2019年高考物理总复习 第八章 恒定电流 实验十 测定电源的电动势和内阻课件 教科版.ppt

实验十测定电源的电动势和内阻 实验基础 核心探究 实验基础解读实验 萃取精华 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 核心探究通法悟道 拓宽思路 探究点一基础性实验 典例1 2015 江苏卷 10 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 图中电流表的示数为A 解析 1 电流表所用量程为0 0 6A 其分度值为0 02A 其示数为0 4A 2 0 02A 0 44A 答案 1 0 44 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 中作出U I图线 由图线求得 电动势E V 内阻r 答案 2 U I图线见解析1 60 1 58 1 62都算对 1 2 1 18 1 26都算对 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 答案 3 见解析 解析 3 干电池长时间使用后 电动势和内阻会发生变化 导致实验误差增大 反思总结电流表的读数方法及图像处理 1 由于电流表0 6A量程的最小刻度是0 02A 故不用估读到最小刻度的下一位 2 注意U I图像的U坐标轴一般不是从零刻度开始 这样内阻r只能用r 计算 不能由r 计算 题组冲关 1 2017 河南郑州第三次质检 实验小组要测量一个电池组的电动势E和内阻r 并测量保护电阻的阻值Rx 已知电池组的电动势约为6V 电池内阻和待测电阻阻值均约为几十欧 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V1和V2 量程均为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 某同学设计的实验过程如下 实验电路图如图 甲 所示 正确连接电路 将变阻器R接入电路的阻值调到最大 闭合开关S 逐渐减小变阻器R的阻值 测量并记录多组电压表和电流表的数据U1 U2 I 根据上面信息 回答下列问题 1 实验中电流表应选用 滑动变阻器应选用 解析 1 由题意可知 电池组电动势约为6V 而电阻约为几十欧姆 为了保证实验的安全 电流表应选择A2 由电路图可知 滑动变阻器起调节电流的作用 5 的电阻小于待测电阻较多 故只能选择R2 答案 1 A2R2 2 如图 乙 是根据步骤 的测量数据作出的U1 I图像 由图像可知 电源电动势E V 电源内阻r 结果均保留两位有效数字 答案 2 5 925 3 用U1 U2 I表示待测保护电阻的阻值为Rx 考虑电表内阻对测量结果的影响 实验中待测电阻的测量值与真实值相比 选填 偏小 偏大 或 相等 答案 3 偏大 1 该小组成员先直接用多用电表粗测该电池电动势 用2 5V量程读数如图 甲 所示 则该电动势的读数为V 测量时多用电表的红表笔应该与电池的 填 正 或 负 极相连 2 2018 江苏南京模拟 某研究性学习小组欲测量一节干电池的电动势和内阻 答案 1 1 45正 解析 1 在题图 甲 中可读出该电动势为1 50V 测量时多用表的红表笔应该与电池的正极相连 2 接着小组成员按如图 乙 原理图测量电源电动势E和内阻r R0 2 5 为定值保护电阻 电压表内阻较大 单位长度电阻r0 0 20 cm的电阻丝ac上标有长度刻度 3 请根据原理图连接图 丙 中的实物图 答案 3 图见解析 解析 3 电路接线如图 4 闭合开关S 记录ab的长度L和电压表V的示数U 滑动b点改变ab的长度L 测得6组L和U值 并算出对应的值 写出U与L E r R0 r0的关系式 答案 5 1 50 1 43 1 54均可 0 50 0 35 0 65均可 5 图 丁 中的 是已标出的实验数据所表示的点 根据图线算出电源电动势E V 内阻r 计算结果保留到小数点后两位 探究点二创新性实验 高考创新实验例析 典例2 2014 全国 卷 23 利用如图 a 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 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 b 所示 读出数据 完成下表 答 3 在图 c 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 答案 2 0 1109 09 3 1 06 0 解析 2 