高考物理一轮复习 实验10 测定电源的电动势和内阻课件.ppt

实验10测定电源的电动势和内阻 2 一 实验目的1 掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法 进一步理解闭合电路的欧姆定律 2 掌握用图象法求电动势和内阻的方法 二 实验原理1 实验依据 闭合电路欧姆定律 2 实验电路 如图所示 3 4 用作图法处理数据 如图所示 1 图线与纵轴交点为e 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 4 四 实验步骤1 按实验电路图所示连接电路 电流表量程取0 0 6a 电压表量程取0 3v 2 把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端 3 闭合开关 调节变阻器 使电流表有明显示数 记录一组电流表和电压表的示数 用同样方法测量并记录几组i u值 并填入表格中 4 断开开关 拆除电路 整理好器材 5 五 数据处理方法一 列方程组求解电动势和内阻的大小 根据以上三组方程分别求出e r 再取其平均值作为电源的电动势e和内阻r 方法二 用作图法处理数据 同实验原理4 6 六 误差分析1 偶然误差 1 电表读数不准引起误差 2 图象法求e和r时作图不准确 2 系统误差 1 相对于电源内阻而言 采取电流表外接法 由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小 2 相对于电源内阻而言 采取电流表内接法 由于电流表分压 造成内阻的测量值偏大 7 七 注意事项1 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 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 8 4 合理选择标度 为使图线分布空间大 如图所示 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 9 能否利用电阻箱 电压表替代滑动变阻器 电压表 电流表完成实验 如果能 请画出实验电路图并写出测量的原理公式 如果不能 请说明原因 10 考点一 考点二 考点三 考点一实验原理与操作例1用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组 电动势约4 5v 内电阻约1 的电动势和内电阻 除待测电池组 开关 导线外 还有下列器材供选用 a 电流表 量程0 0 6a 内电阻约1 b 电流表 量程0 3a 内电阻约0 2 c 电压表 量程0 3v 内电阻约30k d 电压表 量程0 6v 内电阻约60k e 滑动变阻器 0 1000 额定电流0 5a f 滑动变阻器 0 20 额定电流2a 1 为了使测量结果尽量准确 电流表应选用 电压表应选用 滑动变阻器应选用 均填仪器的字母代号 11 考点一 考点二 考点三 2 如图为正确选择仪器后 连好的部分电路 为了使测量误差尽可能小 还需在电路中用导线将和相连 和相连 和相连 均填仪器上接线柱的字母代号 12 考点一 考点二 考点三 3 实验时发现电流表坏了 于是不再使用电流表 剩余仪器中仅用电阻箱替换滑动变阻器 重新连接电路 仍能完成实验 实验中读出几组电阻箱的阻值r和对应电压表的示数u 用图象法处理采集到的数据 为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线 则可以为纵坐标 以为横坐标 解析 1 因三节干电池的电动势约为4 5v 故电压表应选d 因干电池放电电流不宜超过0 5a 故电流表应选a 由电压表和电流表的测量范围可知滑动变阻器选用f即可 2 本实验的实验电路如图所示 所以还需要用导线将a与d相连 c与g相连 f与h相连 13 考点一 考点二 考点三 3 电阻箱代替滑动变阻器 实验电路图如图所示 答案 1 adf 2 adcgfh 14 考点一 考点二 考点三 例2用如图所示的电路 测定一节干电池的电动势和内阻 电池的内阻较小 为了防止在调节滑动变阻器时造成短路 电路中用一个定值电阻r0起保护作用 除电池 开关和导线外 可供使用的实验器材还有 a 电流表 量程0 0 6a 0 3a b 电压表 量程0 3v 0 15v c 定值电阻 阻值0 1 额定功率0 5w d 定值电阻 阻值0 10 额定功率0 10w e 滑动变阻器 阻值范围0 10 额定电流2a f 滑动变阻器 阻值范围0 100 额定电流1a 15 考点一 考点二 考点三 1 要正确完成实验 电压表的量程应选择v 电流表的量程应选择a r0应选择 的定值电阻 r应选择阻值范围是 的滑动变阻器 2 引起该实验系统误差的主要原因是 答案 解析 16 考点一 考点二 考点三 考点二数据处理与误差分析例3小明利用如图甲所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻 1 图甲中电流表的示数为a 17 考点一 考点二 考点三 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 在图乙的方格纸上作出u i图线 18 考点一 考点二 考点三 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 解析 1 电流表选用量程为0 0 6a 分度值为0 02a 则其读数为0 44a 2 坐标系选择合适的标度 根据表中数据描点作出的u i图线如图所示 19 考点一 考点二 考点三 图线与纵轴交点为1 61v 故e 1 61v 由图线的斜率 1 24知 电池内阻为1 24 注意此处不要用图象与纵轴交点值除以与横轴交点值 3 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 答案 1 0 44 2 u i图线见解析1 61 1 59 1 63都算对 1 24 1 22 1 26都算对 3 通电时间较长会使干电池的电动势和内阻发生变化 导致实验误差增大 20 考点一 考点二 考点三 特别提醒本实验的系统误差是由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差 1 如图甲所示 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 而且电压表示数越大 iv越大 当电压表示数为零时 iv 0 ia i短 短路电流测量值 真实值 如图乙所示 可知e测 e真 r测 r真 21 考点一 考点二 考点三 2 若采用如图丙所示的电路 ia为电源电流真实值 理论上有e u ua iar 其中ua不可知而造成误差 