《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.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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.ppt（84页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、(1)实验依据：闭合电路欧姆定律。实验依据：闭合电路欧姆定律。(2)实验电路：如图所示。实验电路：如图所示。(3)E和和r的求解：由的求解：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。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。掌握用图象法求电动势和内阻的方法。 电池电池(被测电源被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔。开关、导线、坐标纸、铅笔。 (1)电流表用电流表用0.6 A量程，电压表用量程，电压表用3 V量
2、程，按图量程，按图实实91所示连接好电路。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。最大的一端。 (3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样方法测量几组。用同样方法测量几组I、U值，填入表格中。值，填入表格中。第第1组组第第2组组第第3组组第第4组组第第5组组第第6组组U/VI/A(4)断开开关，拆除电路，整理好器材。断开开关，拆除电路，整理好器材。 1公式法公式法 取上表六组对应的取上表六组对应的U、I数据，数据满足关
3、系式数据，数据满足关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第让第1式和第式和第4式式联立方程，第联立方程，第2式和第式和第5式联立方程，第式联立方程，第3式和第式和第6式联式联立方程，这样解得三组立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的，取其平均值作为电池的电动势电动势E和内阻和内阻r的大小。的大小。2描点法描点法注意事项注意事项1可选用旧电池：可选用旧电池：为为了使电路的路端电了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的选用已使用过一段时间的1号干电池号干电池2电流不要过大，读数要快：电流不要过大，读数要快：干干电池在
4、电池在大电流放电时，电动势大电流放电时，电动势E会明显下降，会明显下降，内阻内阻r会明显增大，故长时间放电不宜会明显增大，故长时间放电不宜超过超过0.3 A，短时间放电不宜超过，短时间放电不宜超过0.5 A因此，实验中不要将因此，实验中不要将I调得过大，调得过大，读电表要快，每次读完立即断电读电表要快，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
5、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，请在图压作用对测量结果的影响，请在图753中用笔中用笔画线代替导线连接电路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得到相应果汁电池的UI图象如图图象如图754中中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：所示，由此可知：在该实
6、验中，随电极间距的减小，电源电动在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势势_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不不变变”)，电源内阻，电源内阻_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”) 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
7、测得的电动势无偏差，但内阻偏大图图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，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
8、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图7-5-9 图图7-5-10 ()从图线中可求得从图线中可求得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 答案答案见见解析解析 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，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
9、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为R0r6 ，故电源电动势为12 V，内阻为1 .(3)图象
10、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”
11、)；(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)等于1.47 V，为电源电动势；图线的斜率为电源内阻r0.83 .答案答案
12、(1)R1(2)电电路图如图所示路图如图所示(3)1.47(1.461.48均对均对)0.83(0.810.85均对均对) 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 例例1用如图实用如图实98所示电路，测定一节所示电路，测定一节干电池的电
13、动势和内阻。电池的内阻较小，为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用一个定值电阻用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，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：可供使用的实验器材还有：(a)电流表电流表(量程量程0.6 A、3 A)；(b)电压表电压表(量程量程3 V、15 V)；(c)定值电阻定值电阻(阻值阻值1 、额定功率、额定功率5 W)；(d)定值电阻定值电阻(阻值阻值10 、额定功率、额定功率10 W)；(e)滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围010 、额
