高考物理大一輪復(fù)習 第七章 實驗九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻

高考物理大一輪復(fù)習第七章實驗九測定電源的電動勢和內(nèi)阻課件第一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六[實驗?zāi)康腯1.掌握用電壓表和電流表測定電源電動勢和內(nèi)阻的方法;進一步理解閉合

電路歐姆定律。知識梳理2.掌握用圖象法求電動勢和內(nèi)阻的方法。[實驗原理]1.實驗依據(jù):閉合電路歐姆定律。2.實驗電路:如圖。第二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六3.E和r的求解:由U=E-Ir得:

解得:

4.作圖法處理數(shù)據(jù),如圖:(1)圖線與縱軸交點為E。(2)圖線與橫軸交點為I短=

。(3)圖線的斜率絕對值表示r=

。第三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六[實驗器材]電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導線、坐標紙、

鉛筆等。[實驗步驟]1.電流表用0.6A量程,電壓表用3V量程,按實驗電路圖連接好電路。2.把變阻器的滑片移動到使連入電路中的阻值最大的一端。3.閉合開關(guān),調(diào)節(jié)變阻器的滑片位置,使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)I1、U1。用同樣方法測量幾組I、U值。填入表格中。4.斷開開關(guān),拆除電路,整理好器材。[數(shù)據(jù)處理]本實驗中數(shù)據(jù)的處理方法,一是聯(lián)立方程求解的公式法,二是描點畫圖法。第四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六

第1組第2組第3組第4組第5組第6組U/V

I/A

方法一取六組對應(yīng)的U、I數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)滿足的關(guān)系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、

U3=E-I3r、……,讓第1式和第4式聯(lián)立方程,第2式和第5式聯(lián)立方程,第3式和

第6式聯(lián)立方程,這樣解得三組E、r,取其平均值作為電池的電動勢E和內(nèi)阻

r的大小。方法二

以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立U-I坐標系,在坐標

平面內(nèi)描出各組I、U值所對應(yīng)的點,然后盡量多地通過這些點作一條直線,

不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側(cè),則直線與縱軸交點的縱坐標即

是電池電動勢的大小(一次函數(shù)的縱軸截距),直線的斜率絕對值即為電池

的內(nèi)阻r,即r=

。第五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六[誤差分析]1.讀數(shù)誤差和電表引起的誤差。2.用圖象法求E和r時,由于作圖不準確造成的誤差。3.本實驗采用實驗原理圖所示的測量電路是存在系統(tǒng)誤差的,這是由于電

壓表的分流IV引起的,使電流表的示數(shù)I測小于電池的輸出電流I真。因為I真=I

測+IV,而IV=U/RV,U越大,IV越大,U趨近于零時IV也趨近于零。所以此種情況

下圖線與橫軸的交點為真實的短路電流,而圖線與縱軸的交點為電動勢的

測量值,比真實值偏小。修正后的圖線如圖所示,顯然,E、r的測量值都比

真實值偏小,r測<r真、E測<E真。

第六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六4.若采用如圖甲所示電路,電流是準確的,當I很小時,電壓表的分流很小,但

隨電壓的增大,電流I增大,電流表的分壓作用也逐漸增大。此種情況如圖

乙所示,所以E測=E真、r測>r真。

甲乙第七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六[注意事項]1.為了使電池的路端電壓變化明顯,電池的內(nèi)阻應(yīng)選得大些(選用已使用過

一段時間的干電池)。2.在實驗中不要將I調(diào)得過大,每次讀完U和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源,以免

干電池在大電流放電時極化現(xiàn)象嚴重,使得E和r明顯變化。3.測出不少于6組I、U數(shù)據(jù),且變化范圍要大些,用方程組求解時,類似于逐

差法,要將測出的I、U數(shù)據(jù)中,第1組和第4組為一組,第2組和第5組為一組,

第3組和第6組為一組,分別解出E、r再求平均值。4.在畫U-I圖線時,要使盡可能多的點落在這條直線上,不在直線上的點應(yīng)對

稱分布在直線兩側(cè),不要顧及個別離開直線較遠的點,以減小偶然誤差。第八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六5.干電池內(nèi)阻較小時,U的變化較小,此時,坐標圖中數(shù)據(jù)點將呈現(xiàn)如圖甲所

