高考物理大一轮总复习 专题精讲 实验九 测定电源的电动势和内阻课件.ppt

01主干回顾固基础 实验目的 1 测定电源的电动势和内阻 2 掌握用图象法求电动势和内阻 实验原理 1 实验依据闭合电路欧姆定律 2 实验电路 如图 3 e和r的求解 由u e ir 4 作图法数据处理 如图所示 图线与纵轴交点为电动势e 实验器材 电池 被测电源 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线 坐标纸 铅笔 实验步骤 1 电流表用0 6a量程 电压表用3v量程 按图所示连接好电路 2 把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端 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 用同样方法测量几组i u值 填入表格中 4 断开开关 拆除电路 整理好器材 数据处理 1 公式法取上表六组对应的u i数据 数据满足关系式u1 e i1r u2 e i2r u3 e i3r 让第1式和第4式联立方程 第2式和第5式联立方程 第3式和第6式联立方程 这样解得三组e r 取其平均值作为电池的电动势e和内阻r的大小 注意事项 1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻应选的大些 选用已使用过一段时间的干电池 2 在实验中不要将i调得过大 每次读完u和i的数据后应立即断开电源 以免干电池在大电流放电时极化现象严重 使得e和r明显变化 3 测出不少于6组i和u的数据 且变化范围要大些 用方程组求解时 类似于逐差法 要将测出的u i数据中 第1和第4组为一组 第2和第5组为一组 第3和第6组为一组 分别解出e r值再求平均值 4 在画u i图线时 要使尽可能多的点落在这条直线上 不在直线上的点应对称分布在直线两侧 不要顾及个别离开直线较远的点 以减小偶然误差 5 干电池内阻较小时 u的变化较小 此时 坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况 使下部大面积空间得不到利用 为此 可使纵坐标不从零开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始 横坐标i必须从零开始 如图乙所示 并且把纵坐标的比例放大 可使结果的误差减小 此时图线与横轴交点不表示短路电流 而图线与纵轴的截距仍为电动势 误差分析 1 偶然误差 1 由读数不准和电表线性不良引起误差 2 用图象法求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 系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差 1 如图甲所示 在理论上e u iv ia r 其中电压表示数u是准确的电源两端电压 而实验中忽略了通过电压表的电流iv而形成误差 而且电压表示数越大 iv越大 结论 当电压表示数为零时 iv 0 ia i短 短路电流测量值 真实值 e测 e真 2 若采用如图甲所示的电路 ia为电源电流真实值 理论上有e u ua iar 其中ua不可知 而造成误差 而且电流表示数越大 ua越大 当电流为零时 ua 0 电压为准确值 等于e 结论 e为真实值 i短测 i短真 它案设计 以上测量方法一般称为伏安法 测电源的电动势和内阻还有以下几种方法 1 安阻法用一个电流表和电阻箱测量 电路如图甲所示 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 但内阻偏大 2 伏阻法 3 粗测法 4 双伏法 02典例突破知规律 考点1仪器选择与误差分析典例透析用如图所示电路 测定一节干电池的电动势和内阻 电池的内阻较小 为了防止在调节滑动变阻器时造成短路 电路中用一个定值电阻r0起保护作用 除电池 开关和导线外 可供使用的实验器材还有 a 电流表 量程0 6a 3a b 电压表 量程3v 15v c 定值电阻 阻值1 额定功率5w d 定值电阻 阻值10 额定功率10w e 滑动变阻器 阻值范围0 10 额定电流2a f 滑动变阻器 阻值范围0 100 额定电流1a 那么 1 要正确完成实验 电压表的量程应选择 v 电流表的量程应选择 a r0应选择 的定值电阻 r应选择阻值范围是 的滑动变阻器 2 引起该实验系统误差的主要原因是 尝试解答 1 30 610 10 2 见解析 1 由于一节干电池的电动势为1 5v 故选量程为3v的电压表 估算电流时 考虑到干电池的内阻一般几欧左右 加上保护电阻 最大电流在0 