2019版高考物理一轮复习 实验九 测定电源的电动势和内阻课件.ppt

实验九 测定电源的电动势和内阻 1 实验原理 E Ir 电动势E 内阻r 在闭合电路中 由闭合电路的欧姆定律可得电源的电动势E 内阻r 路端电压U 电流I存在的关系为U E r在电路中不随外电阻R的变化而改变 测量原理图如图S9 1所示 采用改变外电阻 可测得一系列I和U的值 至少6组 然后再在U I图象中描点作图 所得直线与纵轴的交点即为 图线斜率的绝对值为 这种方法叫伏安法 用到电流表 和电压表 图S9 1 2 实验步骤 1 电流表用0 6A量程 电压表用3V量程 按图S9 1连 接好电路 2 把变阻器的滑片移到使阻值最大的一端 3 闭合开关 调节变阻器 使电流表有明显的示数 记录一组数据 I U 用同样方法测量几组I U数值 记录在表格中 4 断开开关 整理器材 5 处理数据 用公式法或作图法求出电源的电动势和内阻 的阻值 3 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 些 选用已使用过一段时间的干电池 大 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 读电表示数要快 每次读完应立即断电 3 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 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 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 这样可使偶然误差得到部分抵消 提高精确度 5 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 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 内阻r 即 方法二 用图象法处理数据在坐标纸上以路端电压U为纵轴 干路电流I为横轴建立U I坐标系 在坐标平面内描出各组 I U 值所对应的点 然后尽量多地通过这些点作一条直线 不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧 则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小 一次函数的纵轴截距 直线斜率的绝对值即为电池的 考点1考向1 实验原理与操作测干电池的电动势和内阻 典题1 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 甲 乙 图S9 2 1 应该选择的实验电路是图S9 2中的 填 甲 或 乙 2 现有电流表 0 0 6A 滑动变阻器 0 50 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 实验中电压表应选用 填相应器材前的字母 解析 1 根据U E Ir测量电源电动势和内阻时 需要测出多组对应的路端电压U和干路电流I 电压表和电流表内阻的影响会造成实验误差 电源内阻较小 所以电流表分压影响较大 因此应选择甲电路 2 一节干电池的电动势为1 5V 因此电压表选量程为0 3V的 选B 答案 1 甲 2 B 考向2 测水果电池的电动势和内阻 典题2 某课外活动小组自制了西红柿电池组 现在要测量该西红柿电池组的电动势和内阻 电动势约2V 内阻约一千欧姆 实验室现有如下器材 多用电表 欧姆挡 1 10 100 1k 直流电流挡 0 0 5mA 0 1mA 0 10mA 0 100mA 直流电压挡 0 0 5V 0 2 5V 0 10V 0 50V 0 250V 0 500V 电压表 0 3V 0 15V 电流表 0 0 6A 0 3A 滑动变阻器 R1 0 10 R2 0 2000 开关及导线 1 为了用伏安法更精确地测量西红柿电池组的电动势和内阻 应选 测电压 选 测电流 前两空均填电表名称和所选量程 滑动变阻器应选 填滑动变阻器符号 2 请设计方案 在图S9 3上进行实物连接 图S9 3 解析 1 根据电源电动势为2V可知 应选电压表的0 3V量程测电压 根据闭合电路欧姆定律可求出通过电源的最大电流小于2mA 所以应选多用电表直流电流挡0 1mA测电流 滑动变阻器应采用限流式接法 应选择与待测电源内阻接近的滑动变阻器R2 2 根据题意 滑动变阻器应采用限流式接法 由于电源内阻较大 所以相对电源来说电流表应用内接法 实物连线图如图D34所示 答案 1 电压表 0 3V 多用电表直流电流挡0 1mA R2 2 如图D34所示 图D34 方法技巧 在选择实验电路时 也可根据内接法和外接法的选择方法去选择 只是现在的待测电阻是电源 如果电源内阻很小就用相对于电源的外接法 如果电源内阻很大就用相对于电源的内接法 滑动变阻器用的是限流法 要想调节方便 还能大范围调节 