《（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)十 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)十 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻課件.ppt（84頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)十 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1.會(huì)用電流表和電壓表測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻。 2.進(jìn)一步加深對(duì)閉合電路歐姆定律的理解。 3.進(jìn)一步熟練掌握電壓表和電流表的使用方法。,【實(shí)驗(yàn)原理】 閉合電路歐姆定律:E=U外+U內(nèi)。 如果電表器材是電壓表和電流表,可用U-I法,即E=U+Ir。,原理圖如圖甲,實(shí)物連接圖為圖乙。,【實(shí)驗(yàn)器材】 電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、刻度尺、鉛筆等。,【實(shí)驗(yàn)過程】 1.連接電路:電流表用0.6 A量程,電壓表用3 V量程,按實(shí)驗(yàn)電路圖連接好電路。 2.測量與記錄: (1)把變阻器的滑片移動(dòng)到使阻值最大的一端。 (2)閉合

2、開關(guān),調(diào)節(jié)變阻器,使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1,U1)。,(3)用同樣方法測量出多組I、U值,填入數(shù)據(jù)記錄表格中。 (4)斷開開關(guān),拆除電路,整理好器材。,【數(shù)據(jù)處理】 設(shè)計(jì)表格,將測得的六組U、I值填入表格中。,方法一:計(jì)算法。 (1)聯(lián)立六組對(duì)應(yīng)的U、I數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)滿足關(guān)系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、U3=E-I3r (2)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(dòng)勢E和內(nèi)阻r的大小。,方法二:圖象法。 (1)在坐標(biāo)紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立U-I坐標(biāo)系。 (2)在坐標(biāo)平面內(nèi)描出

3、各組(I,U)值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn),然后盡量多地通過這些點(diǎn)作一條直線,不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)。,(3)直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值即為電池電動(dòng)勢的大小 (一次函數(shù)的縱軸截距),直線斜率的絕對(duì)值即為電池的 內(nèi)阻r的大小,即r=,【誤差分析】 1.偶然誤差: (1)讀數(shù)不準(zhǔn)引起誤差。 (2)用圖象法求E和r時(shí),由于作圖不準(zhǔn)確造成誤差。,2.系統(tǒng)誤差: (1)若采用甲圖電路,由于電壓表的分流作用造成誤差,電壓值越大,電壓表的分流越多,對(duì)應(yīng)的I真與I測的差越大。其U-I圖象如乙圖所示。 結(jié)論:E測

4、U真與U測的差越大。其U-I圖象如丁圖所示。 結(jié)論:E測=E真,r測=r真。,【注意事項(xiàng)】 1.為了使電池的路端電壓變化明顯,應(yīng)選內(nèi)阻大些的電池(選用已使用過一段時(shí)間的干電池)。 2.在實(shí)驗(yàn)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(shí),E和r明顯變化。,3.要測出不少于6組的(I、U)數(shù)據(jù),且變化范圍要大些。 4.畫U-I圖線時(shí),縱軸的刻度可以不從零開始,而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)I必須從零開始),但這時(shí)圖線與橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流,而圖線與縱軸的交點(diǎn)仍為電源電動(dòng)勢,圖線斜率的絕對(duì)值仍為內(nèi)阻。,熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理的理解 【典例1】(2016四

5、川高考)用如圖 所示電路測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。 實(shí)驗(yàn)器材:待測電源(電動(dòng)勢約3 V,內(nèi) 阻約2 ),保護(hù)電阻R1(阻值10 )和R2(阻值5 ),滑動(dòng)變阻器R,電流表A,電壓表V,開關(guān)S,導(dǎo)線若干。,實(shí)驗(yàn)主要步驟: 將滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān)。 逐漸減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值,記下電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)I。,以U為縱坐標(biāo),I為橫坐標(biāo),作U-I圖線(U、I都用國際單位)。 求出U-I圖線斜率的絕對(duì)值k和在橫軸上的截距a。 回答下列問題:導(dǎo)學(xué)號(hào)04450189,(1)電壓表最好選用;電流表最好選用。 A.電壓表(03 V,內(nèi)阻約15 k) B.電壓表(03 V,內(nèi)阻