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 如图丁所示 可知e测 e真 r测 r真 22 考点一 考点二 考点三 考点三实验的改进与创新以本实验为背景 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于教材 体现开放性 探究性 设计性等特点 1 实验方法 方案的拓展 一电表 一电阻箱法 23 考点一 考点二 考点三 24 考点一 考点二 考点三 2 实验器材的灵活选用 1 定值电阻可以作为保护电阻 2 定值电阻可以当电压表使用 3 定值电阻可以当电流表使用 4 内阻已知的电压表可以当小量程的电流表使用 25 考点一 考点二 考点三 例4某同学用如图甲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 5a 实验室提供的器材如下 电压表 量程0 3v 内阻约3k 电阻箱 阻值范围0 999 9 开关 导线若干 26 考点一 考点二 考点三 1 请根据图甲的电路图在图乙中画出连线 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 根据实验数据绘出如图丙所示的图线 由图象得出电池组的电动势e v 内阻r 27 考点一 考点二 考点三 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 本实验用图象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系统误差 答案 解析 28 考点一 考点二 考点三 例5利用如图甲所示电路 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a 量程为200ma 内阻为ra 6 0 开关s 实验步骤如下 29 考点一 考点二 考点三 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 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 30 考点一 考点二 考点三 2 实验得到的部分数据如下表所示 其中电阻r 3 0 时电流表的示数如图乙所示 读出数据 完成下表 答 31 考点一 考点二 考点三 3 在图丙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 a 1 1 截距b a 1 4 根据图线求得电源电动势e v 内阻r 32 考点一 考点二 考点三 解析 1 根据闭合电路欧姆定律可知 2 从读数上 有效数字要一致 即读数是0 110a 倒数是9 09a 1 由图象可知 k 1 0a 1 1 b 6 0a 1 4 电源电动势e 3 0v 电源内阻r 1 0 33 考点一 考点二 考点三 9 09 3 见解析图1 06 0 4 3 01 0 34 考点一 考点二 考点三 特别提醒 1 例5是用安阻法测电源的电动势和内阻 r1起到给电流表扩程的作用 r0起保护作用 要完成实验测量 r1 r0 a的阻值必须已知 2 例5数据分析时 首先根据欧姆定律 串并联电路的特点 列出与r的关系式 再进一步明确 r图象截距 斜率的物理意义 问题即可得到解决 35 2 3 1 1 用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值rx 已知电池的电动势约6v 电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧 可选用的实验器材有 电流表a1 量程0 30ma 电流表a2 量程0 100ma 电压表v 量程0 6v 滑动变阻器r1 阻值0 5 滑动变阻器r2 阻值0 300 开关s一个 导线若干 某同学的实验过程如下 设计如图甲所示的电路图 正确连接电路 36 2 3 1 将r的阻值调到最大 闭合开关 逐次调小r的阻值 测出多组u和i的值 并记录 以u为纵轴 i为横轴 得到如图所示的图线 37 2 3 1 断开开关 将rx改接在b c之间 a与b直接相连 其他部分保持不变 重复 的步骤 得到另一条u i图线 图线与横轴i的交点坐标为 i0 0 与纵轴u的交点坐标为 0 u0 回答下列问题 1 电流表应选用 滑动变阻器应选用 2 由图乙的图线 得电源内阻r 3 用i0 u0和r表示待测电阻的关系式rx 代入数值可得rx 4 若电表为理想电表 rx接在b c之间与接在a b之间 滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置 两种情况相比 电流表示数变化范围 电压表示数变化范围 均选填 相同 或 不同 答案 解析 38 2 3 1 2 2016浙江宁波期末 某同学要测量一节旧的干电池的电动势和内阻 他根据老师提供的以下器材画出了如图甲所示的原理图 a 电压表v 15v 10k b 电流表g 量程3 0ma 内阻rg为10 c 电流表a 量程0 6a 内阻约为0 5 d 滑动变阻器r1 0 20 10a e 滑动变阻器r2 0 100 1a f 定值电阻r3 990 g 开关s及导线若干 39 2 3 1 1 该同学没有选用电压表是因为 2 该同学将电流表g与定值电阻r3串联 实际上是进行了电表的改装 则他改装的电压表对应的量程是 3 为了能准确地进行测量 同时为了操作方便 实验中应选用的滑动变阻器是 选填 r1 或 r2 4 该同学通过实验测得以下数据 请根据这些数据在图乙中描点作图 根据图线可求出干电池的电动势e v 保留3位有效数字 干电池的内阻r 保留2位有效数字 40 2 3 1 41 2 3 1 解析 1 由于电池电动势只有1 5v左右 而电压表量程为15v 该同学没有选用电压表是因为该电压表量程太大 2 该同学将电流表g与定值电阻r3串联 实际上是进行了电表的改装 则他改装的电压表对应的量程是u 3 0 10 3 990 10 v 3v 即0 3v 3 为了能准确地进行测量 同时为了操作方便 实验中应选用的滑动变阻器是0 20 的 r1 4 根据这些数据在答题纸的图乙中描点作图 如图所示 由闭合电路欧姆定律得 42 2 3 1 答案 1 量程太大 2 0 3v 3 r1 4 图线如图所示1 480 84 43 2 3 1 3 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50ma的电流表 则应将表头与电阻箱 填 串联 或 并联 并将该电阻箱阻值调为 44 2 3 1 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测量相应的电流i 且作相关计算后一并记录如下表 45 2 3 1 根据表中数据 图乙中已描绘出四个