14、定电流、额定电流2 A)；(f)滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围0100 、额定电流、额定电流1 A)。 那么：那么： (1)要正确完成实验，电压表的量程应选择要正确完成实验，电压表的量程应选择_V，电流表的量程应选择电流表的量程应选择_A；R0应选择应选择_的定值电阻，的定值电阻，R应选择阻值范围是应选择阻值范围是_的滑动变的滑动变阻器。阻器。 (2)引起该实验系统误差的主要原因是引起该实验系统误差的主要原因是_。 解析解析(1)由于一节干电池的电动势为由于一节干电池的电动势为1.5 V，故选量，故选量程为程为3 V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一的电压表；估算电流时，考虑到
15、干电池的内阻一般几欧左右，加上保护电阻，最大电流在般几欧左右，加上保护电阻，最大电流在0.5 A左右，所以左右，所以选量程为选量程为0.6 A的电流表；由于电池内阻很小，保护电阻太的电流表；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，大，会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大，故取阻值为故取阻值为1 的定值电阻；滑动变阻器的最大阻值一般的定值电阻；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，故取比电池内阻大几倍就好了，故取010 的滑动变阻器。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，系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，一
16、般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电一般具有倾向性，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测测E真真，r测测r真真。 答案答案(1)30.61010(2)见解析见解析 例例2在测定一节干电池的电动势和内阻的实验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：中，现有下列器材： 待测干电池一节；待测干电池一节； 电流计电流计G(满偏电流为满偏电流为2.5 mA，内阻为，内阻为199 )； 定值电阻定值电阻R11.0 ； 定值电阻定值电阻R299.5 ； 电阻箱电阻箱R(099.9 )； 开
17、关开关S、导线若干。、导线若干。1.000.800.670.600.500.441.001.251.501.672.002.25Ig/mA5.64.23.22.22.11.6R/ 654321次数次数物理量物理量图实图实99 (3)根据图线可求得，被测电池的电动势根据图线可求得，被测电池的电动势E _V，内阻，内阻r_ 。 答案答案(1)实验电路图如图甲所示实验电路图如图甲所示R1(2)如图乙如图乙所示所示(3)1.44(1.401.48均可均可)0.59(0.400.78均可均可) 例例3(2012重庆高考重庆高考)某中学生课外科技活动小组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
18、橘制作了果汁电池，他利用铜片、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们测量这种电池的电动势E和内阻和内阻r，并探究电极间距对，并探究电极间距对E和和r的影响。实验器材如图实的影响。实验器材如图实910所示。所示。图实图实910 (1)测量测量E和和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压源两端的电压U和流过电源的电流和流过电源的电流I，依据公式，依据公式_，利用测量数据作出利用测量数据作出UI图象，得出图象，得出E和和r。 (2)将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对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
19、影响，请在图实测量结果的影响，请在图实910中用笔画线代替导线连中用笔画线代替导线连接电路。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果汁电池的UI图象如图实图象如图实911中中(a)、(b)、(c)、(d)所所示，由此可知：示，由此可知： 在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势_(填填“增大增大”“减小减小”或或“不变不变”)，电源内阻，电源内阻_(填填“增大增大”“减小减小”或或“不变不变”)。 曲线曲线(c)对应的电源电动势对应的电源电动势E_V，内阻，内阻r_。当外电路总电
20、阻为。当外电路总电阻为2 500 时，该电源的输出时，该电源的输出功率功率P_mW。(均保留三位有效数字均保留三位有效数字)图实图实911答案答案(1)UEIr(2)如图所示如图所示(3)不变增大不变增大0.9754780.268教材实验教材实验练基础练基础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、简据处理方法，其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是便的方法是()A测出两组测出两组I、U的数据，代入方程组的数据，代入方程组EU1I1r和和EU2 I2r，求出，求出E、rB多测几组多测几组I、U的数据
21、，求出几组的数据，求出几组E、r，最后分别求出，最后分别求出 其平均值其平均值C测出多组测出多组I、U的数据，画出的数据，画出UI图象，再根据图象求图象，再根据图象求 出出E、rD测出多组测出多组I、U的数据，分别求出的数据，分别求出I和和U的平均值，用电的平均值，用电 压表测出断路时的路端电压即为电动势压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电，再用闭合电 路欧姆定律求出内电阻路欧姆定律求出内电阻r解析：测出多组解析：测出多组I、U的数据，画出的数据，画出UI图象可减小某次测图象可减小某次测量不准造成的偶然误差，选量不准造成的偶然误差，选C。答案：答案： C2在用伏安法测电池的电动势和
22、内阻的实验中，下列注意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 化比较明显化比较明显B应选用内阻较小的电压表和电流表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 电流表过载电流表过载D根据实验记录的数据作根据实验记录的数据作UI图象时，应通过尽可能多的图象时，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点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直
23、线两侧线两侧解析：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，故求，故B错误。错误。答案：答案： B3测量电源电动势和内电阻的器材如图实测量电源电动势和内电阻的器材如图实912甲所示，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适当的刻度，在图乙的方格纸上画出UI图线。利用图图线。利用图线可求出电源电动势和内电阻分别为线可求出电源电动势和内电阻分别为