6、約3 k) C.電流表(0200 mA,內(nèi)阻約2 ) D.電流表(030 mA,內(nèi)阻約2 ),(2)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng),發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大。兩導(dǎo)線與滑動(dòng)變阻器接線柱連接情況是。,A.兩導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端接線柱 B.兩導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿兩端接線柱 C.一條導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿左端接線柱,另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端接線柱 D.一條導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿右端接線柱,另一條導(dǎo)線接在電阻絲右端接線柱,(3)選用k、a、R1和R2表示待測電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r的表達(dá)式E=,r=,代入數(shù)值可得E和r的測量值。,【規(guī)范解答】(1)本實(shí)驗(yàn)誤差在于電壓表的分流, 內(nèi)阻越大越好,故選A

7、;電路中能達(dá)到的最大電流 I= 180 mA,電流表最好選C。,(2)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng),發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大,說明外電路的電阻變大,滑動(dòng)變阻器的電阻變大,則兩導(dǎo)線與滑動(dòng)變阻器接線柱連接情況是一條導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿左端或右端接線柱,另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端接線柱,選C。,(3)在U-I圖象中縱截距等于電源的電動(dòng)勢,則E=ka;斜率等于內(nèi)阻與R2的和,故r=k-R2。 答案:(1)AC(2)C(3)kak-R2,【強(qiáng)化訓(xùn)練】 利用如圖所示的電路測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。供選擇的器材有:,A.電流表A(00.6 A) B.電壓表V1(03 V) C.

8、電壓表V2(015 V) D.滑動(dòng)變阻器R1(020 ) E.滑動(dòng)變阻器R2(0200 ) F.定值電阻R0=1 G.開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干,(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用。(選填相應(yīng)器材前的字母) (2)閉合開關(guān),電壓表和電流表均有示數(shù),但是無論怎么移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,電壓表的讀數(shù)變化都非常小。同學(xué)們討論后,在原電路的基礎(chǔ)上又加了一個(gè)定值電阻R0,問題得到解決。請(qǐng)你在虛線框內(nèi)畫出改進(jìn)后的電路圖。,,某位同學(xué)記錄了6組數(shù)據(jù),對(duì)應(yīng)的點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在坐標(biāo)紙 上。請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上畫出U-I圖線,并根據(jù)所畫圖線可 得出干電池的電動(dòng)勢E=V,內(nèi)電阻r= 。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),【解析】(1)由于干

9、電池的電動(dòng)勢為1.5 V,所以應(yīng)選電壓表B,C的量程太大,誤差太大;選用小的滑動(dòng)變阻器便于操作,故選D。,(2)電路圖如圖甲所示,U-I圖線如圖乙所示,圖象的縱截距表示電源電動(dòng)勢,故有E=1.5 V,所以 內(nèi)阻為r= -1 0.14 。 答案:(1)BD (2)見解析圖1.50.14(0.130.18),【反思?xì)w納】測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的其他方法 (1)安阻法:用一個(gè)電流表和電阻箱測量,測量原理: E=I1(R1+r),E=I2(R2+r)。 (2)伏阻法:用一個(gè)電壓表和電阻箱測量,,(3)粗測法:即用一個(gè)電壓表粗測電動(dòng)勢。 (4)其他方法:從原則上說只要能建立可測量與待求量E、r之間的關(guān)系

10、式,并使關(guān)系式的有效個(gè)數(shù)等于未知量的個(gè)數(shù),就可以根據(jù)可測量計(jì)算電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。,熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 【典例2】用實(shí)驗(yàn)測一電池的內(nèi)阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知電池的電動(dòng)勢約6 V,電池內(nèi)阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐?？蛇x用的實(shí)驗(yàn)器材有: 電流表A1(量程030 mA); 電流表A2(量程0100 mA); 電壓表V(量程06 V);,滑動(dòng)變阻器R1(阻值05 ); 滑動(dòng)變阻器R2(阻值0300 ); 開關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線若干條。,某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程如下: .設(shè)計(jì)如圖所示的電路圖,正確連接電路。,.將R的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān),逐次調(diào)小R的阻值,測出多組U和I的值,并記錄。以U為縱軸,I為橫軸,