需要滑动变阻器的电阻比电源内阻大几倍即可 考点2 数据处理 典题3 小明利用如图S9 4所示的实验装置测量一节干电池的电动势和内阻 图S9 4 1 图S9 4中电流表的示数为 A 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S9 5中作出U I图线 图S9 5 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 电流表选的是0 0 6A量程 读数时以下面的刻 度为准 故读数为0 44A 2 在方格纸上取合适的标度 使图象尽量多地分布在整个坐标纸上 图象与纵轴的交点对应读数为电动势的值 图象斜率的绝对值就是内阻 答案 1 0 44 2 如图D35所示 1 60 1 58 1 62均正确 1 2 1 18 1 26均正确 3 干电池长时间使用后 电动势和内阻会发生变化 导致实验误差增大图D35 考点3 误差分析 典题4 为测一节干电池的电动势E和内阻r 某同学设计了如图S9 6甲所示的实验电路 已知电流表内阻与电源内阻相差不大 甲 乙 图S9 6 1 连接好实验电路 开始测量之前 滑动变阻器R的滑片 P应调到 填 a 或 b 端 2 闭合开关S1 S2接位置1 改变滑片P的位置 记录多 组电压表和电流表示数 3 重复 1 操作 闭合开关S1 S2接位置2 改变滑片P的 位置 记录多组电压表和电流表示数 4 建立U I坐标系 在同一坐标系中分别描点作出S2接位 置1 2时图象如图乙所示 S2接1时的U I图线是图乙中的 填 A 或 B 线 每次测量操作都正确 读数都准确 由于S2接位置1 电压表的分流作用 S2接位置2 电流表的分压作用 分别测得的电动势和内阻与真实值不相等 则由图乙中的A和B图线 可得电动势和内阻的真实值 E V r 解析 1 为保护电流表 实验开始前 应将滑片P置于电 阻最大的a端 4 当S2接1位置时 可把电压表与电源看做一个等效电源 根据闭合电路欧姆定律E U断可知 电动势和内阻的测量值均小于真实值 所以作出的U I图线应是B线 测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差 原因是电压表的分流 当S2接2位置时 可把电流表与电源看做一个等效电源 根据闭合电路欧姆定律E U断可知电动势测量值等于真实值 U I图线应是A线 即 E真 UA 1 50V 由于S2接1位置时 U I图线的B线对应的短路电流为 I短 IB 所以 答案 1 a 4 B 1 50 1 50 测电源电动势和内阻的方法除了伏安法之外还有安阻法和伏阻法 考向1 安阻法 距即为电源的内阻的负值 直线的斜率即电源的电动势E 此方法叫安阻法 用电流表和电阻箱 如图S9 7所示 图S9 7 典题5 某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池 该同学想测量一下这个电池的电动势E和内阻r 但是从实验室只借到一个开关 一个电阻箱 最大阻值为999 9 可当标准电阻用 一只电流表 量程Ig 0 6A 内阻rg 0 1 和若干导线 1 请根据测定电动势E和内阻r的要求 设计如图S9 8 甲所示器件的连接方式 画线把它们连接起来 甲 丙 乙图S9 8 2 接通开关 逐次改变电阻箱的阻值R 读出与R对应的电流表的示数I 并作记录 当电阻箱的阻值R 2 6 时 其对应的电流表的示数如图乙所示 处理实验数据时 首先计算出每 据对应的坐标点也标注在图丙上 3 在图丙上把描绘出的坐标点连成图线 4 根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E V 内阻r 解析 1 先设计实验电路图 然后再根据电路图连线 由闭合电路欧姆定律E I R r 知 只要知道两组外电阻和电流值 就可以解出电源电动势和内阻 因此 如图D36所示 直接将可变电阻和电流表串联在电路中即可 图D36 2 由电表可读出此时电流为0 50A 则坐标为 2 2 6 3 剔除明显有误差的点 将其他点用平滑的曲线连接起 来 得到一条直线 如图D37所示 图D37 答案 1 如图D36所示 2 如图D37所示 3 如图D37所示 4 1 5 0 3 考向2 伏阻法 截距的倒数的乘积即为电源的内阻 此方法叫伏阻法 用电压表和电阻箱 如图S9 9所示 图S9 9 典题6 2015年山东济南二模 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 内阻约几欧姆 B 直流电压表 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S9 10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 甲 乙 图S9 10 2 如图D38所示 图D38 2 如图D38所示 3 0 0044 0 70 4 1 529 60