示的狀況,使下部大面積空間得不到利用。為此,可使縱坐標不從零開始而

是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當值開始(橫坐標I必須從零開始),如圖乙所示,

并且把縱坐標的比例放大,可使結(jié)果的誤差減小。此時圖線與橫軸交點不

表示短路電流,而圖線與縱軸的截距仍為電源電動勢。要在直線上任取兩

個相距較遠的點,用r=

計算出電池的內(nèi)阻r。第九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六1.如圖甲所示,電壓表V1、V2串聯(lián)接入電路中時,示數(shù)分別為6V和4V,當只

有電壓表V2接入電路中時,如圖乙所示,示數(shù)為9V,電源的電動勢為

(

)A.9.8VB.10VC.10.8VD.11.2V

答案

C設(shè)電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E和r,電壓表V2的內(nèi)阻為R2,根據(jù)閉合電路歐姆定律,對圖甲和圖乙分別有:E=6+4+

r,E=9+

r,解得:E=10.8V。故只有選項C正確。第十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六2.用電流表和電壓表測電源的電動勢和內(nèi)阻:(1)畫出實驗電路圖。(電源內(nèi)阻很小)第十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六(2)如圖所示是根據(jù)兩個電源的測量數(shù)據(jù)繪制的圖線。由圖可知:圖線與電

壓U軸的交點表示

,電源Ⅰ的內(nèi)阻

電源Ⅱ的內(nèi)阻(填

“大于”“等于”或“小于”),用此電路測得的電動勢和內(nèi)阻比真實值

。(3)圖中兩直線Ⅰ、Ⅱ的交點表示兩個電路中

相等。第十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六(2)電源的電動勢小于偏小(3)外電路電阻和外電路消耗的電功率

答案

(1)如圖所示第十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六

解析

(2)縱軸截距表示電源的電動勢,圖線的斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻,線Ⅱ比線Ⅰ陡一些,故電源Ⅰ的內(nèi)阻小于電源Ⅱ的內(nèi)阻,用此電路測

得的電動勢和內(nèi)阻比真實值偏小。(3)Ⅰ、Ⅱ的交點表示外電路電壓、電流都相同,說明外電路的電阻、電功

率相同。第十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六3.測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r(E約為4.5V,r約為1.5Ω)。器材:量程3V的理想電壓表

,量程0.5A的電流表

(具有一定內(nèi)阻),固定電阻R=4Ω,滑動變阻器R',開關(guān)S,導線若干。(1)在虛線框中畫出實驗電路原理圖。圖中各元件需用題目中給出的符號

或字母標出。(2)實驗中,當電流表讀數(shù)為I1時,電壓表讀數(shù)為U1;當電流表讀數(shù)為I2時,電壓

表讀數(shù)為U2。則可以求出E=

,r=

。(用I1,I2,U1,U2及R表示)

答案

(1)如圖所示第十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六(2)

-R

解析列方程:E=U1+I1(r+R),E=U2+I2(r+R),

答案

(1)如圖所示解得:E=

,r=

-R第十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六4.某同學在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中,串聯(lián)了一

只2Ω的保護電阻R0,實驗電路如圖甲所示,請回答下列問題:

(1)按電路原理圖甲連接實物電路圖乙。第十七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六(2)連好電路后,該同學開始實驗,閉合開關(guān)S后,他發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零,