11、得到如圖所示的圖線。,.斷開開關(guān),將Rx改接在B、C之間,A與B直接相連,其他部分保持不變。重復(fù)的步驟,得到另一條U-I圖線,圖線與橫軸I的交點(diǎn)坐標(biāo)為(I0,0),與縱軸U的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0,U0)。,回答下列問題:導(dǎo)學(xué)號(hào)04450190 (1)電流表應(yīng)選用,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用。 (2)由U-I圖線,得電源內(nèi)阻r= 。 (3)用I0、U0和r表示待測電阻的關(guān)系式Rx=,代入數(shù)值可得Rx。,(4)若電表為理想電表,Rx接在B、C之間與接在A、B之間,滑動(dòng)變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置,兩種情況相比,電流表示數(shù)變化范圍,電壓表示數(shù)變化范圍。(均選填“相同”或“不同”),【規(guī)范解答】(1)因?yàn)?/p>

12、電源電動(dòng)勢約為6 V,待測電阻以及電源的內(nèi)阻都數(shù)十歐,估算出電流約為幾百毫安,因此電流表選擇A2;由于滑動(dòng)變阻器的接法為限流式,因此應(yīng)選擇較大的滑動(dòng)變阻器,或者根據(jù)題圖中(20 mA, 5.5 V)來判斷此時(shí)內(nèi)阻分壓約為0.5 V,那么根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系,此時(shí)滑動(dòng)變阻器和定值電阻阻值和為幾百歐姆,因此選R2。,(2)電源內(nèi)阻r=k=25 。 (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+I(Rx+r),可得函數(shù)圖象 的斜率表示的物理意義為-(Rx+r),而函數(shù)圖象的斜率 根據(jù)題意為 因此有:-(Rx+r)= 故Rx=,(4)由于電表為理想電表,因此待測電阻無論放在B、C 間或者A、B間,對(duì)總電阻沒

13、有變化,因此電流不變,在滑 動(dòng)變阻器變化范圍相同的情況下,電流表示數(shù)變化范圍 相同。由于待測部分的電阻阻值變化,因此會(huì)影響待測 部分的分壓,因此電壓表示數(shù)變化范圍會(huì)不同。 答案:(1)A2R2(2)25(3) (4)相同不同,【強(qiáng)化訓(xùn)練】 某同學(xué)準(zhǔn)備利用下列器材測量干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。 A.待測干電池一節(jié),電動(dòng)勢約為1.5 V,內(nèi)阻約為幾歐姆 B.直流電壓表V,量程為3 V,內(nèi)阻非常大,C.定值電阻R0=150 D.電阻箱R E.導(dǎo)線和開關(guān) 根據(jù)如圖甲所示的電路連接圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。多次改 變電阻箱的阻值,記錄每次電阻箱的阻值R和電壓表的 示數(shù)U。在 -R坐標(biāo)系中描出的坐標(biāo)點(diǎn)如圖乙所示。,(

14、1)分別用E和r表示電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,則 與R的 關(guān)系式為。 (2)在圖乙坐標(biāo)紙上畫出 -R關(guān)系圖線。 (3)根據(jù)圖線求得斜率k=V-1 -1,截距 b=V-1。(均保留兩位有效數(shù)字) (4)根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢E= V,內(nèi)阻 r= 。(均保留三位有效數(shù)字),【解析】(1)由閉合電路歐姆定律可知: E=U+ (R+r), 整理可知,(2)作圖如圖所示。,(3)根據(jù)圖線求得斜率k= -1 4.410-3 V-1 -1,截距b=0.70 V-1。 (4)由(1)中直線方程可知 =k=4.410-3 V-1 -1, =b=0.70 V-1, 解得E1.52 V;r9.09 。,答案:(1

