高中物理：2.9《实验：测定电源电动势和内阻》复习课件（新人教选修31）

1、2021/8/11 星期三1电源电动势和内阻的测定2021/8/11 星期三2电源电动势和内阻的测定测定电动势内阻电路用电流表和电压表测E、r 2001年上海卷16、 05年南通质量检测一12、 2002年河南卷12、 2020年广东卷12、伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较1： 05年扬州质量检测二12、 例1、伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较2： 05年徐州市第二次质量检测12、 05年南通质量检测一12、 2020年全国卷 22 (2)、 05年苏锡常镇一模12、 2020年天津理综卷22(3)、 2020年广东卷12、 2020年江苏卷13、2021/8/11 星期三3测

2、定电动势内阻电路vAU1=E-I1r U2=E-I2rA E=I1(R1+r) E=I2 (R2+r)v E= U1 + U1r / R1 E= U2 + U2r / R22021/8/11 星期三4用电流表和电压表测E、r 实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差， 滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。RvAS 为了减小偶然误差,要多做几次实验,多取几组数据,然后利用U-I 图象处理实验数据.将点描好后,用直尺画一条直线,

3、使尽可能多的点落在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等.这条直线代表的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小.I/AU/V00.2 0.4 0.63.02.01.0 这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E (对应的I=0) ,斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是 r=|U/I |。2021/8/11 星期三5 要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻r（约几欧）,提供下列器材：电压表V1（量程3V，内阻1k）,电压表V2（量程15V,内阻2k）,电阻箱（09999）,电键,导线若干。某同学用量程为15V的电压

4、表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：（l）合上电键S，将电阻箱R阻值调到110，读得电压表的读数为U1（2）将电阻箱R阻值调到R220，读得电压表的读数为U2，由方程组U1EU1r/R1、U2EU2/R2 解出E、r，为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？。2001年上海卷16、 vRE、rS解: 应选用量程为3V的电压表, 改变电阻箱阻值R，读取若干个U的值，由 IU/R 计算出电流的值，然后作出UI图线，得到E、r2021/8/11 星期三605年南通质量检测一12、 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1，电压

5、表(0-3V,3k),电流表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有R1(10 2A)和 R2(100 0.1A)各一只;(1)实验中滑动变阻器应选用 (选填R1或R2).(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E= V; 内阻r= .1.50 0.1 0.2 0.3 0.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VVA图甲图乙R11.50图线的斜率为0.7/0.37=1.85 r=1.85-RA=0.85 0.852021/8/11 星期三7 （8分）现有器材：量程为10.0mA、内阻

6、约3040的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100 ，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。（1）按要求在实物图上连线。（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为= ，式中各直接测得量的意义是： .2002年河南卷12、R1 R2R1 R22021/8/11 星期三8 （1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。 （2） I1是外电阻为R1时的电流， I2是外电阻为R1和R2串联时的电流.测量原理：mAR1mAR2R1E=I1（R1+ Rg+ r） E=I2（ R1+ R2+ Rg+ r） 联立 解得注

7、意：若只用R2接在电路中，则电流将超过电 流表的量程，所以用 R1和R2串联接入电路。 解答：2021/8/11 星期三92020年广东卷12、 (12分)图中R为已知电阻， Rx为待测电阻，S1为单刀单掷开关， S2为单刀双掷开关，V为电压表（内阻极大），E为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势及电阻Rx （1）写出操作步骤： （2）由R及测得的量,可测得E ，Rx = .S2S1RxRVabE画出电路图如图示：E rVRRxabS1S22021/8/11 星期三10E rVRRxabS1S2 解：S1断开，S2接到a 端，记下电压表的读数U1；由于电压表内阻极大，所以 E=U1

8、 S2仍接到a 端,闭合S1,记下电压表的读数U2,如图a示U2E rVRRx图a S1仍闭合,S2接到b端,记下电压表的读数U3.如图b示RRxE rVU3图b2021/8/11 星期三11伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较1：vA1.安培表内接在并联电路之内的电路: 解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：UIE测UIA式中的U是路端电压, I 应是通过电源的电流， I实= IA + IV = (IA +U/RV)可见U越大，差值(I实- IA )就越大， U=0时，差值(I实- IA )也为0，实际的U-I图线如图虚线示：斜率增大E真I实 E测 E真 r测 r真该电路适用于滑动变阻器

9、阻值很大 (电源内阻很大)的情况.若将电流表的内阻并入电池中，则U路和 I的测量值就都准确了,E的测量值就准确了,测出的内阻是电源内阻r和电流表的内阻之和。U路= E- I (RA +r) = E- I r 2021/8/11 星期三15 某同学在实验室先后完成下面二个实验：测定一节干电池的电动势和内电阻；描绘小灯泡的伏安特性曲线(1)用实验测量得到数据作出U一I图线如图中a线, 实验所测干电池的电动势为 V,内电阻为 .05年徐州市第二次质量检测12、 00.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Va1.500.752021/8/11 星期三16(2

