实验十　测定电源的电动势和内阻ppt课件

1、实验十测定电源的电动势和内阻实验十测定电源的电动势和内阻实验根底实验根底中心探求中心探求实验根底实验根底 解读实验解读实验萃取精萃取精华华本卷须知本卷须知1.1.电池选取电池选取: :应选用内阻较大的电池应选用内阻较大的电池. .2.2.实验操作实验操作: :实验中不宜将电流调得过大实验中不宜将电流调得过大, ,电表读数要快电表读数要快, ,每次读完数后立刻断每次读完数后立刻断开开关开开关. .3.3.数据要求数据要求: :要测出不少于要测出不少于6 6组的组的(I,U)(I,U)数据数据, ,且变化范围要大些且变化范围要大些. .4.4.描点画图描点画图: :画画U-IU-I图线时图线时,

2、,应使图线经过尽能够多的点应使图线经过尽能够多的点, ,并使不在直线上的点并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧均匀分布在直线的两侧, ,个别偏离直线太远的点可舍去个别偏离直线太远的点可舍去. .5.5.纵轴标度确实定纵轴标度确实定: :画画U-IU-I图线时图线时, ,纵轴的刻度可以不从零开场纵轴的刻度可以不从零开场, ,而是根据测得而是根据测得的数据从某一恰当值开场的数据从某一恰当值开场( (横坐标横坐标I I必需从零开场必需从零开场).).但这时图线和横轴的交点但这时图线和横轴的交点不再是短路电流不再是短路电流, ,而图线与纵轴的截距仍为电源电动势而图线与纵轴的截距仍为电源电动势, ,图

3、线斜率的绝对值仍图线斜率的绝对值仍为内阻为内阻. .误差分析误差分析1.1.偶尔误差偶尔误差(1)(1)由于电表读数不准引起误差由于电表读数不准引起误差. .(2)(2)用图像法求用图像法求E E和和r r时时, ,由于作图不准确呵斥的误差由于作图不准确呵斥的误差. .(3)(3)丈量过程中通电时间过长或电流过大丈量过程中通电时间过长或电流过大, ,都会引起都会引起E,rE,r变化变化. .2.2.系统误差系统误差(1)(1)假设采用假设采用( (甲甲) )图图, ,其其U-IU-I图像如图像如( (乙乙) )图所示图所示. .由于电压表的分流作用呵斥误由于电压表的分流作用呵斥误差差. .当电

4、压表示数为零时当电压表示数为零时,IV=0,IA=I,IV=0,IA=I短短, ,短路电流丈量值等于真实值短路电流丈量值等于真实值. .E E测测EE真真. .由于由于r r测测= ,= ,所以所以r r测测rr真真. .(2)(2)假设采用假设采用( (丙丙) )图图, ,其其U-IU-I图像如图像如( (丁丁) )图所示图所示. .由于电流表的分压作用呵斥误差由于电流表的分压作用呵斥误差. .E E为真实值为真实值. .I I短测短测Irr真真,r,r测为测为r r真和真和RARA的串联值的串联值, ,由于通常情况下电池的由于通常情况下电池的内阻较小内阻较小, ,所以这时所以这时r r测的

5、误差非常大测的误差非常大. .EI短测EI短测 中心探求中心探求 通法悟道通法悟道拓宽拓宽思绪思绪探求点一根底性实验探求点一根底性实验【典例【典例1 1】 (2021 (2021江苏卷江苏卷,10),10)小明利用如图小明利用如图( (甲甲) )所示的实验安装丈量一干电所示的实验安装丈量一干电池的电动势和内阻池的电动势和内阻. .(1)(1)图中电流表的示数为图中电流表的示数为A.A.解析解析:(1):(1)电流表所用量程为电流表所用量程为0 00.6 A,0.6 A,其分度值为其分度值为0.02 A,0.02 A,其示数为其示数为0.4 A+0.4 A+2 20.02 A=0.44 A.0.