15、) (2)見解析圖 (3)4.410-3(4.210-34.610-3) 0.70(0.690.71) (4)1.52(1.451.55)9.09(7.5010.5),【反思?xì)w納】應(yīng)用線性圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一般方法和步驟 (1)根據(jù)物理規(guī)律寫出物理方程。 (2)把物理方程轉(zhuǎn)換成線性方程的數(shù)學(xué)函數(shù)式。 (3)把數(shù)學(xué)函數(shù)式與線性圖象相結(jié)合,在圖中提取斜率、截距、面積等信息。,(4)有的實(shí)驗(yàn)所要求的問題應(yīng)用到的圖象是曲線,就不能再利用斜率來求解問題,而要用到作圖法找出交點(diǎn),再根據(jù)交點(diǎn)的物理意義來處理問題。,熱點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新 【典例3】(2015天津高考)用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串

16、聯(lián)組成的電池組(電動(dòng)勢約4.5 V,內(nèi)電阻約1 )的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻,除待測電池組、電鍵、導(dǎo)線外,還有下列器材供選用:導(dǎo)學(xué)號(hào)04450191,A.電流表:量程0.6 A,內(nèi)電阻約1 B.電流表:量程3 A,內(nèi)電阻約0.2 C.電壓表:量程3 V,內(nèi)電阻約30 k D.電壓表:量程6 V,內(nèi)電阻約60 k E.滑動(dòng)變阻器:01 000 ,額定電流0.5 A F.滑動(dòng)變阻器:020 ,額定電流2 A,(1)為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,電流表應(yīng)選用, 電壓表應(yīng)選用,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_________ (均填儀器的字母代號(hào))。,(2)如圖為正確選擇儀器后,連好的部分電路。為了使 測量誤差盡可能小,還需在電路

17、中用導(dǎo)線將和 相連、和相連、 和相連(均填儀器上接線柱的 字母代號(hào))。,(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表壞了,于是不再使用電流表,剩 余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動(dòng)變阻器,重新連接電 路,仍能完成實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中讀出幾組電阻箱的阻值R和 對(duì)應(yīng)電壓表的示數(shù)U。用圖象法處理采集到的數(shù)據(jù),為 在直角坐標(biāo)系中得到的函數(shù)圖象是一條直線,則可以 為縱坐標(biāo),以為橫坐標(biāo)。,【創(chuàng)新方向分析】 (1)原理創(chuàng)新:測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻原理離不開閉合電路歐姆定律,但器材不同表達(dá)式會(huì)有所不同。要根據(jù)所給器材,找到內(nèi)、外電壓,根據(jù)E=U外+U內(nèi)列出表達(dá)式。本題由U-I法變?yōu)閁-R法。,(2)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)創(chuàng)新:利用圖象法處理數(shù)據(jù),根據(jù)表 達(dá)

18、式選取合適坐標(biāo),對(duì)應(yīng)圖象為直線,根據(jù)直線斜率或 截距能得到電動(dòng)勢和內(nèi)阻即可。本題由U-I圖象變?yōu)? 圖象。,【規(guī)范解答】(1)為了使測量結(jié)果準(zhǔn)確,電流表應(yīng)選用小量程的,故電流表應(yīng)選用A;電池組的電動(dòng)勢約為4.5 V,故電壓表應(yīng)選量程6 V,即選D;滑動(dòng)變阻器E的最大阻值太大,故應(yīng)選F。 (2)電壓表負(fù)接線柱已畫好,正接線柱應(yīng)接電源正極,故用導(dǎo)線將a和d相連、c和g相連、f和h相連。,(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律有I= 根據(jù)部分電路 歐姆定律有U=IR,解得U= 經(jīng)整理可得 可以 為縱坐標(biāo),以 為橫坐標(biāo),則在直角坐標(biāo)系中 得到的函數(shù)圖象是一條直線。,答案:(1) AD F(2)adcgfh (

