高考物理总复习配套课件实验十测定电源的电动势和内阻

1、实验十：测定电源的电动势和内阻,考点 1 测定电源的电动势和内阻 1.实验原理,(1)公式法：如图 S10-1 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 UEIr 求出几组 E、r 值， 最后分别算出它们的平均值.,图 S10-1,(2)作图法：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 S10-2 所示，所得直线 的纵截距即为电动势的值，图线斜率的绝对值即为内阻 r 的值.,图 S10-2,2.实验步骤,(1)电流表用 0.6 A 量程，电压表用 3 V 量程，按图连接好,电路.,(2)把变阻器的滑动片移到使阻值

2、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 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，电池的内阻应大些(选,用已使用过一段时间的干电池).,(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 0.3 A，短时 间放电不宜超过 0.5 A，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

3、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 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.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.误差分析,图 S10-3,(1)测量电路存在系统误差.图 S10-3 中 I 真I 测IV，未考虑,电压表的分流.,(2)用图象法求 E、r 时，作图不准确造成偶然误差.,(3)

4、由于实验电路及电压表、电流表内阻的影响，本实验结 果 E 测E 真，r 测r 真.定性分析如下(参考电路原理图 S10-1)：由 于电压表的分流，电流表的测量值偏小，而且随着 U 越大，电 流表的测量值偏小越多.当 U0 时，电流表的测量值等于真实 值(这时要求电流表是理想的).据此作出如图 S10-3 所示的真实 和测量的 UI 图线，由图不难看出，E、r 的测量值均小于真 实值.,【自主检测】,1.在用电压表、电流表测两节干电池串联的电动势和内阻 时，除备有被测电池、电键和足够的导线外，还备有下列仪器 可供选择：,A.电流表(00.6 A) B.电流表(03 A) C.电压表(03 V)

5、D.电压表(015 V),E.滑动变阻器(20 ，2 A),F.滑动变阻器(1700 ，0.3 A),应该选用的仪器是_(填器材前面的字母).,一个学生用以上仪器测得如上表所示数据，根据这些数据， 在图 S10-4 所示坐标轴上画出 UI 图象，从图中可得出电源电 动势为_V，内阻为_.,图 S10-4,答案：A、C、E 如图 D22 所示. 2.9 2.4,图 D22,考点 2 测电源电动势和内阻的其他方法 1.用电流表、电阻箱测量,(1)电路图：如图 S10-5 所示.,图 S10-5,(2)原理：根据闭合电路的欧姆定律得 EIRIr，改变电 阻箱的阻值就能得到 R、I 数据，利用两组数据

6、就能求得 E、r， 也可利用多组数据作图象来求解.,2.用电压表、电阻箱测量,(1)电路图：如图 S10-6 所示.,图 S10-6,阻箱的阻值就能得到 R、U 数据，利用两组数据就能求得 E、r， 也可利用多组数据作图象来求解.,【自主检测】,2.利用如图 S10-7 所示的一个电压表、一个电阻箱和一个电,键，测量一个电池组的电动势和内阻.,(1)在虚线框内画出实验电路图，并用笔画线做导线将所给,器材连接成实验电路.,图 S10-7,(2)写出要记录的数据，用记录的实验数据写出这个电池组,的电动势和内阻的表达式.,答案：(1)如图 D23 甲和乙所示.,甲,乙,图 D23 (2)改变电阻箱阻

7、值，读出两组外电阻和对应的路端电压 值，分别记为 R1、U1，R2、U2. 这个电池组的电动势和内阻的表达式分别为,热点 1 对实验的理解与应用,本实验的原理是闭合电路的欧姆定律，了解实验原理，我 们就可以根据题干中提供的仪器，设计实验，求解未知量.这也 是设计性实验考查的内容.,【例 1】(2013 年东莞模拟)某同学利用电压表和电阻箱测 定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R0 5 )一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图 S10-8 甲所 示.,图 S10-8,(1)在图乙所示的实物图中，已正确连接了部分电路，请完,成余下电路的连接.,(2)请完成下列主要实验步骤：,A.

8、检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图丙,所示，读得电阻值是 _.,B.将开关 S1 闭合，开关 S2 断开，电压表的示数是 1.49 V. C.将开关 S2 闭合，电压表的示数是 1.16 V；断开开关 S1. (3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_(计,算结果保留两位有效数字).,(4)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比,实际值偏_(填“大”或“小”).,思路导引：(1)由原理图可知各元器件为串联关系，根据已 接部分再将其他部分串接，电压表并联在电阻箱两端. (2)根据电阻箱的读数方法可得出电阻箱接入的电阻值. (3)开关 S1 闭合，开关 S2 断开时，电压表