6、02 A=0.44 A.答案答案:(1)0.44 :(1)0.44 (2)(2)调理滑动变阻器调理滑动变阻器, ,电压表和电流表的示数记录如下电压表和电流表的示数记录如下: :请根据表中的数据请根据表中的数据, ,在图在图( (乙乙) )中作出中作出U-IU-I图线图线. .由图线求得由图线求得: :电动势电动势E=E= V; V;内阻内阻r=r=.答案答案:(2)U-I:(2)U-I图线见解析图线见解析1.60(1.581.60(1.581.621.62都算对都算对) )1.2(1.181.2(1.181.261.26都都算对算对) ) (3)(3)实验时实验时, ,小明进展了多次丈量小明进

7、展了多次丈量, ,破费了较长时间破费了较长时间, ,丈量期间不断坚持电路闭丈量期间不断坚持电路闭合合. .其实其实, ,从实验误差思索从实验误差思索, ,这样的操作不妥这样的操作不妥, ,由于由于 . .答案答案:(3):(3)见解析见解析解析解析:(3):(3)干电池长时间运用后干电池长时间运用后, ,电动势和内阻会发生变化电动势和内阻会发生变化, ,导致实验误差导致实验误差增大增大. .反思总结反思总结 电流表的读数方法及图像处置电流表的读数方法及图像处置(1)(1)由于电流表由于电流表0.6 A0.6 A量程的最小刻度是量程的最小刻度是0.02 A,0.02 A,故不用估读到最小刻度的下

8、故不用估读到最小刻度的下一位一位. .(2)(2)留意留意U-IU-I图像的图像的U U坐标轴普通不是从零刻度开场坐标轴普通不是从零刻度开场, ,这样内阻这样内阻r r只能用只能用r= r= 计算计算, ,不能由不能由r= r= 计算计算. .UIEI短题组冲关题组冲关1.(20211.(2021河南郑州第三次质检河南郑州第三次质检) )实验小组要丈量一个电池组的电动势实验小组要丈量一个电池组的电动势E E和内阻和内阻r,r,并丈量维护电阻的阻值并丈量维护电阻的阻值Rx.Rx.知电池组的电动势约为知电池组的电动势约为6 V,6 V,电池内阻和待测电阻阻电池内阻和待测电阻阻值均约为几十欧值均约为

9、几十欧. .可选用的实验器材有可选用的实验器材有: :电流表电流表A1(A1(量程量程0 030 mA)30 mA)电流表电流表A2(A2(量程量程0 0100 mA)100 mA)电压表电压表V1V1和和V2(V2(量程均为量程均为0 06 V)6 V)滑动变阻器滑动变阻器R1(R1(阻值阻值0 05 )5 )滑动变阻器滑动变阻器R2(R2(阻值阻值0 0300 )300 )开关开关S S一个一个, ,导线假设干导线假设干某同窗设计的实验过程如下某同窗设计的实验过程如下: :实验电路图如图实验电路图如图( (甲甲) )所示所示, ,正确衔接电路正确衔接电路; ;将变阻器将变阻器R R接入电路

10、的阻值调到接入电路的阻值调到最大最大, ,闭合开关闭合开关S;S;逐渐减小变阻器逐渐减小变阻器R R的阻值的阻值, ,丈量并记录多组电压表和电流表的数据丈量并记录多组电压表和电流表的数据U1,U2,I.U1,U2,I.根据上面信息根据上面信息, ,回答以下问题回答以下问题: :(1)(1)实验中电流表应选用实验中电流表应选用, ,滑动变阻器应选用滑动变阻器应选用.解析解析:(1):(1)由题意可知由题意可知, ,电池组电动势约为电池组电动势约为6 V,6 V,而电阻约为几十欧姆而电阻约为几十欧姆, ,为了保为了保证明验的平安证明验的平安, ,电流表应选择电流表应选择A2;A2;由电路图可知由电

11、路图可知, ,滑动变阻器起调理电流的作滑动变阻器起调理电流的作用用,5 ,5 的电阻小于待测电阻较多的电阻小于待测电阻较多, ,故只能选择故只能选择R2;R2;答案答案:(1)A2:(1)A2R2R2(2)(2)如图如图( (乙乙) )是根据步骤的丈量数据作出的是根据步骤的丈量数据作出的U1-IU1-I图像图像, ,由图像可知由图像可知, ,电源电动势电源电动势E=E=V,V,电源内阻电源内阻r=r=(结果均保管两位有效数字结果均保管两位有效数字).).答案答案:(2)5.9:(2)5.925 25 (3)(3)用用U1,U2,IU1,U2,I表示待测维护电阻的阻值为表示待测维护电阻的阻值为R

