高考物理一轮总复习 专题七 实验九 测定电源的电动势和内阻课件 新人教版.ppt

实验九测定电源的电动势和内阻 实验准备实验目的掌握用电压表和电流表测量电池电动势和内阻的方法 学会利用图象法进行处理数据的方法 实验原理 U E Ir 如图S9 1所示 改变R的阻值 从电压表和电流表中读出几组U I值 利用 求出几组E r值 最后分别算出它们的平均值 图S9 1 实验器材电池 电压表 电流表 滑动变阻器 电键 导线若干 坐标纸 实验过程实验步骤 1 电流表用0 6A量程 电压表用3V量程 按图连接好 电路 最大 2 把滑动变阻器的滑片移到使阻值 一端 3 闭合开关 调节变阻器 使电流表有明显的示数 记录一组数据 I U 用同样方法测量几组I U值 记录在表格中 4 断开开关 整理器材 5 处理数据 求出电源的电动势和内阻的阻值 数据处理 1 利用多组 I U 值画出I U图象 2 利用图象得出电源的电动势 计算出电源的内阻 实验分析误差分析 由于实验电路及电压表 电流表内阻的影响 本实验结果 E测 E真 r测 r真 注意事项 1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻应大些 选 用已使用过一段时间的干电池 2 电池在大电流放电时极化现象较严重 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R调得过小 读数要快 每次读完应立即断电 基础检测 2014年广东深圳二模 为测定一节干电池的电动势和内阻 现提供如下仪器 A 电压表B 电流表 量程2V 内阻约8k 量程0 6A 内阻rA 0 8 C 滑动变阻器 0 20 D 开关E 若干导线 1 如图S9 2甲 乙所示 为准确测定干电池的电动势和内 阻 应选择图 填 甲 或 乙 2 闭合开关前 滑动变阻器的滑片应调至 端 填 左 或 右 3 移动变阻器的滑片 得到几组电压表和电流表的示数 描绘成如图丙所示的U I图象 从图线的截距得出干电池的电动势为1 40V的理论依据是 4 利用图丙可得到干电池的内阻为 计算结果保 留两位有效数字 甲 乙 丙 图S9 2 2 左 3 断路时路端电压等于电源电动势 答案 1 甲 4 0 63 考点 图象法求电源电动势和内电阻 重点归纳1 在坐标纸上以I为横坐标 U为纵坐标 用测出的几组I U值 画出U I图象 如图S9 3所示 所得直线的纵截距即为电源电动势的值 图线斜率的绝对值即为内阻r的值 图S9 3 2 画U I图线时 要使较多的点落在这条直线上或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 这样可使偶然误差得到部分抵消 提高精确度 3 计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点 用公式计 算出电源的内阻r 4 测量电路存在系统误差 如图S9 4中所示I真 I测 IV 未 考虑电压表的分流 图S9 4 典例剖析 例1 2014年新课标卷 利用如图S9 5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200mA 内阻为RA 6 0 开关S 图S9 5 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 求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b 回答下列问题 系式为 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S9 6所示 读出数据 完成下表 答 图S9 6 图S9 7 4 根据图象求得电源电动势E V 内阻r 3 在如图S9 7所示的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图 根据图象求得斜率k A 1 1 截距b A 1 思维点拨 1 根据闭合电路欧姆定律求出函数表达式 2 根据坐标系内描出的点作出图象 3 根据函数表达式与图象求出电源电动势与内阻 2 由题意知该电流表的最小分度为2mA 由题图S9 8可得读数为110mA 考虑到表格内各组数据的单位及有效数字 图S9 8 A 1 1 1 0A 1 1 b 6 0A 1 3 如图S9 8所示 1 0 6 0 4 3 0 1 0 备考策略 在测电源电动势和内阻的实验中 应用图象处理实验数据考得比较多 一般是用伏特表和安培表配合测量电动势和内阻 变化量是U和I 由闭合电路欧姆定律变形得U E Ir 所以用U I图象分析 