2012届高考物理基础知识归纳-测定电池的电动势和内阻

精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创1/112012届高考物理基础知识归纳测定电池的电动势和内阻第6课时实验测定电池的电动势和内阻基础知识归纳1实验目的测定电池的电动势和内阻2实验原理如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组U、I值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、R值，最后分别算出它们的平均值此外，还可以用作图法来处理数据，即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出UI图象如图2所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内阻R的值图1图23实验器材待测电池，电压表03V，电流表006A，滑动变阻器10，电键，导线4实验步骤1电流表用06A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路2把变阻器的滑动片移到阻值最大的一端3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据I1、U1，用同样方法测量几组I、U的值精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创2/114打开电键，整理好器材5处理数据用公式法和作图法求出电动势和内阻的值5注意事项1为了使电池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，故长时间放电不宜超过03A，短时间放电不宜超过05A因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完后立即断电3要测出不少于6组的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值再取平均值4在画UI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不予考虑这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度5干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画UI图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始横坐标I必须从零开始但这时图线和横轴的交点不再是短路电流不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻，这时要精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创3/11特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始6误差来源及分析1公式法根据闭合电路的欧姆定律EUIR，电压表的示数准确，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以系统误差是由电压表的分流引起的根据闭合电路的欧姆定律，由两次测量列方程为解得E测，R测考虑电压表的分流影响，并设电压表的内阻为RV，应用闭合电路的欧姆定律，有式中的E与R是电动势和内阻的真实值解得ER比较得E测E，R测R2图象法画出电源的UI测量线和真实线如右图所示测量图线为实线AB，真实图线为虚线AB由图线可以看出R和E的测量值都小于真实值，即R测R真，E测E真为了减小这个系统误差，滑动变阻器R阻值应该小一些，电压表的内阻应该大些高考资源网重点难点突破测定电池电动势和内阻的方法及相应方法的原理和误差分析精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创4/11一、用电压表、电流表测E、R1电路图2原理和图象EUIR3误差分析说明用E表示电池电动势的测量值，E表示电池电动势的真实值；用R表示电池内阻的测量值，R表示电池内阻的真实值（1）外接法误差分析等效法公式法和图象法见“误差来源及分析”RV电压表分流RRV时1EERR2内接法误差分析等效法RA0电流表分压RRA时1RR由于R和RA相差不大，所以该方法的测R时的误差很大图象法电源的UI测量线和真实线如右图所示测量图线为实线，精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创5/11真实图线为虚线由图线可以看出E测E真，R测R真二、用电压表、电阻箱测E、R1电路图2原理和图象EUR3误差分析该方法系统误差产生的原因是电压表分流，与上述“伏安法”中的外接情况相同所以EE，RR当RRV时1EERR三、用电流表、电阻箱测E、R1电路图2原理和图象EIRR3误差分析该方法系统误差产生的原因是电流表分压，与上述“伏安法”中的内接情况相同所以EE，RRRAR典例精析1用电表和电阻箱测E、R【例1】有一特殊电池，它的电动势约为9V，内阻约为40，已知该电池允许输出的最大电流为50MA为了测定这精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创6/11个电池的电动势和内阻，某同学利用图示电路进行实验，图中电流表的内阻RA5，R为电阻箱，阻值范围09999，R0为定值电阻，对电源起保护作用1本实验中的R0应选填字母A10B50C150D5002该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如上图所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势为EV，内阻R【解析】1当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，电路中的电流不能超过50MA，即电路中电阻的最小值为180，除去电源内阻约为40、图中电流表的内阻RA5，C选项最为合适2原理U外EIR推出IR0REIRRA变形得由图得斜率得E10V，与纵轴的截距为5，推出R45【答案】1C210；45【思维提升】测定电源电动势与内阻的实验中，处理数据的方法在高考中往往以图象法处理为主，所以要对函数表达式进行推导、变形等，得出我们可以处理的函数图线精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创7/11【拓展1】甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值实验器材有待测电源E不计内阻，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V量程为15V，内阻很大，电阻箱R09999，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干先测电阻R1的阻值请将甲同学的操作补充完整闭合S1，将S2切换到A，调节电阻箱，读出其示数R和对应的电压表示数U1，保持电阻箱示数不变，读出电压表的示数U2则电阻R1的表达式为甲同学已经测得电阻R148，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值该同学的做法是闭合S1，将S2切换到A，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图所示的图线，则电源电动势E143或10/7V，电阻R212利用甲同学设计的电路和测得的电阻R1，乙同学测电源电动势E和电阻R2的阻值的做法是闭合S1，将S2切换到B，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出相应的图线，根据图线得到电源电动势E和电阻R2这种做法与甲同学的做法比较，由于电压表测得的数据范围较小选填“较大”、“较小”或“相同”，所以甲同学的做法更恰当些【例2】某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创8/11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9999，可当标准电阻用、一个电流表量程IG06A，内阻RG01和若干导线AB1请根据测定电动势E和内阻R的要求，设计图A中器件的连接方式，画线把它们连接起来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R26时，其对应的电流表的示数如图B所示处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数，再制作R坐标图，如图C所示，图中已标注出了R，的几个与测量对应的坐标点请你将与图B实验数据对应的坐标点也标注在图C上3在图C上把描绘出的坐标点连成图线4根据图C描绘出的图线可得出这个电池的电动势EV，内阻R【解析】根据闭合电路的欧姆定律，测量电源的电动势和内阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可实物图的连接如下图所示由闭合电路欧姆定精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创9/11律有EIRRRG，解得RERRG，根据R1/I图线可知电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻【答案】1如图所示2、3见下图4150146154；030025035易错门诊2电压表的另类使用【例3】有两个电压表V1和V2，量程已知，内阻未知另有一节干电池，它的内阻不能忽略，但大小未知试用这两个电压表、开关、导线测定这节干电池的电动势已知电动势不超过电压表的量程1画出测量时所用的电路图2以测量的量为已知量，导出计算电动势的表达式【错解】直接将电压表接在电池两端，电压表的示数就是电动势【错因】对电源的电动势没有足够的认识，本题中已明确电池的内阻不能忽略，且实际的电压表的内阻不是无穷大，所以电压表直接接在电池两端时，电压表的示数应为路端电压，小于电池的电动势精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创10/11【正解】测电池的电动势和内阻，一般采用多次测量至少两次，列方程组求解只有两个电压表，没有定值电阻，而且只要测出电源的电动势，因此可以将两个电压表作为定值电阻单独使用V1或单独使用V2和将V1和V2串联使用现设计电路如图所示其中U1表示单独使用V1时的读数，U1表示V1和V2串联时V1的读数，U2表示V1和V2串联时V2的读数电动势的表达式为E【思维提升】通常我们习惯把电压表并联在电路中，把电流表串联在电路中，但在某些实验中如按常规接法无法完成实验或导致实验结果误差很大这时，我们可以对电流表、电压表进行非常规使用，把电流表并联在电路中，电压表