10、)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误差,方便调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上.应选取的电路是 ,滑动变阻器应选取 E总阻值15，最大允许电流2A的滑动变阻器F总阻值200，最大允许电流2A的滑动变阻器G总阻值1000，最大允许电流1A的滑动变阻器SVARLE rVAE rSVAE rSVARLE rSABCDCE上页下页2021/8/11 星期三17(3)将实验中得到的数据在实验中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验中的电池与实验中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 ，若将两节与实验中相同的

11、干电池串联后与该小 灯泡组成闭合回路，则此时小灯泡的电压为 ，实际功率为 . 00.5 1.0 1.5 2.0 2.50.51.01.52.02.53.0I/AU/Vab解：P1=0.601.20=0.72W 0.720.02W画出这时的U-I图线如图c示c0.850.88VP2=0.881.40=1.23W1.21.3W题目上页2021/8/11 星期三1805年南通质量检测一12、 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1，电压表(0-3V,3k),电流表(0-0.6A,1.0),滑动变阻器有R1(10 2A)和 R2(100 0.1A)各一

12、只;(1)实验中滑动变阻器应选用 (选填R1或R2).(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E= V; 内阻r= .1.50 0.1 0.2 0.3 0.40.91.11.31.21.00.81.4I/AU/VR11.500.85图线的斜率为0.7/0.37=1.85 r=1.85-RA=0.85 VA图甲图乙2021/8/11 星期三192020年全国卷 22 (2)、（2）测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5）。器材：量程3V的理想电压表V，量程0.5A的电流表A（具有

13、一定内阻），固定电阻R=4，滑线变阻器R，电键K，导线若干。 画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。 实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出 （用I1，I2，U1，U2及R表示）E= ，r= 。实验电路原理图如右图示。VABKRR2021/8/11 星期三20R0E rRSv05年苏锡常镇一模12、(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格:10 , 2.5W B. 100 , 1.0W C. 200 ,1.0W D. 2000, 5.0W本实验应选哪一种规格?答: ( ) 现有一种特殊的电池,它的电动势为E

14、,约为9V,内阻约为50,已知该电池允许输出的最大电流为50mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(a)所示的电路进行实验,图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不考虑,R为电阻箱,阻值范围0-9999 ,R0是定值电阻,起保护电路的作用C2021/8/11 星期三211/(R0+R )/10-2-11/U / V-106120.20.40.10.30.60.50.742810(2)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,读取电压表的示数U,再改变电阻箱的阻值,取得多组数据,作出了如图(b)所示的图线,(已知该直线的截距为0.1V-1 ),则根据该同学所作出的图线

15、,可求得电池的电动势E为 V,内阻r为 .解:由闭合电路欧姆定律得化简得可见图线的截距为1/EE=10V图线的斜率为r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6r=46 10V46注：原题图中数据有问题。2021/8/11 星期三22（3）某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如下图所示的2020年天津理综卷22(3)、R1/I图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E V，r 。ARE rS103.01.02.0202468R/解： E=I(R+r） R= E/I - r在R1/I图线中，斜率等于电动势的数值， E=(10+0.9)/3

16、.8=2.9V截距的绝对值等于内阻的数值, r=0.92.90.92021/8/11 星期三232020年广东卷12、12（11分）某同学设计了一个如图7所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1）、电阻箱（099.99 ）、滑动变阻器（010 ）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。（1）该同学按图7连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20 。试分析该测量产生误差的原因是_图7AAS CDE rBPK满偏时滑动变阻器阻值与电流表阻值之比偏低；电阻箱的

17、阻值不能连续调节。 2021/8/11 星期三24（2）简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：_1.02.03.04.05.06.07.08.09.004.54.03.53.02.52.01.51.00.5R/（3）图8是由实验数据绘出的 图象,由此求出待测干电池组的电动势E V、内阻r 。（计算结果保留三位有效数字）断开K，将R旋至最大值，S掷向D 调小R直到电流表指针有足够偏转，改变R值测几组I随R变化的数据； 2.762.962.272.47解见下页上页下页2021/8/11 星期三25解： E=I(R+r） R= E/I - r在 1/I R图线中，斜率的倒数等于电动

18、势的数值， E=8.80/(4.00-0.87)=2.81V截距跟斜率之比值等于内阻的数值, r=2.810.872.441.02.03.04.05.06.07.08.09.004.54.03.53.02.52.01.51.00.5R/题目上页2021/8/11 星期三262020年江苏卷13、13（12分）现要按图所示的电路测量一节旧干电池的电动势E（约1.5V）和内阻r（约20），可供选择的器材如下：电流表A1、A2（量程0500A，内阻约为500）、滑动变阻器R（阻值0100、额定电流1.0A），定值电阻R1（阻值约为100），电阻R2、R3（阻值0999.9），开关、导线若干。由于现有电流表量程偏小，不能满足实验要求，为此，先将电流表改装（扩大量程），然后再按图所示的电路进行测量。电阻箱电流表E，r图S2021/8/11 星期三27 （1）测量电流表A2的内阻 按图电路测量A2的内阻，以下给出了实验中必要的操作： A 断开S1 B闭合S1 、S2 C按图连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左 端，R2调至最大 D调节R2