2019高考物理一輪復習 第八章 恒定電流 實驗10 測定電源的電動勢和內(nèi)阻課件 新人教版.ppt

實驗10測定電源的電動勢和內(nèi)阻 一 實驗目的測定電源的電動勢和內(nèi)阻 二 實驗原理 三 實驗器材電池 被測電源 電壓表 電流表 滑動變阻器 開關 導線 坐標紙 鉛筆 四 實驗步驟1 按實驗電路圖所示連接電路 2 把變阻器的滑片移動到使接入電路阻值最大的一端 3 閉合開關 調(diào)節(jié)變阻器 記錄幾組I U值 填入表格中 4 斷開開關 拆除電路 整理好器材 五 數(shù)據(jù)處理方法一 列方程組求解電動勢和內(nèi)阻的大小 根據(jù)以上三組方程分別求出E r 再取其平均值作為電源的電動勢E和內(nèi)阻r 方法二 用作圖法處理數(shù)據(jù) 如圖所示 1 圖線與縱軸交點為E 六 誤差分析1 偶然誤差 1 電表讀數(shù)不準引起誤差 2 圖象法求E和r時作圖不準確 2 系統(tǒng)誤差 1 若采取電流表外接法 由于電壓表分流造成電動勢和內(nèi)阻的測量值均偏小 2 若采取電流表內(nèi)接法 由于電流表分壓 造成內(nèi)阻的測量值偏大 七 注意事項1 選用舊電池 為了使電路的路端電壓變化明顯 電池的內(nèi)阻宜大些 可選用已使用過一段時間的電池 2 電流不要過大 讀數(shù)要快 干電池在大電流放電時 電動勢E會明顯下降 內(nèi)阻r會明顯增大 因此 實驗中不要將I調(diào)得過大 讀電表要快 每次讀完立即斷電 3 逐差法求E r 要測出不少于6組I U數(shù)據(jù) 且變化范圍要大些 用方程組求解時 要將測出的I U數(shù)據(jù)中 第1和第4為一組 第2和第5為一組 第3和第6為一組 分別解出E r值再求平均值 4 合理選擇標度 為使圖線分布空間大 如圖所示 縱坐標可以不從零開始 則圖線和橫軸的交點不再是短路電流 電源的內(nèi)阻不能 命題點一 命題點二 命題點三 實驗原理與操作例1 2016 四川卷 用如圖所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻 實驗器材 待測電源 電動勢約3V 內(nèi)阻約2 保護電阻R1 阻值10 和R2 阻值5 滑動變阻器R 電流表A 電壓表V 開關S 導線若干 命題點一 命題點二 命題點三 實驗主要步驟 將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大 閉合開關 逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值 記下電壓表的示數(shù)U和相應電流表的示數(shù)I 以U為縱坐標 I為橫坐標 作U I圖線 U I都用國際單位 求出U I圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a 回答下列問題 1 電壓表最好選用 電流表最好選用 A 電壓表 0 3V 內(nèi)阻約15k B 電壓表 0 3V 內(nèi)阻約3k C 電流表 0 200mA 內(nèi)阻約2 D 電流表 0 30mA 內(nèi)阻約2 命題點一 命題點二 命題點三 2 滑動變阻器的滑片從左向右滑動 發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大 兩導線與滑動變阻器接線柱連接情況是 A 兩導線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱B 兩導線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱C 一條導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱 另一條導線接在電阻絲左端接線柱D 一條導線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱 另一條導線接在電阻絲右端接線柱 3 選用k a R1和R2表示待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的表達式E r 代入數(shù)值可得E和r的測量值 命題點一 命題點二 命題點三 答案 1 AC 2 C 3 kak R2解析 1 因電源電動勢為3V 且電壓表內(nèi)阻越大 系統(tǒng)誤差越小 所以電壓表選A 通過電流表的最大電流約為 176 5mA 所以電流表選C 2 滑動變阻器的滑片從左向右滑動 發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大 說明滑動變阻器連入電路的電阻絲長度在增長 