12、x=Rx=, ,思索电表内阻对丈量思索电表内阻对丈量结果的影响结果的影响, ,实验中待测电阻的丈量值与真实值相比实验中待测电阻的丈量值与真实值相比 ( (选填选填“偏小偏小“偏大或偏大或“相等相等).).答案答案:(3):(3) 偏大偏大12UUI(1)(1)该小组成员先直接用多用电表粗测该电池电动势该小组成员先直接用多用电表粗测该电池电动势, ,用用2.5 V2.5 V量程读数如图量程读数如图( (甲甲) )所示所示, ,那么该电动势的读数那么该电动势的读数 为为 V; V; 丈量时多用电表的红表笔应该与丈量时多用电表的红表笔应该与电池的电池的( (填填“正或正或“负负) )极相连极相连.2

13、.(20212.(2021江苏南京模拟江苏南京模拟) )某研讨性学习小组欲丈量一节干电池的电动势和内阻某研讨性学习小组欲丈量一节干电池的电动势和内阻. .答案答案:(1)1.45:(1)1.45正正 解析解析:(1):(1)在题图在题图( (甲甲) )中可读出该电动势为中可读出该电动势为1.50 V;1.50 V;丈量时多用表的红表笔丈量时多用表的红表笔应该与电池的正极相连应该与电池的正极相连. .(2)(2)接着小组成员按如图接着小组成员按如图( (乙乙) )原理图丈量电源电动势原理图丈量电源电动势E E和内阻和内阻r.R0=2.5 r.R0=2.5 为为定值维护电阻定值维护电阻, ,电压表

14、内阻较大电压表内阻较大, ,单位长度电阻单位长度电阻r0=0.20 /cmr0=0.20 /cm的电阻丝的电阻丝acac上标上标有长度刻度有长度刻度. .(3)(3)请根据原理图衔接图请根据原理图衔接图( (丙丙) )中的实物图中的实物图. . 答案答案:(3):(3)图见解析图见解析解析解析:(3):(3)电路接线如图电路接线如图. .(4)(4)闭合开关闭合开关S,S,记录记录abab的长度的长度L L和电压表和电压表V V的示数的示数U;U;滑动滑动b b点改动点改动abab的长度的长度L,L,测测得得6 6组组L L和和U U值值, ,并算出对应的值并算出对应的值. .写出写出U U与

15、与L,E,r,R0,r0L,E,r,R0,r0的关系式的关系式 = =.1U答案答案:(5)1.50(1.43:(5)1.50(1.431.541.54均可均可) )0.50(0.350.50(0.350.650.65均可均可) )(5)(5)图图( (丁丁) )中的中的“是已标出的实验数据所表示的点是已标出的实验数据所表示的点, ,根据图线算出电源电动根据图线算出电源电动势势E=E= V, V,内阻内阻r=r= .( .(计算结果保管到小数点后两位计算结果保管到小数点后两位)探求点二创新性实验探求点二创新性实验高考创新实验例析高考创新实验例析【典例【典例2 2】 (2021 (2021全国全

16、国卷卷,23),23)利用如图利用如图(a)(a)所示电路所示电路, ,可以丈量电源的电动势可以丈量电源的电动势和内阻和内阻, ,所用的实验器材有所用的实验器材有: :待测电源待测电源, ,电阻箱电阻箱R(R(最大阻值最大阻值999.9 ),999.9 ),电阻电阻R0(R0(阻值为阻值为3.0 ),3.0 ),电阻电阻R1(R1(阻值为阻值为3.0 ),3.0 ),电流表电流表 ( (量程为量程为200 mA,200 mA,内阻为内阻为RA=6.0 ),RA=6.0 ),开关开关S.S.(2)(2)实验得到的部分数据如下表所示实验得到的部分数据如下表所示, ,其中电阻其中电阻R=3.0 R=