电流表每小格表示4mA 因此电流表读数是0 110A 倒数是9 09A 1 3 根据给出的点 画出一条直线 如图所示 得出斜率k 1 0A 1 1 截距b 6 0A 1 4 根据图线求得电源电动势E V 内阻r 答案 4 3 01 0 创新 改进点分析 1 实验器材的改进 利用内阻已知的电流表和电阻箱测电源的电动势和内阻 2 数据处理的创新改进 利用 R图像的斜率和截距求E和r 典例3 2017 天津卷 9 某探究性学习小组利用如图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 1 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 将开关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 答案 1 aa bb 解析 1 根据U IR 导线电阻R等于零 所以良好的同一根导线上任何两点都不会存在电势差 若一根导线两端有电势差 则导线断开 据此可推断出导线是完整的还是断开的 2 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 作出图像如图 由I1 I2图像得到电池的电动势E V 内阻r 答案 2 1 4 1 36 1 44均可 0 5 0 4 0 6均可 创新 改进点分析 1 实验方案的改进 利用内阻已知的电流表A1 求出并联电路两端的电压 电流表A2的示数近似看成干路电流 2 数据处理的创新 纵轴截距与 R1 r1 的乘积表示电动势 根据图线斜率的绝对值可求出电池内阻 模拟创新实验冲关 1 2017 四川成都第四次联考 在2017上海国际车展上 展出了大量新能源车型 据统计在车展期间 展出的新能源车型达159台之多 其中纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车 它利用蓄电池作为储能动力源 通过电池向电动机提供电能 驱动电动机运转 从而推动汽车行驶 为研究车用电瓶 某兴趣小组将一块旧的车载电瓶充满电 准备利用下列器材测量电瓶的电动势和内阻 A 待测电瓶 电动势约为3V 内阻约几欧姆B 直流电压表V1 V2 量程均为3V 内阻约为3k C 定值电阻R0 阻值未知 D 滑动变阻器R 最大阻值为Rm 阻值已知 E 导线和开关 1 请利用以上器材 设计一个电路 完成对待测电瓶的电动势和内阻的测量 解析 1 因无电流表 故可用定值电阻与电压表配合来得到电流 电路如图所示 答案 1 图见解析 2 实验之前 需要利用该电路图测出定值电阻R0的阻值 方法是先把滑动变阻器R调到接入电路最大阻值Rm 再闭合开关 电压表V1和V2的读数分别为U10 U20 则R0 用U10 U20 Rm表示 3 实验中移动滑动变阻器触头 读出电压表V1和V2的多组数据U1 U2 描绘出U1 U2图像如图所示 图中直线斜率为k 与横轴的截距为a 则电瓶的电动势E 内阻r 用k a R0表示 创新 改进点分析 1 实验器材的改进 利用两个电压表和定值电阻来测量电源的电动势和内阻 2 数据处理的创新改进 获得函数与U1 U2图像 利用斜率和截距求解 2 2018 陕西西安模拟 如图 甲 是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图 图中S为开关 R为滑动变阻器 固定电阻R1和A1内阻之和为10000 比r和滑动变阻器的总电阻大得多 A2为理想电流表 1 按电路原理图在图 乙 虚线框内各实物图之间画出连线 解析 1 由原理图可知 电路为基本的限流接法 连线如图所示 答案 1 图见解析 2 在闭合开关S前 将滑动变阻器的滑动端c移动至 选填 a端 中央 或 b端 3 闭合开关S 移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置 读出电流表A1和A2的示数I1和I2 多次改变滑动端c的位置 得到的数据为在如图所示的坐标纸上 以纵坐标为I1 横坐标为I2画出所对应的图线 答案 2 b端 3 图见解析 解析 2 为保证安全 开始时滑动变阻器接入电路的阻值应接到最大值 故应接b端 3 将各点依次描出 连线如图所示 4 利用所得图线求得电源的电动势E V 内阻r 保留两位小数 5 该电路中电源输出的短路电流Im A 保留两位有效数字 答案 4 1 490 60 5 2 5 创新 改进点分析 1 实验方案的创新改进 无电压表 用电流表和定值电阻配合获得电压 2 数据处理的创新改进 用I1 I2图像代替U I图像