2019年度高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 实验十 测定电源的电动势和内阻课件.ppt

第八章恒定电流 实验十测定电源的电动势和内阻 过好双基关 1 实验原理闭合电路欧姆定律 2 实验器材电池 电压表 电流表 开关 导线 坐标纸和刻度尺 滑动变阻器 3 基本操作 1 电流表用A的量程 电压表用V的量程 按图1连接好电路 图1 0 6 3 2 把滑动变阻器的滑片移到使阻值最的一端 3 闭合开关 调节滑动变阻器 使电流表有明显示数并记录一组数据 I1 U1 用同样的方法再测量几组I U值 填入表格中 4 断开开关 拆除电路 整理好器材 大 1 实验数据求E r的处理方法 1 列方程求解 由U E Ir得 解得E r 2 用作图法处理数据 如图2所示 图线与纵轴交点为 图线与横轴交点为I短 图线的斜率表示r 图2 E 2 注意事项 1 为了使路端电压变化明显 可使用内阻较的旧电池 2 电流不要过大 应小于0 5A 读数要快 3 要测出不少于6组的 I U 数据 变化范围要大些 4 若U I图线纵轴刻度不从零开始 则图线和横轴的交点不再是短路电流 内阻应根据r 确定 5 电流表要内接 因为r很小 大 3 误差来源 1 偶然误差 用图象法求E和r时作图不准确 2 系统误差 电压表分流 3 本实验中测量结果是 E测 E真 r测 r真 研透命题点 例1 2016 四川理综 8 用如图3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 命题点一教材原型实验 基础考点自主悟透 图3 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 AC 解析电压表内阻越大 分流越小 误差也就越小 所以选内阻较大的电压表A 当滑动变阻器接入电阻最小时通过电流表的电流最大 此时通过电流表的电流大小约为I 176mA 所以选量程为200mA的电流表C 答案 解析 解析由电路分析可知 若滑动变阻器的滑片右移电压表示数变大 则滑动变阻器接入电路部分阻值增大 选项C符合题意 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 答案 解析 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 解析 ka k R2 解析由E U I r R2 得U I r R2 E 对比伏安特性曲线可知 图象斜率的绝对值k r R2 所以电源内阻r k R2 令U 0 得由题意知U I图线与横轴截距为a 所以a I 则E ka 变式1利用图4所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻 要求尽量减小实验误差 供选择的器材有 A 电流表A 0 0 6A B 电压表V1 0 3V C 电压表V2 0 15V D 滑动变阻器R1 0 20 E 滑动变阻器R2 0 200 F 定值电阻R0 1 G 开关一个 导线若干 1 实验中电压表应选用 滑动变阻器应选用 选填相应器材前的字母 答案 解析 图4 BD 解析由于干电池的电动势为1 5V 所以应选电压表B C的量程太大 误差太大 选用小的滑动变阻器便于操作 故选D 2 闭合开关 电压表和电流表均有示数 但是无论怎么移动滑动变阻器的滑片 电压表的读数变化都非常小 同学们讨论后 在原电路的基础上又加了一个定值电阻R0 问题得到解决 请你在方框内画出改进后的电路图 答案 解析 某位同学记录了6组数据 对应的点已经标在坐标纸上 在图5坐标纸上画出U I图线 根据所画图线可得出干电池的电动势E V 内电阻r 结果均保留两位有效数字 图5 答案见解析图 1 5 0 14 0 13 0 18均可 解析电路图如图甲所示 U I图线如图乙所示 图象的纵截距表示电源电动势 故有E 1 5V 所以内阻为r 1 0 14 变式2利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻 要求尽量减小实验误差 1 应该选择的实验电路是图6中的 选填 甲 或 乙 答案 解析 图6 甲 解析干电池内阻相对一般电流表内阻而言较小 为减小电流表分压带来的系统误差 故应选甲 2 现有电流表 0 0 6A 开关和导线若干 以及以下器材 A 电压表 0 15V B 电压表 0 3V C 滑动变阻器 0 50 D 滑动变阻器 0 500 实验中电压表应选用 滑动变阻器应选用 选填相应器材前的字母 答案 解析 BC 解析干电池电动势约为1 5V 电压表选B可减小读数误差 滑动变阻器应选C 若选D 由于总阻值较大 则滑片滑动时移动范围小 不便调节 3 某位同学记录的6组数据如表所示 其中5组数据的对应点已经标在图7 请标出余下一组数据的对应点 并画出U I图线 答案 解析 图7 答案如图所示 解析图线应为直线 作图时使尽量多的点在线上 不在线上的点应均匀分布在线的两侧 误差较大的点舍去 4 根据 3 中所画图线可得出干电池的电动势E V 内电阻r 答案 解析 1 50 1 49 1 51均可 0 83 0 81 0 85均可 解析由U E Ir可得图象上的纵轴截距E 1 50V 斜率的绝对值r 0 83 5 实验中 随着滑动变阻器滑片的移动 电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化 下列示意图中正确反映P U关系的是 答案 解析 变式3手机 