19、3),【反思?xì)w納】利用圖象處理數(shù)據(jù) (1)如果器材是電流表和電阻箱,I-R法,電路原理圖如圖1所示。,由閉合電路歐姆定律得:E=I(R+r+RA) 將式轉(zhuǎn)化變?yōu)?R+RA=E -r, 即要求作出(R+RA)- 圖線,如圖2所示,此直線的斜率為 電源電動(dòng)勢E,對(duì)應(yīng)縱軸截距的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻r。,(2)如果器材是電壓表和電阻箱,U-R法,電路原理圖 如圖3所示。 由閉合電路歐姆定律得:E= 將式轉(zhuǎn)化變?yōu)?,即要求作出 圖線,如圖4所示,此直線對(duì) 應(yīng)縱軸截距的絕對(duì)值的倒數(shù)為電源的內(nèi)阻r,該直線的 斜率除以對(duì)應(yīng)縱軸截距的絕對(duì)值為電源電動(dòng)勢E。,【強(qiáng)化訓(xùn)練】 1.某同學(xué)為了測量一節(jié)電池的電

20、動(dòng)勢和內(nèi)阻,從實(shí)驗(yàn)室找到以下器材:一個(gè)滿偏電流為100 A,內(nèi)阻為2 500 的表頭,一個(gè)開關(guān),兩個(gè)電阻箱(0999.9 )和若干導(dǎo)線。,(1)由于表頭量程偏小,該同學(xué)首先需將表頭改裝成 量程為50 mA的電流表,則應(yīng)將表頭與電阻箱 (選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”),并將該電阻 箱阻值調(diào)為。,(2)接著該同學(xué)用改裝的電流表對(duì)電池 的電動(dòng)勢及內(nèi)阻進(jìn)行測量,實(shí)驗(yàn)電路如 圖甲所示,通過改變電阻R測相應(yīng)的電流 I,且作相關(guān)計(jì)算后一并記錄如下表。,根據(jù)表中數(shù)據(jù),圖乙中已描繪出四個(gè)點(diǎn),請(qǐng)將第5、6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖乙中,并畫出IR-I圖線。,根據(jù)圖線可得電池的電動(dòng)勢E是V,內(nèi)阻r是。,【解析】(1)電流表擴(kuò)大量

21、程的原理是并聯(lián)分流,所以 表頭應(yīng)與電阻箱并聯(lián),則IgRg=(I-Ig)R,所以R= = 2 500 =5.0 。,(2)描點(diǎn)連線如圖所示,由E=IR+Ir可知本實(shí)驗(yàn)的原理公式為IR=-Ir+E,所以直線與縱軸的截距為電動(dòng)勢,大小為1.53 V,斜率大小為電源內(nèi)阻,大小為6.7 。,答案:(1)并聯(lián)5.0 (2)見解析圖1.536.7,2.根據(jù)閉合電路歐姆定律,用圖甲所示電路可以測定電 池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻。圖中R0兩端的對(duì)應(yīng)電壓U12,對(duì)所 得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,就可以實(shí)現(xiàn)測量目的。根據(jù)實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)在 -R坐標(biāo)系中描出坐標(biāo)點(diǎn),如圖乙所示。已 知R0=150 ,請(qǐng)完成以下數(shù)據(jù)分析和處理。,(1

22、)圖乙中電阻為 的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)剔除。 (2)在坐標(biāo)紙上畫出 -R關(guān)系圖線。 (3)圖線的斜率是(V-1 -1),由此可得電池電動(dòng)勢E= V。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字),【解析】(1)由題圖乙發(fā)現(xiàn)在擬合的過程中,80.0 的數(shù)據(jù)點(diǎn)誤差太大,故應(yīng)剔除。 (2)作圖如圖所示。,(3)用較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)計(jì)算得到圖線斜率 k= -1=0.004 44 V-1-1 由閉合電路歐姆定律E=U+Ir可得 E=U12+I(R+r)即E=U12+ (R+r) 可得 所以斜率k= 代入上一問中求得的k值以及已知 的R0值,就可解得E1.50 V。,答案:(1)80.0(2)見解析圖 (3)4.44(4.384.56)10-31.50(1.461.52),