2019届高三第一轮复习 第八章实验十（带例题） 测电源电动势和内阻

1、2019届高三物理第一轮复习,课件制作讲授：邵阳市二中 谭伟卿,第七章 恒定电流,测定电源的电动势和内阻,实验十,(1)实验依据：闭合电路欧姆定律。 (2)实验电路：如图所示。 (3)E和r的求解：由UEIr,(1)掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路欧姆定律。 (2)掌握用图象法求电动势和内阻的方法。,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。,(1)电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图实91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

2、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。,1公式法 取上表六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r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。,2描点法,注意事项 1可选用旧电池：为了使电路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电流不要过大，读数要快：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0.3 A，短时间放电不宜超过

3、0.5 A因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电,误差分析 用图象法求E和r时作图不准确 由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差 本实验中测量结果是：E测E真，r测r真.,热点一伏安法测电源电动势和内阻 【典例1】 (2012重庆卷，22(2)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7-5-3所示,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UI图象，得出E和r.,将电压表视为理想表，要求避免电流表分压

4、作用对测量结果的影响，请在图753中用笔画线代替导线连接电路 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UI图象如图754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_(填“增大”、“减小”或“不变”)，电源内阻_(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2 500 时，该电源的输出功率P_mW.(均保留三位有效数字),图7-5-4,答案UEIr如图所示不变增大 09754780.268,电源的电动势和内阻测量方法一般为伏安法，另外还有 以下几种方法： 1安阻法：用一个电流表和电阻箱

5、测量，电路如图7-5-5甲所示，测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，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,图7-5-5,【变式跟踪1】 (2013长春一调)用DIS测量干电池的电动势和内电阻的实验电路如图7-5-7甲所示，已知干电池允许的最大供电电流为0.5 A.,图7-5-7,(1)实验时应选用下列哪种滑动变阻器_ A1 000 ，0.1 A B50 ，2.0 A C10 ，2.0 A D50 ，0.1 A,(2)根据实验得到的图象如图乙所示，可求得干电池的内电阻为r_ .,答案(1)C(2)2.0,热点二实验电路的改进和分析 【典例2】 (2012福建卷，

6、19(2)某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E. 先直接用多用电表测定该电池电动势在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图7-5-8所示，其示数为_V.,然后，用电压表 、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势,图7-5-8,()根据图7-5-9乙所示电路图，用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接成完整电路,图7-5-9,图7-5-10,()从图线中可求得E_V.,解析读出示数为：9.4 V. ()连接电路如图所示,()作图线如图所示,答案见解析,在利用作出的图像求解未知量时，应特别注意直线的斜率、截距为了明确斜率、截距的意义，要先写出两个量的函数关系，

7、然后从数学表达式中找到斜率、截距的意义,【变式跟踪2】 电动自行车具有环保、节能、便捷等优点，但电动自行车的电瓶用久以后性能会下降，表现之一为电池的电动势变小，内阻变大某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电，取下四块电池，分别标为A、B、C、D，测量它们的电动势和内阻,图7-5-11,(1)用多用电表直流电压“50 V”挡测量每块电池的电动势测量电池A时，多用电表的指针如图7511甲所示，其读数为_ V.,图7-5-12,(3)分析图7-5-12可知，电池_(选填“A”、“B”、“C”或“D”)较优,解析(2)由图象C可以看出，当电阻箱连入电路中电阻为0时对应电流为2 A，图象C的延长线与横轴交点

8、为R0r6 ，故电源电动势为12 V，内阻为1 .(3)图象的延长线与横轴的交点离原点越远表示电源内阻越大，图象C的延长线与横轴的交点离坐标原点最近，所以电源C较优 答案(1)11.0(答“11”也对)(2)121(3)C,【典例3】 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材： A干电池E(电动势约为1.5 V、内电阻大约为1.0 ) B电压表V(015 V) C电流表A(00.6 A、内阻0.1 ) D电流表G(满偏电流3 mA、内阻Rg10 ) E滑动变阻器R1(010 、10 A) F滑动变阻器R2(0100 、1 A) G定值电阻R3990 H开关、导线若干,(1)为了方

9、便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是_(填写“R1”或“R2”)； (2)请在线框内画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号；,(3)如图7-5-13所示为某一同学根据他设计的实验，绘出的I1I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，由图线可求得被测电池的电动势E_ V，内电阻r_ .,图7-5-13,解析从实验操作方便和安全角度出发，滑动变阻器选小阻值，大额定电流的R1；所给器材中电压表量程过大，不能选用，需要把电流表G与R3串联，被测量电源的内阻很小，电流表相对电源用外接法；图象与纵轴的截距为1.47 mA，为断路时通过G的电流断路电流乘以(R3Rg