故滑片P左側(cè)電阻絲連入電路 所以一條導線接在電阻絲左端接線柱 另一條導線接在滑動變阻器金屬桿兩端中的任意一端接線柱都可 選項C正確 3 由閉合電路歐姆定律E U I r R2 可得U E I r R2 由題意U 0時 I a 且r R2 k 所以得E ka r k R2 思維點撥此實驗是教材上的測量電源的電動勢和內(nèi)阻實驗的改進實驗 與教材實驗不同的地方就是加了兩個保護電阻 儀器的選擇要考慮實驗的誤差因素 比如此實驗產(chǎn)生誤差的是電壓表的分流作用 故選擇電壓表時要盡量用內(nèi)阻較大的電壓表 命題點一 命題點二 命題點三 數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2小明利用如圖甲所示的實驗裝置測量一干電池的電動勢和內(nèi)阻 甲 1 圖甲中電流表的示數(shù)為A 命題點一 命題點二 命題點三 2 調(diào)節(jié)滑動變阻器 電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù) 在圖乙的方格紙上作出U I圖線 乙 命題點一 命題點二 命題點三 由圖線求得 電動勢E V 內(nèi)阻r 3 實驗時 小明進行了多次測量 花費了較長時間 測量期間一直保持電路閉合 其實 從實驗誤差考慮 這樣的操作不妥 因為 答案 1 0 44 2 U I圖線見解析1 61 1 59 1 63都算對 1 24 1 22 1 26都算對 3 通電時間較長會使干電池的電動勢和內(nèi)阻發(fā)生變化 導致實驗誤差增大解析 1 電流表選用量程為0 0 6A 分度值為0 02A 則其讀數(shù)為0 44A 命題點一 命題點二 命題點三 2 坐標系選擇合適的標度 根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點作出的U I圖線如圖所示 圖線與縱軸交點為1 61V 故E 1 61V 由圖線的斜率 1 24知 電池內(nèi)阻為1 24 注意此處不要用圖象與縱軸交點值除以與橫軸交點值 3 長時間保持電路閉合 電池會發(fā)熱 電池內(nèi)阻會發(fā)生變化 干電池長時間放電 也會引起電動勢變化 導致實驗誤差增大 命題點一 命題點二 命題點三 本實驗的系統(tǒng)誤差是由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導致的誤差 1 如圖甲所示 在理論上E U IV IA r 其中電壓表示數(shù)U是準確的電源兩端電壓 而實驗中忽略了通過電壓表的電流IV而形成誤差 而且電壓表示數(shù)越大 IV越大 當電壓表示數(shù)為零時 IV 0 IA I短 短路電流測量值 真實值 如圖乙所示 可知E測 E真 r測 r真 命題點一 命題點二 命題點三 2 若采用如圖丙所示的電路 IA為電源電流真實值 理論上有E U UA IAr 其中UA不可知而造成誤差 而且電流表示數(shù)越大 UA越大 當電流為零時 UA 0 電壓為準確值 等于E 如圖丁所示 可知E測 E真 r測 r真 命題點一 命題點二 命題點三 測電源電動勢的其他方法方法1安 阻法 1 實驗原理用一個電流表和電阻箱測量 電路如圖所示 測量原理為E I1 R1 r E I2 R2 r 由此可求出E和r 此種方法使測得的電動勢無偏差 內(nèi)阻偏大 若已知電流表A的阻值可消除測內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差 命題點一 命題點二 命題點三 2 圖象法處理數(shù)據(jù) 命題點一 命題點二 命題點三 例3某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池 該同學想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)阻r 但是從實驗室只借到一個開關 一個電阻箱 最大阻值為999 9 可當標準電阻用 一只電流表 量程Ig 0 6A 內(nèi)阻rg 0 1 和若干導線 1 請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)阻r的要求 設計圖甲中器材的連接方式 把它們連接起來 命題點一 命題點二 命題點三 2 閉合開關 逐次改變電阻箱的阻值R 讀出與R對應的電流表的示數(shù)I 并作記錄 當電阻箱的阻值R 2 6 時 其對應的電流表的示數(shù)如圖乙所示 處理實驗數(shù)據(jù)時 首先計算出每個電流值I的倒 量對應的坐標點 請你將與圖乙實驗數(shù)據(jù)對應的坐標點也標注在圖丙上 命題點一 命題點二 命題點三 3 