電壓表的示數(shù)不為零,他用多用電表的電壓擋檢查電路,把兩表筆分別

接a、b和b、c及d、e時,示數(shù)均為零,把兩表筆接c、d時,其示數(shù)與電壓表示

數(shù)相同,檢查各接線柱均未接錯,且接觸良好,各接線之間也未發(fā)生短路,由

此可推斷故障原因應(yīng)是

。(3)排除故障后,該同學順利完成實驗,測得下列五組數(shù)據(jù):

12345U/V1.601.401.201.000.80I/A0.130.200.270.330.40第十八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六根據(jù)數(shù)據(jù)在圖坐標上畫出U-I圖象,并求出該電池電動勢E=

V,r

=

Ω。第十九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六(4)考慮電表本身電阻對測量結(jié)果的影響,分析造成本實驗系統(tǒng)誤差的原因

是:

。

答案

(1)圖見解析

(2)滑動變阻器斷路

(3)圖見解析

1.85

0.6

(4)電壓表的分流

解析

(1)如圖所示第二十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六(2)閉合開關(guān)S后,發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)不為零,多用電表接c、d時,其示數(shù)與電

壓表相同,說明電壓表與電源之間、多用電表與電源之間形成閉合回路,d-

e-a-b-c處均不斷路;又電流表的示數(shù)為零,且又不是短路故障,則只能是滑動變阻器斷路。(3)電源的U-I圖象如圖所示:

從圖象上取相距較遠的兩點,再利用閉合電路歐姆定律可得E=1.85V,r=0.6Ω。(4)在本實驗中,由于電壓表的分流作用,所以通過電源的電流大于電流表的

示數(shù),所以產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是電壓表的分流。第二十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六典例1用圖所示電路,測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻較

小,為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路,電路中用一個定值電阻R0起保

護作用。除電池、開關(guān)和導線外,可供使用的實驗器材還有:一、實驗器材和實驗誤差重難突破第二十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六(a)電流表(量程0.6A、3A);(b)電壓表(量程3V、15V);(c)定值電阻(阻值1Ω、額定功率5W);(d)定值電阻(阻值10Ω、額定功率10W);(e)滑動變阻器(阻值范圍0~10Ω、額定電流2A);(f)滑動變阻器(阻值范圍0~100Ω、額定電流1A)。那么:(1)要正確完成實驗,電壓表的量程應(yīng)選擇

V,電流表的量程應(yīng)選擇

A;R0應(yīng)選擇

Ω的定值電阻,R應(yīng)選擇阻值范圍是

Ω的滑動變阻器。第二十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六(2)引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是

。解析

(1)干電池的電動勢大約是1.5V,所以電壓表選用3V量程。為了減小電流表指針偏角太小帶來的誤差,故電流表選用0.6A量程,定值

電阻選用1Ω的。為了操作方便,滑動變阻器選用0~10Ω的。(2)由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比真實值小,造成E測<E真,r測

<r真。

答案

(1)3

0.6

1

0~10

(2)電壓表的分流第二十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六二、實驗數(shù)據(jù)的處理典例2某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池。該同學想測量一

下這個電池的電動勢E和內(nèi)電阻r,但是從實驗室只借到一個開關(guān)、一個電

阻箱(最大阻值為999.9Ω,可當標準電阻用)、一只電流表(量程Ig=0.6A,內(nèi)

阻rg=0.1Ω)和若干導線。①請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)電阻r的要求,設(shè)計圖甲中器件的連接方式,畫線

把它們連接起來。第二十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六②接通開關(guān),逐次改變電阻箱的阻值R,讀出與R對應(yīng)的電流表的示數(shù)I,并作

記錄。當電阻箱的阻值R=2.6Ω時,其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示。處

理實驗數(shù)據(jù)時,首先計算出每個電流值I的倒數(shù)

;再制作R-

坐標圖,如圖丙所示,圖中已標注出了

的幾個與測量對應(yīng)的坐標點。請你將與圖乙實驗數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標點也標注在圖丙上。第二十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期六③在圖丙上把描繪出的坐標點連成圖線。④根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