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.ppt

实验十测定电源的电动势和内阻 注意事项1 可选用旧电池 为了使电路的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 可选用已使用过一段时间的1号干电池 2 电流不要过大 读数要快 干电池在大电流放电时 电动势e会明显下降 内阻r会明显增大 因此 实验中不要将i调得过大 读电表要快 每次读完立即断电 3 计算法求e r 要测出不少于6组i u数据 且变化范围要大些 用方程组求解时 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 图2 误差分析1 用图象法求e和r时作图不准确 2 由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差 本实验中测量结果是 e测 e真 r测 r真 热点一教材原型实验 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 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 图3 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 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 1 ac 2 c 3 kak r2 2 由电路分析可知 若滑动变阻器的滑片向右滑动时电压表示数变大 则滑动变阻器接入电路部分阻值增大 选项c符合题意 变式训练1 某兴趣小组利用图4所示电路测定一组干电池的内阻r和一待测电阻的阻值rx 已知电池组的电动势约为6v 电池组内阻和待测电阻的阻值都约为10 且不超过10 可供选用的实验器材有 图4 a 电流表 量程0 300ma 内阻不计 b 电流表 量程0 3a 内阻不计 c 电压表 量程0 6v 内阻很大 d 电压表 量程0 15v 内阻很大 e 滑动变阻器r 阻值0 100 开关s一个 导线若干 该实验过程如下 1 在连接电路前 先选择合适的器材 电流表应选用 电压表应选用 填所选器材前的字母 2 按图4正确连接好电路后 将滑动变阻器的阻值调到最大 闭合开关 逐次调小其接入电路的阻值 测出多组u和i的值 并记录相应的数据 以u为纵轴 i为横轴 得到图5所示的图线 3 断开开关s 将rx改接在b c之间 a与b用导线直接相连 其他部分保持不变 重复步骤 2 得到另一条u i图线 其斜率的绝对值为k 4 根据上面实验数据结合图5可得 电池组的内阻r 用k和r表示待测电阻的关系式为rx 图5 解析 1 由图5可知 电流最大为300ma 为了保证实验的安全和准确 电流表应选择a 电源的电动势约为6v 故电压表应选择6v量程的c 答案 1 ac 4 10k r 热点二实验拓展创新方法1安 阻法实验原理 用一个电流表和电阻箱测量 电路如图6所示 测量原理为 e i1 r1 r e i2 r2 r 由此可求出e和r 此种方法使测得的电动势无偏差 内阻偏大 若已知电流表a的阻值可消除测内阻的系统误差 图6 方法2伏 阻法 1 实验原理 图7 2 图象法处理数据 如图8所示 图8 例2 2017 湖北省襄阳市高三调研 如图9所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图 已知电池组的电动势约3v 内阻约2 现提供的器材如下 a 电池组b 电压表v1 量程0 10v 内阻约10000 c 电压表v2 量程0 3v 内阻约10000 d 电阻箱r 0 99 9 e 定值电阻r1 20 f 定值电阻r2 1000 h 开关和导线若干 图9 1 如果要准确测量电源的电动势和内阻 电压表v应选择 选填 b 或 c 定值电阻r0应选择 选填 e 或 f 3 该实验测得的电动势与真实值相比 选填 偏大 偏小 或 不变 内阻的测量值与真实值相比 选填 偏大 偏小 或 不变 图10 解析 1 电压表v1的量程太大 使得电压表指针的偏角太小 测量误差太大 r2 1000 的定值电阻太大 使得电压表指针的偏角太小 且在改变电阻箱阻值时 电压表的示数变化不明显 故电压表选择c 定值电阻选择e a 电流表g 量程为30ma 内阻未知 b 电阻箱r 0 999 9 c 滑动变阻器r1 0 20 d 滑动变阻器r2 0 1k e 开关 导线若干f 电源e 电动势约10v 1 要完成实验 首先需测量电流表g的内阻 测量电流表g内阻的实验电路如图11所示 变式训练2 2017 山东省潍坊市高三统考 某兴趣小组要精确测定电源的电动势和内阻 他们找来了如下器材 将下述实验过程补充完整 a 选择器材 滑动变阻器r 应该选取 选填 r1 或 r2 b 连接好电路 r 的滑片应调到 选填 a 或 b 端 c 断开s2 闭合s1 调节r 使电流表g满偏 d 保持r 不变 闭合s2 调节电阻箱r的阻值 当r 10 时 电流表g的示数为20ma 如果认为闭合s2前后干路上电流不变 则电流表g的内阻rg 图11 图12 答案 1 r2a5 2 940 1 某同学利用如图13甲所示电路测量电源的电动势e和内阻r 可供选择的实验器材有 待测电源 电动势约6v 内阻约1 定值电阻ra 阻值10 和rb 阻值1 滑动变阻器r 最大阻值10 电流表 量程为0 0 6a 内阻约1 电压表 量程为0 5v 内阻约10k 开关s 导线若干 请回答下列问题 图13 1 图13甲为该同学设计的电路图的一部分 将电路图补充完整 2 图13甲中的r1应选 填 ra 或 rb 3 改变滑动变阻器接入电路的阻值 分别记下几组电压表的示数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图线如图乙所示 并求出u i图线在横轴上的截距a和在纵轴上的截距b 请选用待测电源电动势e 内阻r 定值电阻r1和r2 写出a b的表达式 a b 代入相应数值即可得e和r的测量值 解析 1 利用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的实验 电流表内阻与电源内阻相差不大 所以要把电流表内接 电路图如答图 2 由于滑动变阻器最大阻值只有10 电流表量程只有0 6a 所以需要串联的电阻r1应该选择阻值为10 的定值电阻ra 2 2017 天津理综 9 3 某探究性学习小组利用如图14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 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 图14 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15 由i1 i2图象得到电池的电动势e v 内阻r 图15 解析 用多用电表的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