在圖上把描繪出的坐標點連成圖線 丙 4 根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E V 內(nèi)阻r 命題點一 命題點二 命題點三 答案 1 2 3 見解析 4 1 52 1 46 1 54 0 3 0 25 0 35 解析 1 把各器件直接串聯(lián)即可 2 當R 2 6 時 由題圖乙可知I 0 5A 2A 1 坐標為 2 2 6 命題點一 命題點二 命題點三 3 圖線是一條傾斜的直線 連線時不能連成折線 為減小偶然誤差 個別偏離太遠的點舍去 4 由閉合電路的歐姆定律得E I R r rg 則R r rg 故圖線的斜率k表示電池電動勢E的大小 縱軸截距的絕對值表示 r rg r 0 3 0 25 0 35 均正確 命題點一 命題點二 命題點三 方法2伏 阻法 1 實驗原理用一個電壓表和電阻箱測量 電路如圖所示 測量原理為 內(nèi)阻均偏小 2 圖象法處理數(shù)據(jù) 命題點一 命題點二 命題點三 例4某同學用如圖甲所示的電路測量兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢E和內(nèi)阻r R為電阻箱 干電池的工作電流不宜超過0 5A 實驗室提供的器材如下 電壓表 量程0 3V 內(nèi)阻約3k 電阻箱 阻值范圍0 999 9 開關 導線若干 甲乙 1 請根據(jù)圖甲的電路圖在圖乙中畫出連線 將器材連接成實驗電路 命題點一 命題點二 命題點三 2 實驗時 改變電阻箱R的值 記錄電壓表的示數(shù)U 得到若干組R U的數(shù)據(jù) 出電池組的電動勢E V 內(nèi)阻r 命題點一 命題點二 命題點三 3 關于這個實驗中存在的誤差以及減小誤差的各種方法 下列說法正確的是 A 電壓表的分流作用引起的誤差屬于偶然誤差B 該同學讀電壓表讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差C 本實驗用圖象法處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差D 如果將電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)就可以減小系統(tǒng)誤差 答案 1 如圖所示 2 2 86 2 85 2 87均可 6 07 6 06 6 08均可 3 CD 命題點一 命題點二 命題點三 電動勢E 2 86V 內(nèi)阻r 6 07 電壓表的分流作用引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差 選項A錯誤 該同學讀電壓表讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差 選項B錯誤 1 2017 青海城東區(qū)月考 用圖甲所示電路測量一個內(nèi)阻很小蓄電池的內(nèi)阻 除蓄電池開關 導線外 可供使用的器材還有 A 電壓表 量程3V B 電流表 量程0 6A C 電流表 量程3A D 定值電阻R0 阻值3 額定功率4W E 滑動變阻器R 阻值范圍0 5 額定電流為2A 1 電流表應選 選填器材前的字母序號 2 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出U I圖象 如圖乙所示 蓄電池的電動勢E V 內(nèi)阻r 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 3 采用該方法測得的電動勢跟真實值比 內(nèi)電阻跟真實值比 均選填 偏大 偏小 或 相等 答案 1 B 2 2 00 33 3 偏小偏小 3 由于電壓表的分流作用 電流的測量值小于真實值 電源的U I圖象如圖所示 由圖象可知 電源電動勢的測量值小于真實值 電源內(nèi)阻的測量值小于真實值 2 2017 天津卷 某探究性學習小組利用如圖甲所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻 其中電流表A1的內(nèi)阻r1 1 0k 電阻R1 9 0k 為了方便讀數(shù)和作圖 給電池串聯(lián)一個R0 3 0 的電阻 1 按圖示電路進行連接后 發(fā)現(xiàn)aa bb 和cc 三條導線中 混進了一條內(nèi)部斷開的導線 為了確定哪一條導線內(nèi)部是斷開的 將開關S閉合 用多用電表的電壓擋先測量a b 間電壓 讀數(shù)不為零 再測量a a 間電壓 若讀數(shù)不為零 則一定是導線斷開 若讀數(shù)為零 則一定是導線斷開 2 排除故障后 該小組順利完成實驗 通過多次改變滑動變阻器滑片位置 