10、)等于1.47 V，为电源电动势；图线的斜率为电源内阻r0.83 .,答案(1)R1(2)电路图如图所示(3)1.47(1.461.48均对) 0.83(0.810.85均对),预测高考命题视角 以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、设计性等特点 视角1实验方法、方案的选择 根据题目所给仪器确定实验方案(伏安法、安阻法、伏阻法等),视角2实验器材的灵活选用 如定值电阻可以作为保护电阻 定值电阻可以当电压表使用 定值电阻可以当电流表使用 电压表可以当小量程的电流表使用 视角3图象法处理数据，并巧用数形结合得到实验所要测量的物理量,例1用

11、如图实98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，电路中图实98 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0.6 A、3 A)； (b)电压表(量程3 V、15 V)； (c)定值电阻(阻值1 、额定功率5 W)； (d)定值电阻(阻值10 、额定功率10 W)； (e)滑动变阻器(阻值范围010 、额定电流2 A)； (f)滑动变阻器(阻值范围0100 、额定电流1 A)。,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

12、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_ _。,解析(1)由于一节干电池的电动势为1.5 V，故选量程为3 V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0.5 A左右，所以选量程为0.6 A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010 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

13、测r真。 答案(1)30.61010(2)见解析,例2在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，现有下列器材： 待测干电池一节； 电流计G(满偏电流为2.5 mA，内阻为199 )； 定值电阻R11.0 ； 定值电阻R299.5 ； 电阻箱R(099.9 )； 开关S、导线若干。,1.00,0.80,0.67,0.60,0.50,0.44,1.00,1.25,1.50,1.67,2.00,2.25,Ig/mA,5.6,4.2,3.2,2.2,2.1,1.6,R/ ,6,5,4,3,2,1,次数 物理量,图实99,(3)根据图线可求得，被测电池的电动势E _V，内阻r_ 。,答案(1)实验电路图如

14、图甲所示R1(2)如图乙所示(3)1.44(1.401.48均可)0.59(0.400.78均可),例3(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。实验器材如图实910所示。,图实910,(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UI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，请在图实910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

15、汁电池的UI图象如图实911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_(填“增大”“减小”或“不变”)，电源内阻_(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2 500 时，该电源的输出功率P_mW。(均保留三位有效数字),图实911,答案(1)UEIr(2)如图所示,(3)不变增大0.9754780.268,教材实验练基础,1下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数 据处理方法，其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是(),A测出两组I、U的数据，代入方程组EU1I1r和EU2 I2r

16、，求出E、r B多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出 其平均值 C测出多组I、U的数据，画出UI图象，再根据图象求 出E、r D测出多组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电 压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电 路欧姆定律求出内电阻r 解析：测出多组I、U的数据，画出UI图象可减小某次测量不准造成的偶然误差，选C。 答案： C,2在用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列注意 事项中错误的是() A应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变 化比较明显 B应选用内阻较小的电压表和电流表 C移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成 电流表过载 D根

17、据实验记录的数据作UI图象时，应通过尽可能多的 点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直 线两侧 解析：电压表内阻应选阻值大的，对电流表内阻没有特别要求，故B错误。 答案： B,3测量电源电动势和内电阻的器材如图实912甲所示， 请用实线表示导线，将图甲中器材连成实验用电路，实验时经测量得出的数据如下表。为了减小误差，请选择适当的刻度，在图乙的方格纸上画出UI图线。利用图线可求出电源电动势和内电阻分别为_、_。,图实912,答案：,146 V0.72 ,4(2011山东高考)某同学利用图实913所示电路， 探究了电源在不同负载下的输出功率。,图实913,(1)所得实验数据如下表，请在图

18、实914中的直角坐标系上画出UI图象。,图实914,U/V,1.96,1.86,1.80,1.84,1.64,1.56,I/A,0.05,0.15,0.25,0.35,0.45,0.55,(2)根据所画UI图象，可求得电流I0.20 A时电源的输出功率为_W。(保留两位有效数字) (3)实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图实913电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计。在图实915所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是_。(Rx阻值未知),图实915,解析：(1)选择合适标度后描点，连线得图象时，应舍弃第四组数据点。 (2)在图

19、象上读出与I0.20 A对应的电压U值，根据PIU求解。 (3)题中“存在安全隐患”，意为缺乏保护措施。a电路中Rx起不到保护作用，d中Rx起保护作用，但不能测出电源的输出功率，b、c能满足题目要求，选b、c。,答案：(1)如图所示,(2)0.37(或0.36) (3)bc,改进实验练能力,1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，某同学设计了如图实916所示的实物电路。,图实916,(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R010 的定值电阻两端的电压U。下列两组R的取值方

20、案中，比较合理的方案是_。(选填“1”或“2”),方案编号,电阻箱的阻值R/,1,400.0,350.0,300.0,250.0,200.0,2,80.0,70.0,60.0,50.0,40.0,2(2011四川高考)为测量一电源的电动势及内阻 (1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V的电压表 A量程为1 V、内阻大约为1 k的电压表V1 B量程为2 V、内阻大约为2 k的电压表V2 C量程为3 V、内阻为3 k的电压表V3 选择电压表_串联_k的电阻可以改装成量程为9 V的电压表。,(2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号V1、V2或V3与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图。,(3)根据以上实验原理电路图