5a左右 所以选量程为0 6a的电流表 由于电池内阻很小 保护电阻太大 会使得电流表 电压表取值范围小 造成的误差大 故取阻值为1 的定值电阻 滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了 故取0 10 的滑动变阻器 2 系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的 一般具有倾向性 总是偏大或者偏小 本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小 造成e测 e真 r测 r真 变式训练 在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中 实验电路图如图所示 1 多选 实验过程中 应选用哪个电流表和滑动变阻器 请填写选项前对应的字母 a 电流表a1 量程0 6a 内阻约0 8 b 电流表a2 量程3a 内阻约0 5 c 滑动变阻器r1 0 10 d 滑动变阻器r2 0 200 2 实验中要求电流表测量通过电池的电流 电压表测量电池两极的电压 根据图示的电路 电流表的示数 填 大于 小于 或 等于 通过电池的电流 3 若测量的是新干电池 其内阻比较小 当在较大范围内调节滑动变阻器时 电压表示数变化 填 明显 或 不明显 解析 实验时 干电池的放电电流不能太大 电流表选择量程0 6a的a1 滑动变阻器选择0 10 的r1 根据题图所示的电路 由于电压表的分流作用 电流表的示数小于通过电池的电流 若测量的是新干电池 则电池内阻比较小 画出的u i图线的斜率较小 当在较大范围内调节滑动变阻器时 电压表示数变化不明显 答案 1 ac 2 小于 3 不明显 考点2对实验原理及数据处理的考查典例透析 2013 浙江高考 采用如图所示的电路 测定电池的电动势和内阻 1 除了选用照片中的部分器材外 填选项 a 还需要电压表b 还需要电流表c 还需要学生电源d 不再需要其他器材 2 测量所得数据如下 用作图法求得电池的内阻r 3 根据第5次所测得的实验数据 求得电流表内阻ra 尝试解答 1 a 2 见解析 3 0 22 1 由电路图可知为伏安法测电池电动势和内阻的实验 因此还需要电压表 应选a 2 作图如下 由u e ir可知图线的斜率为内阻 即r 0 75 0 10 变式训练 2012 重庆高考 某中学生课外科技活动小组利用铜片 锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池 他们测量这种电池的电动势e和内阻r 并探究电极间距对e和r的影响 实验器材如图1所示 1 测量e和r的实验方案为 调节滑动变阻器 改变电源两端的电压u和流过电源的电流i 依据公式 利用测量数据作出u i图象 得出e和r 2 将电压表视为理想表 要求避免电流表分压作用对测量结果的影响 请在图1中用笔画线代替导线连接电路 3 实验中依次减小铜片与锌片的间距 分别得到相应果汁电池的u i图象如图2中 a b c d 所示 由此可知 在该实验中 随电极间距的减小 电源电动势 选填 增大 减小 或 不变 电源内阻 选填 增大 减小 或 不变 曲线 c 对应的电源电动势e v 内阻r 当外电路总电阻为2500 时 该电源的输出功率p mw 均保留三位有效数字 解析 1 根据闭合电路的欧姆定律可知 电源路端电压u 电源电动势e 电流以及内电阻r这几个物理量之间的关系是u e ir 2 为了避免电流的分压作用 电流表应该相对电源外接 也就是说 电压表要并联在电源两端 答案 1 u e ir 2 如图 3 不变增大0 975v478 0 268 考点3用电阻箱 伏特表和电阻箱电流表测电源的电动势和内阻典例透析在测量电源的电动势和内阻的实验中 由于所用电压表 视为理想电压表 的量程较小 某同学设计了如图所示的实物电路 1 实验时 应先将电阻箱的电阻调到 选填 最大值 最小值 或 任意值 2 改变电阻箱的阻值r 分别测出阻值r0 10 的定值电阻两端的电压u 下列两组r的取值方案中 比较合理的方案是 选填 1 或 2 尝试解答 1 最大值 2 2 3 本题主要考查测量电源电动势和内阻的基础知识 意在考查考生实验方案设计和数据处理能力 1 实验中电阻箱起到改变电路的总电阻和分压作用 为了确保仪器的安全 一般将电阻箱的电阻先调到最大值 2 由于定值电阻r0 10 若选用方案1 则电压表的示数较小 示数变化范围也很小 所以选用方案2 变式训练 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和内电阻r 但是从实验室只借到一个开关 一个电阻箱 最大阻值