得到電流表A1和A2的多組I1 I2數(shù)據(jù) 作出圖象如圖乙 由I1 I2圖象得到電池的電動勢E V 內(nèi)阻r 答案 1 aa bb 2 1 4 1 36 1 44均可 0 5 0 4 0 6均可 解析 1 用多用電表的電壓擋先測量a b 間電壓 讀數(shù)不為零 可知a b 間存在斷路 若測量a a 間電壓 讀數(shù)不為零 則aa 段存在斷路 反之bb 段存在斷路 2 根據(jù)題中電路圖可得E I1 r1 R1 I1 I2 r R0 聯(lián)立上式 代入數(shù)值解得E 1 4V r 0 5 3 某同學為了測量一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻 從實驗室找到以下器材 一個滿偏電流為100 A 內(nèi)阻為2500 的表頭 一個開關 兩個電阻箱 0 999 9 和若干導線 1 由于表頭量程偏小 該同學首先需將表頭改裝成量程為50mA的電流表 則應將表頭與電阻箱 選填 串聯(lián) 或 并聯(lián) 并將該電阻箱阻值調(diào)為 2 接著該同學用改裝的電流表對電池的電動勢及內(nèi)阻進行測量 實驗電路如圖甲所示 通過改變電阻R測量相應的電流I 且作相關計算后一并記錄如下表 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 圖乙中已描繪出四個點 請將第5 6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖乙中 并畫出IR I圖線 乙 根據(jù)圖線可得電池的電動勢E是V 內(nèi)阻r是 答案 1 并聯(lián)5 0 2 作IR I圖線 如解析圖所示 1 532 0解析 1 要將電流表量程擴大 需要并聯(lián)電阻 由并聯(lián)電路特點 IgRg I Ig R并 將I 50mA Ig 100 A Rg 2500 代入解得R并 5 0 2 作IR I圖線 如圖所示 根據(jù)實驗電路知 IR表示電源的路端電壓 I表示電路的電流 故IR I圖線的縱軸截距即為電池的電動勢 則E 1 53V 圖線斜率的絕對值減去改裝后的電流表阻值即為電池的內(nèi)阻r 2 0 4 用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組 電動勢約4 5V 內(nèi)阻約1 的電動勢和內(nèi)阻 除待測電池組 開關 導線外 還有下列器材供選用 A 電流表 量程0 0 6A 內(nèi)阻約1 B 電流表 量程0 3A 內(nèi)阻約0 2 C 電壓表 量程0 3V 內(nèi)阻約30k D 電壓表 量程0 6V 內(nèi)阻約60k E 滑動變阻器 0 1000 額定電流0 5A F 滑動變阻器 0 20 額定電流2A 1 為了使測量結(jié)果盡量準確 電流表應選用 電壓表應選用 滑動變阻器應選用 均填儀器的字母代號 2 如圖為正確選擇儀器后 連好的部分電路 為了使測量誤差盡可能小 還需在電路中用導線將和相連 和相連 和相連 均填儀器上接線柱的字母代號 3 實驗時發(fā)現(xiàn)電流表壞了 于是不再使用電流表 剩余儀器中僅用電阻箱替換滑動變阻器 重新連接電路 仍能完成實驗 實驗中讀出幾組電阻箱的阻值R和對應電壓表的示數(shù)U 用圖象法處理采集到的數(shù)據(jù) 為在直角坐標系中得到的函數(shù)圖象是一條直線 則可以為縱坐標 以為橫坐標 解析 1 因三節(jié)干電池的電動勢約為4 5V 故電壓表應選D 因干電池放電電流不宜超過0 5A 故電流表應選A 由電壓表和電流表的測量范圍可知滑動變阻器選用F即可 2 本實驗的實驗電路如圖所示 所以還需要用導線將a與d相連 c與g相連 f與h相連 5 2017 湖南益陽調(diào)研 某實驗小組利用如下實驗器材測量干電池的電動勢和內(nèi)阻 A 待測干電池兩節(jié) 每節(jié)電池電動勢約為1 5V 內(nèi)阻約幾歐姆B 直流電壓表V1 V2 內(nèi)阻約為3k C 阻值為5 的定值電阻R0D 滑動變阻器R 最大阻值為RmE 導線和開關 1 根據(jù)下面的電路原理圖完成電路實物圖的連接 2 實驗中移動滑動變阻器的滑片 讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)如下表 請在下面的坐標紙中描繪出U1 U2圖象 3 根據(jù)描繪出的U1 U2圖象 求得兩節(jié)干電池的總電動勢E 總內(nèi)阻r 計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 答案 1 實物連接如圖所示 2 U1 U2圖象如圖所示 3 3 0V2 5