4 小 对应学生用书p138 题型一伏安法测电源电动势和内阻例1 2011 金坛调研 在用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中 1 备有如下器材 a 干电池1节 b 滑动变阻器 0 20 c 滑动变阻器 0 1k d 电压表 0 3v e 电流表 0 0 6a f 电流表 0 3a g 开关 导线若干 其中滑动变阻器应选 电流表应选 只填器材前的序号 2 为了最大限度地减小实验误差 请在下面的虚线框中画出该实验最合理的电路图 3 某同学记录的实验数据如下表所示 试根据这些数据在下图中画出u i图线 根据图线得到被测电池的电动势e v 内电阻r 尝试解答 1 由于干电池的电动势只有1 5v 滑动变阻器应选b 从测量的数据可以看出电流最大只有0 4a 电流表应选e 2 电路图如下图甲所示 3 作出的u i图象如图乙所示 从图象可以看出在u轴上的截距为1 45v 即电源的电动势为1 45v 图象斜率的绝对值为 k u i 0 65 0 5 1 3 答案 1 be 2 如图甲所示 3 u i图象如图乙所示1 451 3 题型二实验方法的迁移例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 对应学生用书p139 1 在测定一节干电池电动势和内阻的实验中 某学生采用了如下图所示实验器材连接 请指出该学生在接线中错误和不规范的做法 1 2 3 4 答案 1 滑动变阻器不起变阻作用 2 电流表正负接线柱错误 3 电压表量程选用不当 4 电压表没有并接在开关和电源串联后的两端 2 为了测定一节干电池的电动势和内阻 某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路 合上开关 电流表和电压表的读数正常 当将滑动变阻器的滑片由a端向b端逐渐滑动时 发现电流表的示数逐渐增大 而电压表的示数接近1 5v且几乎不变 直到当滑片滑至临近b端时电压表的示数急剧变化 这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值 电压值 出现上述情况的原因是 改进方法是 改进后 测出几组电流 电压的数值 并画出图乙所示的图象 由图象可知 这个电池的电动势为e v 内阻r 答案 滑动变阻器值太大 有效使用的部分太短选择阻值更小的滑动变阻器1 482 4 3 在测一节干电池 电动势约为1 5v 内阻约为2 的电动势和内阻的实验中 变阻器和电压表各有两个供选用 a电压表量程为15v b电压表量程为3v a变阻器为 0 20 3a b变阻器为 0 500 0 2a 电压表应该选 选填 a 或 b 这是因为 变阻器应该选 选填 a 或 b 这是因为 解析 干电池的电动势1 5v 而a电压表量程是电动势 1 5v 的10倍 读数误差较大 故应选b电压表 b变阻器的电阻值太大 额定电流又过小 故应选a变阻器 答案 ba电压表量程过大 读数误差较大ab变阻器额定电流过小 阻值太大 4 用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻提供的器材如图 a 所示 1 用实线代表导线把图 a 中的实物连接成测量电路 两节干电池串联作为电源 图中有部分线路已连好 2 图 b 中的6个点表示实验测得的6组电流i 电压u的值 按照这些实验值作出u i图线 由此图线求得的每节电池电动势e v 每节电池的内阻r 取3位有效数字 解析 1 测量电路的实物连接图如图甲所示 答案 1 见解析图 2 u i图线见解析1 480 364 5 2011 聊城模拟 某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻 实验器材仅有一个电流表 一个电阻箱 一个开关和导线若干 该同学按如右图所示电路进行实验 测得的数据如下表所示 2 图象如右图所示 3 由图象可知图象的斜率等于电动势e 6 0v r轴上截距的绝对值 电池内阻r 2 0 4 从理论上分析 由于考虑电流表的内阻 e测 e真 r测 r真 6 为了测定一节干电池的电动势和内电阻 现准备了下列器材 待测干电池e 电动势约1 5v 内阻约1 0 电流表g 满偏电流3 0ma 内阻10 安培表a 量程0 0 60a 内阻0 10 滑动变阻器r1 0 20 2a 滑动变阻器r2 0 1000 1a 定值电阻r3 990 开关和导线若干 1 为了能尽量准确地进行测量 也为了操作方便 实验中应选用的滑动变阻器是 填仪器代号 2 请在下图甲所示的方框中画出实验电路原理图 并注明器材的字母代号 3 图乙所示为某同学根据正确的电路图作出的i1 i2图线 i1为电流表g的示数 i2为安培表a的示数 由该图线可求出被测干电池的电动势e v 内电阻r 解析 1 为减小本实验的误差 提高实验精度 实验电流应适当增大 所选用的滑动变阻器的电阻要适当小 故滑动变阻器应选 或r1 2 测量干路电流用的电流表应选 安培表a 而将 电流表g 满偏电流3 0ma 内阻10 与 定值电阻r3 990 串联组合起来使用代替电压表来测量路端电压 实验电路如上图所示 3 根据i1 i2图线可求出被测干电池的电动势 e 1 45ma 990 10 1 45v 内电阻 r 0 45v 0 5a 0 90 答案 1 或r1 2 见解析图 3 1 45 0 010 90 0 01 7 2011 启东模拟 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 图象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的数据绘制图象的 b错误 a正确 乙同学是根据电压表v2和电流表a的数据绘制图象的 c错误 d正确 2 图象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 从图象可以得出电阻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