24、_、_。123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05图实图实912答案：答案：146 V0.72 4(2011山东高考山东高考)某同学利用图实某同学利用图实913所示电路，所示电路， 探究了电源在不同负载下的输出功率。探究了电源在不同负载下的输出功率。图实图实913(1)所得实验数据如下表，请在图实所得实验数据如下表，请在图实914中的直角坐标中的直角坐标系上画出系上画出UI图象。图象。图实图实914U/V1.961.861.801.841.641.56I/A0.050.150.250.350.450.55(2)根据所
25、画根据所画UI图象，可求得电流图象，可求得电流I0.20 A时电源的输时电源的输出功率为出功率为_W。(保留两位有效数字保留两位有效数字)(3)实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图实实913电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并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。在图实对电路重新设计。在图实915所示的电路中，你认为所示的电路中，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患的是_。(Rx阻值未知阻值未知)图实图实915解析：解析：(1)选择合适
26、标度后描点，连线得图象时，应舍弃选择合适标度后描点，连线得图象时，应舍弃第四组数据点。第四组数据点。(2)在图象上读出与在图象上读出与I0.20 A对应的电压对应的电压U值，根据值，根据PIU求解。求解。(3)题中题中“存在安全隐患存在安全隐患”，意为缺乏保护措施。，意为缺乏保护措施。a电路中电路中Rx起不到保护作用，起不到保护作用，d中中Rx起保护作用，但不能测出电源起保护作用，但不能测出电源的输出功率，的输出功率，b、c能满足题目要求，选能满足题目要求，选b、c。答案：答案：(1)如图所示如图所示(2)0.37(或或0.36)(3)bc改进实验改进实验练能力练能力1在测量电源的电动势和内阻
27、的实验中，由于所用电在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电 压表压表(视为理想电压表视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如的量程较小，某同学设计了如图实图实916所示的实物电路。所示的实物电路。图实图实916(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到实验时，应先将电阻箱的电阻调到_。(选填选填“最最大值大值”“最小值最小值”或或“任意值任意值”)(2)改变电阻箱的阻值改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值，分别测出阻值R010 的定值电的定值电阻两端的电压阻两端的电压U。下列两组。下列两组R的取值方案中，比较合理的的取值方案中，比较合理的方案是方案是_。(选填选填“1”或或“2”)方案编号方案编
28、号电阻箱的阻值电阻箱的阻值R/1400.0350.0 300.0 250.0 200.0280.070.060.050.040.02(2011四川高考四川高考)为测量一电源的电动势及内阻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在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V的电的电压表压表A量程为量程为1 V、内阻大约为、内阻大约为1 k的电压表的电压表V1B量程为量程为2 V、内阻大约为、内阻大约为2 k的电压表的电压表V2C量程为量程为3 V、内阻为、内阻为3 k的电压表的电压表V3选择电压表选择电压表_串联串联_k的电阻可以改装的电阻可以改装成量程为成量程为9 V的
29、电压表。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利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表压表(此表用符号此表用符号V1、V2或或V3与一个电阻串联来表示，且与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表可视为理想电压表)，在虚线框内画出测量电源电动势及，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。内阻的实验原理电路图。(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为为1.50 V时、电阻箱的阻值为时、电阻箱的阻值为15.0 ；电压表示数为；电压表示数为2.00 V时，电阻箱的阻值为时，电阻箱的阻值为40.0
30、，则电源的电动势，则电源的电动势E_ V、内阻内阻r_。3某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时 发现，里面除了一节发现，里面除了一节1.5 V的干电池外，还有一个方形的干电池外，还有一个方形的电池的电池(层叠电池层叠电池)，如图实，如图实917所示。该同学想测所示。该同学想测量一下这个电池的电动势量一下这个电池的电动势E和内电阻和内电阻r，但是从实验室，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为最大阻值为999.9 ，可，可当标准电阻用当标准电阻用)、一只电流表、一只电流表(两个量程：一个两个量程：一个I
31、g0.6 A，内阻内阻rg0.1 ；一个；一个Ig3 A)和若干导线。和若干导线。图实图实917(1)请根据测定电动势请根据测定电动势E、内电阻、内电阻r的要求，在矩形框中画的要求，在矩形框中画出电路图，并按电路图把器件连接起来。出电路图，并按电路图把器件连接起来。(2)接通开关，逐次改变电阻箱的阻值接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与读出与R对应的电流表的示数对应的电流表的示数I，填入下，填入下表，其中某次电阻箱的阻值表，其中某次电阻箱的阻值R2.6 时，时，其对应的电流表的示数如图实其对应的电流表的示数如图实918所示，请你读出并所示，请你读出并填在空格里。填在空格里。图实图实918电
32、流表的读数电流表的读数(A)0.260.320.420.58电阻箱的阻值电阻箱的阻值()5.64.43.22.62.2图实图实919解析：解析：(1)根据闭合电路欧姆定律，测量根据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，需要得到电源电源的电动势和内电阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。阻箱串联接在电源两端即可。(2)0.50(3)描点画图如解析图所示描点画图如解析图所示1.5(在在1.461.54间取值均算对间取值均算对)0.3(在在0.250.35间取值均算对间取值均算对)