9、直接并联在电源 两端，其示数即可电源的电动势；再将开关 S2 闭合时电压表的 示数，利用闭合电路欧姆定律可得出电源的电动势.,(4)根据闭合电路的欧姆定律可分析电压表内阻不是无穷,大时的示数与真实值的大小关系.,解析：(1)由原理图可知，两电键与电阻箱为串联关系，将 其连接在电源的两端即可；电压表并联在电阻箱两端，故连线 如图 S10-9 所示.,图 S10-9,(2)电阻箱只有“10”挡位有示数为 2，故电阻箱的接入电阻,应为 210 20 .,(3)由题意可知，电源的电动势为 1.49 V，当接入电阻箱时， 路端电压为 1.16 V；由电路欧姆定律可知电路中电流 I0.058 A；则内电阻

10、与 R0 之和为 rR05.69 ；故内电阻 r5.69 5 0.69 .,(4)因电压表内阻不能忽略，电路中电流存在，电压表示数,为电源的输出电压，要比电动势要小.,方法技巧：本题在求内阻时要注意电压表测得的并非路端电 压而是路端电压减去 R0 两端的电压，故在求内阻时应减去 R0.,【触类旁通】,1.(2013 年自贡一模)研究表明：用纳米硅粉和藻朊酸盐制 成电池的电极，其容量是一般电池的 8 倍.在测定一节该新型电 池的电动势和内阻的实验中，所提供的器材有：,待测该电池一节(电动势约为 2 V),电流表 G(量程 3.0 mA，内阻 rl100 ) 电流表 A(量程 0.6 A，内阻 r

11、21.0 ) 定值电阻 R1100 定值电阻 R2900 ,滑动变电阻器 R(050 ) 开关、导线若干,(1) 为了更准确测出该电池的电动势和内阻，采用如 图 S10-10 甲所示实验电路图，其中定值电阻 R 应选用 _(填 “R1”或“R2”).请根据你选定的定值电阻完成图乙中的实物连接. (2)某同学在实验中测出电流表 A 和电流表 G 的示数 I 和 Ig 根据记录数据作出 IgI 图象如图丙所示，根据图象可求得，被 测电池的电动势 E_V，内阻 r_.(计算 结果保留两位小数),图 S10-10,解析：(1)待测电池的电动势约为 2 V，由于题目中没有电 压表，所以用电流表和定值电阻

12、串联，改装成量程为 3 V 的电 压表，所以应串联的电阻 R900 ，故选用 R2.,(2)由原理图连接实物图如图 D24 所示.,(3)表头的示数与定值电阻阻值的乘积可作为路端电压处 理，路端电压 UIg(R2r1)，将原图象转换成路端电压与电流 图象如图 D25 所示，,图 D25,由闭合电路欧姆定律可知：I0，UE1.90 V，UI 图 象的斜率大小等于电源的内阻与电流表 A 内阻之和，由数学知 识得 r0.50 .,答案：(1)R2 如图 D24 所示.,(2)1.90(1.890.02) 0.50(0.500.05),图 D24,热点 2 利用图象处理实验数据的思维方法,图象在中学物

13、理中有着广泛的应用：(1)能形象地表述物理 规律；(2)能直观地描述物理过程；(3)能鲜明的表示物理量之间 的相互关系及变化趋势，所以运用图象处理问题，成为历届高 考考查的热点，尤其是在实验考查中.,在测电源电动势和内阻的实验中，应用图象处理实验数据 考得比较多，处理方法是先根据物理规律写出表达式，然后整 理出关于纵轴物理量与横轴物理量的函数表达式，再根据斜率 和截距的概念讨论求解即可.,【例 2】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

14、 Ig0.6 A，内阻 rg0.1 )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 S10-11,甲所示器件的连接方式，画线把它们连接起来.,甲,丙,乙 图 S10-11,数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_.,审题突破：(1)电阻箱可以读出电阻，故将电流表、电阻箱,及电源串联即可.,(2)由量程可知最小分度，则根据指针的示数可以读出示数. (3)用平滑的导线将各点连接即可，注意误差较大的点要舍,去.,(4)由闭合电路欧姆定律可得出电阻与电流倒数的关系，则,

15、结合图象可得出电源电动势和内电阻.,解析：(1)先设计实验电路图，然后再根据电路图连线.由欧 姆定律 EI(Rr)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 S10-12 所示，直接将可变电 阻和电流表串联在电路中就行.,图 S10-12,(2)由电表可读出此时电流为 0.50 A，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 S10-13 所示.,图 S10-13,方法技巧：本题是用一个电流表和电阻箱测量电动势和内 电阻的实验，本题的关键是根据闭合电路欧姆定律写出表达式， 求解出 E 和 r.,【触类旁通】,2.(2014 年茂名一模)某同学要测定一电源的电动势 E 和内 阻 r，实验器材有：一只电阻箱(阻值用 R 表示)，一个电流表(读 数用 I 表示)，一只开关和导线若干.,(1)用笔画线代替导线将如图 S1