17、3.0 时电流表的示数如图时电流表的示数如图(b)(b)所示所示, ,读出数据读出数据, ,完成下表完成下表. .答答: :, ,.(3)(3)在图在图(c)(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完好并作图的坐标纸上将所缺数据点补充完好并作图, ,根据图线求得斜率根据图线求得斜率k=k=A-1-1,A-1-1,截距截距b=b=A-1.A-1.答案答案:(2)0.110:(2)0.1109.099.09(3)1.0(3)1.06.06.0 解析解析:(2):(2)电流表每小格表示电流表每小格表示4 mA,4 mA,因此电流表读数是因此电流表读数是0.110 A,0.110 A,倒数是倒数是9.09 A

18、-1.9.09 A-1.(3)(3)根据给出的点根据给出的点, ,画出一条直线画出一条直线, ,如下图如下图, ,得出斜率得出斜率k=1.0 A-1-1,k=1.0 A-1-1,截距截距b=b=6.0 A-1.6.0 A-1.(4)(4)根据图线求得电源电动势根据图线求得电源电动势E=E= V,V,内阻内阻r=r= . .答案答案:(4)3.0:(4)3.01.0 1.0 【创新【创新/ /改良点分析】改良点分析】1.1.实验器材的改良实验器材的改良: :利用内阻知的电流表和电阻箱测电源的电动势和内阻利用内阻知的电流表和电阻箱测电源的电动势和内阻. .2.2.数据处置的创新改良数据处置的创新改

19、良: :利用利用 -R -R图像的斜率和截距求图像的斜率和截距求E E和和r. r. 1I【典例【典例3 3】 (2021 (2021天津卷天津卷,9),9)某探求性学习小组利用如下图的电路丈量电池的某探求性学习小组利用如下图的电路丈量电池的电动势和内阻电动势和内阻. .其中电流表其中电流表A1A1的内阻的内阻r1=1.0 k,r1=1.0 k,电阻电阻R1=9.0 k,R1=9.0 k,为了方便读为了方便读数和作图数和作图, ,给电池串联一个给电池串联一个R0=3.0 R0=3.0 的电阻的电阻. .(1)(1)按图示电路进展衔接后按图示电路进展衔接后, ,发现发现aa,bbaa,bb和和c

20、ccc三条导线中三条导线中, ,混进了一条内部混进了一条内部断开的导线断开的导线. .为了确定哪一条导线内部是断开的为了确定哪一条导线内部是断开的, ,将开关将开关S S闭合闭合, ,用多用电表的电用多用电表的电压挡先丈量压挡先丈量a,ba,b间电压间电压, ,读数不为零读数不为零, ,再丈量再丈量a,aa,a间电压间电压, ,假设读数不为零假设读数不为零, ,那那么一定是导线断开么一定是导线断开; ;假设读数为零假设读数为零, ,那么一定是导线断那么一定是导线断开开. . 答案答案:(1)aa:(1)aabbbb解析解析:(1):(1)根据根据U=IR,U=IR,导线电阻导线电阻R R等于零

21、等于零, ,所以良好的同一根导线上任何两点所以良好的同一根导线上任何两点都不会存在电势差都不会存在电势差, ,假设一根导线两端有电势差假设一根导线两端有电势差, ,那么导线断开那么导线断开. .据此可推据此可推断出导线是完好的还是断开的断出导线是完好的还是断开的. .(2)(2)排除缺点后排除缺点后, ,该小组顺利完成实验该小组顺利完成实验. .经过多次改动滑动变阻器触头位置经过多次改动滑动变阻器触头位置, ,得得到电流表到电流表A1A1和和A2A2的多组的多组I1,I2I1,I2数据数据, ,作出图像如图作出图像如图. .由由I1-I2I1-I2图像得到电池的电图像得到电池的电动势动势E=E

22、=V,V,内阻内阻r=r=.答案答案:(2)1.4(1.36:(2)1.4(1.361.441.44均可均可) )0.5(0.40.5(0.40.60.6均可均可) )【创新【创新/ /改良点分析】改良点分析】1.1.实验方案的改良实验方案的改良: :利用内阻知的电流表利用内阻知的电流表A1,A1,求出并联电路两端的电压求出并联电路两端的电压, ,电电流表流表A2A2的示数近似看成干路电流的示数近似看成干路电流. .2.2.数据处置的创新数据处置的创新: :纵轴截距与纵轴截距与(R1+r1)(R1+r1)的乘积表示电动势的乘积表示电动势, ,根据图线斜率根据图线斜率的绝对值可求出电池内阻的绝对