在U轴上的截距表示电动势 考点练透 1 2015年安徽卷 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 该同学首先需要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 并将电阻箱阻值调为 2 接着该同学用改装的电流表对电池的电动势和内阻进行测量 实验电路图如图S9 9所示 通过改变电阻R测相应的电流I 并且作相关计算后记录数据如下表 图S9 9 根据表中的数据 图S9 10中已描绘出四个点 请将第 5 6两组数据也描绘在图中 并画出IR I图线 图S9 10 根据图象可得电池的电动势E V 内阻r 解析 1 把小量程的电流表改装成大量程的电流表需并联小电阻 由并联的特点 电压相等 I Ig R IgRg 得R 5 0 2 如图所示 由E IR I r RA 得IR E I r RA 纵截距为电源的电动势E 5 0 答案 1 并联 1 532 0 2 如图D38所示 图D38 2 2014年海南卷 用伏安法测量一电池的内阻 已知该待测电池的电动势E约为9V 内阻约数10 允许输出的最大电流为50mA 可选用的实验器材有 电压表 量程5V 电压表 量程10V 电流表 量程50mA 电流表 量程100mA 滑动变阻器R 最大阻值300 定值电阻R1 阻值为200 额定功率为1 8W 定值电阻R2 阻值为200 额定功率为1W 开关S 导线若干 测量数据如图S9 11坐标纸上的U I图象所示 图S9 11 1 在虚线方框内画出合理的电路原理图 并标明所选器材 的符号 2 在设计的电路中 选择定值电阻的根据是 3 由U I图线求得待测电池的内阻为 4 在你设计的实验电路中 产生系统误差的主要原因是 解析 该实验通过电源的输出特性曲线计算电源内阻 电源 允许输出的最大电流为50mA 故电流表选择 电源电动势 考虑到电流和功率 保护电阻选 约为9V 故电压表选择R2 4 该实验中的干路电流应为电流表的读数加上通过电压表的电流 故该实验的系统误差来源为忽略了电压表的分流 从而使干路电流测量值偏小 答案 1 如图D39所示 图D39 3 51 0 49 0 53 0范围内的均正确 4 忽略了电压表的分流 易错点 电池的U I图象 例2 多选 如图S9 12所示是某电源的路端电压与电流的 U I图象 下列说法正确的是 A 该电源的电动势是2 8VB 该电源的短路电流是1 0AC 该电源的内阻是2 8 D 该电源的内阻是0 8 图S9 12 错解分析 错选B C 误把图线与I轴的截距当成了短路电流 错误原因是没有理解短路电流是路端电压为零时的电流 内阻 而错选C 正解分析 图线与U轴的交点表示电流为零时的路端电压 即是电动势E A项正确 电流为1 0A时的路端电压是2 0V 所以电源的短路电流应该大于1 0A B项错误 电源的内阻是 误 D正确 故选A D 答案 AD 指点迷津 在做 测定电源电动势和内阻 实验中 由于干电池的内阻较小 斜率太小 所以描点及所连线的下部分空间得不到利用 误差太大 为此 可使纵坐标 U轴 不从零开始 把坐标比例放大 以减小误差 所以这样画出的图线与横轴 I轴 的交点并不是路端电压为零时的电流 即不是短路电流 但与纵坐标 U轴 的交点表示电流为零时的电压 还是表示电动势E 对于电源的U I图象 应正确地理解其物理意义 不能死记结论 生搬硬套 应从闭合电路欧姆定律来理解 电动势等于开路时的路端电压 即图象中对应电流为零时的路端电压为电源电动势 而电压为零时的电流为外电路短路时的电流 触类旁通 1 2016年黑龙江牡丹江期中 为了测量一节干电池的电动势和内阻 某同学采用了伏安法 现备有下列器材 A 被测干电池一节 B 电流表1 量程0 0 6A 内阻r 0 3 C 电流表2 量程0 3A 内阻约为0 1 D 电压表1 量程0 3V 内阻未知E 电压表2 量程0 15V 内阻未知F 滑动变阻器1 0 10 2AG 滑动变阻器2 0 100 1AH 开关 导线若干 伏安法测电池电动势和内阻的实验中 由于电流表和电压表内阻的影响 测量结果存在系统误差 在现有器材的条件下 要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻 1 在上述器材中请选择适当的器材 填选项前 的字母 2 实验电路图应选择图S9 13中的 填 甲 或 乙 甲 乙 丙 图S9 13 3 根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U I图象 则干电池的电动势E V 内阻r 答案 1 ABDFH 2 乙 3 1 5V 1