电脑等电器已经普及到人们的日常生活中 这些电器都要用到蓄电池 某同学利用下列器材测定一节蓄电池的电动势和内阻 蓄电池的电动势约为3V A 量程是0 6A 内阻约为0 5 的电流表 B 量程是3V 内阻是6k 的电压表 C 量程是15V 内阻是30k 的电压表 D 阻值为0 1k 额定电流为0 5A的滑动变阻器 E 阻值为0 10 额定电流为2A的滑动变阻器 F 定值电阻4 额定功率4W G 开关S一个 导线若干 1 为了减小实验误差 电压表应选择 填器材代号 图8中的导线应连接到处 填 或 改变滑动变阻器阻值的时候 为了使电压表和电流表的读数变化比较明显 滑动变阻器应选择 填器材代号 答案 解析 图8 B E 解析蓄电池的电动势约为3V 电压表C的量程太大 选电压表B 导线接 处 与电池串联的定值电阻阻值已知 有利于准确测出电池的内阻 电流表量程为0 6A 由R 得回路中的总电阻不能小于5 滑动变阻器D总阻值太大 操作不方便 滑动变阻器选E 2 用 1 问中的实验电路进行测量 读出电压表和电流表的读数 画出对应的U I图线如图9所示 由图线可得该蓄电池的电动势E V 内阻r 结果保留两位有效数字 答案 解析 图9 3 2 1 3 解析由图线在纵轴上的截距可得蓄电池的电动势E 3 2V 图线斜率的绝对值 k 5 3 减去与电池串联的定值电阻的阻值4 可得电池的内阻r 1 3 例2 2017 天津理综 9 3 某探究性学习小组利用如图10所示的电路测量电池的电动势和内阻 其中电流表A1的内阻r1 1 0k 电阻R1 9 0k 为了方便读数和作图 给电池串联一个R0 3 0 的电阻 答案 解析 命题点二实验拓展创新 能力考点师生共研 图10 按图示电路进行连接后 发现aa bb 和cc 三条导线中 混进了一条内部断开的导线 为了确定哪一条导线内部是断开的 将电键S闭合 用多用电表的电压挡先测量a b 间电压 读数不为零 再测量a a 间电压 若读数不为零 则一定是导线断开 若读数为零 则一定是导线断开 aa bb 解析用电压挡检测电路故障 电压表的表头是电流计 原电路有断路 回路中无电流 将电压表接在a b 间后有示数 说明电路被接通 即a b 间有断路故障 再测量a a 间电压 电压表读数不为零 说明断路故障的范围被缩小到a a 间 则一定是aa 导线断开 若读数为零 则说明电路仍未被接通 电路故障一定是bb 导线断开 排除故障后 该小组顺利完成实验 通过多次改变滑动变阻器触头位置 得到电流表A1和A2的多组I1 I2数据 作出图象如图11 由I1 I2图象得到电池的电动势E V 内阻r 答案 解析 图11 1 41 1 36 1 44 0 5 0 4 0 6均可 解析根据闭合电路的欧姆定律得E I1 R1 r1 I1 I2 R0 r I1 I2 上式可简化为E I1 R1 r1 I2 R0 r 读出两点坐标 60mA 0 12mA 和 260mA 0 05mA 代入方程解得 电动势E 1 41V 内阻r 0 5 均可 变式4某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内阻 A 待测干电池一节 电动势约为1 5V 内阻约为几欧姆B 直流电压表V 量程为3V 内阻非常大C 定值电阻R0 150 D 电阻箱RE 导线和开关 根据如图12甲所示的电路连接图进行实验操作 多次改变电阻箱的阻值 记录每次电阻箱的阻值R和电压表的示数U 在 R坐标系中描出的坐标点如图乙所示 图12 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 答案 解析 2 在图乙坐标纸上画出 R关系图线 答案 解析 答案见解析图 解析作图如图所示 3 根据图线求得斜率k V 1 1 截距b V 1 保留两位有效数字 答案 解析 4 4 10 3 4 2 10 3 4 6 10 3均可 0 70 0 69 0 71均可 解析根据图线求得斜率k V 1 1 4 4 10 3V 1 1 截距b 0 70V 1 4 根据图线求得电源电动势E V 内阻r 保留三位有效数字 答案 解析 1 52 1 45 1 55均可 9 09 7 50 10 5均可 变式5某同学设想运用如图13甲所示的实验电路 测量未知电阻Rx的阻值 电流表A的内阻和电源 内阻忽略不计 的电动势 实验过程中电流表的读数始终符合实验要求 答案 解析 1 为了测量未知电阻Rx的阻值 他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至 填 最大 或 最小 然后闭合开关K1 将开关K2拨至1位置 调节R2使电流表A有明显读数I0 接着将开关K2拨至2位置 保持R2不变 调节R1 当调节R1 34 2 时 电流表A读数仍为I0 则该未知电阻的阻值Rx 图13 最大 34 2 解析为了保护电路 需要将电阻箱的阻值都调至最大 因为两种情况下电流表示数相同 Rx和R1等效 所以Rx R1 34 2 2 为了测量电流表A的内阻RA和电源 内阻忽略不计 的电动势E 他将R1的阻值调到R1 1 5 R2调到最大 将开关K2拨至2位置 闭合开关K1 然后多次调节R2 并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I 最后根据记录的数据 他画出了如图乙所示的图象 根据你所学的知识和题中所给字母写出该图象对应的函数表达式为 利用图象中的数据可求得 电流表A的内阻RA 电源 内阻忽略不计 的电动势E V 答案 解析 0 5 4