23、值可求出电池内阻. .模拟创新实验冲关模拟创新实验冲关1.(20211.(2021四川成都第四次联考四川成都第四次联考) )在在20212021上海国际车展上上海国际车展上, ,展出了大量新能源展出了大量新能源车型车型. .据统计在车展期间据统计在车展期间, ,展出的新能源车型达展出的新能源车型达159159台之多台之多. .其中纯电动汽车是其中纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车, ,它利用蓄电池作为储能动力源它利用蓄电池作为储能动力源, ,经过电池向电动机提供电能经过电池向电动机提供电能, ,驱动电动机运转驱动电动机运转, ,从而推进汽车

24、行驶从而推进汽车行驶. .为研讨车为研讨车用电瓶用电瓶, ,某兴趣小组将一块旧的车载电瓶充溢电某兴趣小组将一块旧的车载电瓶充溢电, ,预备利用以下器材丈量电瓶预备利用以下器材丈量电瓶的电动势和内阻的电动势和内阻. .A.A.待测电瓶待测电瓶, ,电动势约为电动势约为3 V,3 V,内阻约几欧姆内阻约几欧姆B.B.直流电压表直流电压表V1,V2,V1,V2,量程均为量程均为3 V,3 V,内阻约为内阻约为3 k3 kC.C.定值电阻定值电阻R0(R0(阻值未知阻值未知) )D.D.滑动变阻器滑动变阻器R,R,最大阻值为最大阻值为Rm(Rm(阻值知阻值知) )E.E.导线和开关导线和开关(1)(1

25、)请利用以上器材请利用以上器材, ,设计一个电路设计一个电路, ,完成对待测电瓶的电动势和内阻的丈量完成对待测电瓶的电动势和内阻的丈量. .解析解析:(1):(1)因无电流表因无电流表, ,故可用定值电阻与电压表配合来得到电流故可用定值电阻与电压表配合来得到电流, ,电路如下电路如下图图. .答案答案:(1):(1)图见解析图见解析(2)(2)实验之前实验之前, ,需求利用该电路图测出定值电阻需求利用该电路图测出定值电阻R0R0的阻值的阻值, ,方法是先把滑动变阻方法是先把滑动变阻器器R R调到接入电路最大阻值调到接入电路最大阻值Rm,Rm,再闭合开关再闭合开关, ,电压表电压表V1V1和和V

26、2V2的读数分别为的读数分别为U10,U20,U10,U20,那么那么R0=R0=( (用用U10,U20,RmU10,U20,Rm表示表示).).(3)(3)实验中挪动滑动变阻器触头实验中挪动滑动变阻器触头, ,读出电压表读出电压表V1V1和和V2V2的多组数据的多组数据U1,U2,U1,U2,描画出描画出U1-U2U1-U2图像如下图图像如下图, ,图中直线斜率为图中直线斜率为k,k,与横轴的截距为与横轴的截距为a,a,那么电瓶的电动势那么电瓶的电动势E=E=, ,内阻内阻r=r=( (用用k,a,R0k,a,R0表示表示).).【创新【创新/ /改良点分析】改良点分析】1.1.实验器材的

27、改良实验器材的改良: :利用两个电压表和定值电阻来丈量电源的电动势和内阻利用两个电压表和定值电阻来丈量电源的电动势和内阻. .2.2.数据处置的创新改良数据处置的创新改良: :获得函数与获得函数与U1-U2U1-U2图像图像, ,利用斜率和截距求解利用斜率和截距求解. .2.(20212.(2021陕西西安模拟陕西西安模拟) )如图如图( (甲甲) )是利用两个电流表是利用两个电流表A1A1和和A2A2丈量干电池电动丈量干电池电动势势E E和内阻和内阻r r的电路原理图的电路原理图. .图中图中S S为开关为开关,R,R为滑动变阻器为滑动变阻器, ,固定电阻固定电阻R1R1和和A1A1内阻内阻之和为之和为10 000 (10 000 (比比r r和滑动变阻器的总电阻大得多和滑动变阻器的总电阻大得多),A2),A2为理想电流表为理