（北京專用）高考物理一輪復習 第十章 恒定電流 第5講 實驗 測定電源的電動勢和內阻課件

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1、第5講實驗：測定電源的電動勢和內阻知識梳理知識梳理實驗原理數據處理12211211222112(1),(2):,(),|,IUI UEIIEUI rEUI rUUrIIUUIUIUErrI計算方法 解方程組求出多組數據再求平均值圖像法 以路端電壓 為縱軸 以干路電流 為橫軸 作圖線圖線在縱軸上的截距代表電源的電動勢斜率的絕對值代表電源的內阻 即定標度時 縱軸可以不從零開始實驗步驟在測定一節(jié)干電池的電動勢和內電阻的實驗中,備有下列器材:A.干電池E(電動勢約為1.5 V、內電阻大約為1.0)B.電壓表V(015 V)C.電流表A(00.6 A、內阻0.1)D.電流表G(滿偏電流3 mA、內阻Rg

2、=10)E.滑動變阻器R1(010、10 A)F.滑動變阻器R2(0100、1 A)G.定值電阻R3=990 H.開關、導線若干(1)為了方便且能較準確地進行測量,其中應選用的滑動變阻器是R1 (填“R1”或“R2”);(2)請畫出你所設計的實驗電路圖,并在圖中標上所選用器材的符號;(3)如圖所示為某一同學根據他設計的實驗,繪出的I1-I2圖線(I1為電流表G的示數,I2為電流表A的示數),由圖線可求得被測電池的電動勢E=1.47 V,內電阻r=0.82。答案答案(1)R1(2)電路圖如圖所示(3)1.47(1.461.48均對)0.82(0.800.86均對)解析解析(1)從實驗操作方便和安

3、全角度出發(fā),滑動變阻器選小阻值,大電流的R1;(2)所給器材中電壓表量程過大,不能選用,需要把電流表G與R3串聯當作電壓表,被測量電源的內電阻很小,電流表相對電源用外接法;(3)延長圖線,圖線與縱軸的截距為1.47 mA,此時I2=0,則電源電動勢E=1.47 mA(R3+Rg)=1.47 V,圖線與橫軸交點坐標為(0.57 A,1.0 mA),則有E=0.1 mA(Rg+R3)=(0.57 A+1.0 mA)r,電源內電阻r=0.82。深化拓展深化拓展考點一考點一利用電流表和電壓表測電源的電動勢和內阻利用電流表和電壓表測電源的電動勢和內阻考點二考點二一電表一電阻箱法測電源的電動勢和內阻一電表

4、一電阻箱法測電源的電動勢和內阻實驗電路:原理:U1=E-I1r U2=E-I2r所以測量值E=r=使用條件:如果電源內阻 rRV,則用甲電路;如果電源內阻rRA或RA已1 22 121U IU III1221UUII深化拓展深化拓展考點一利用電流表和電壓表測電源的電動勢和內阻考點一利用電流表和電壓表測電源的電動勢和內阻知,則用乙電路。1-1 (2014北京理綜,21,18分)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內電阻。要求盡量減小實驗誤差。(1)應該選擇的實驗電路是圖1中的甲甲(選填“甲”或“乙”)。圖1(2)現有電流表(00.6 A)、開關和導線若干,以及以下器材:A.電壓表(015

5、V)B.電壓表(03 V)C.滑動變阻器(050)D.滑動變阻器(0500)實驗中電壓表應選用B;滑動變阻器應選用C。(選填相應器材前的字母)(3)某位同學記錄的6組數據如表所示,其中5組數據的對應點已經標在圖2的坐標紙上,請標出余下一組數據的對應點,并畫出U-I圖線。序號123456電壓U(V)1.451.401.301.251.201.10電流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480圖2(4)根據(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E=1.50V,內電阻r=0.83。(5)實驗中,隨著滑動變阻器滑片的移動,電壓表的示數U及干電池的輸出功率P都會發(fā)生變化。圖3的各

6、示意圖中正確反映P-U關系的是C。圖3答案答案(1)甲(2)BC(3)如圖所示(4)1.50(1.491.51)0.83(0.810.85)(5)C解析解析(1)干電池內電阻較小,遠小于電壓表內阻,選用甲電路時電源內電阻的測量值相對誤差小。(2)一節(jié)干電池的電動勢只有1.5 V左右,故電壓表應選用量程較小的B,干電池的內電阻一般只有零點幾歐或幾歐,為調節(jié)方便,滑動變阻器應選用總阻值與之相差較小的C。(3)作圖過程略,圖見答案。(4)由U=E-Ir知U-I圖線在U軸上的截距表示E、斜率的絕對值表示r,由圖線可得E=1.50 V,r=0.83。(5)由P=IU=U=(UE-U2)可知,P-U圖線是

7、一條開口向下的拋物線,故選C。EUr1r1-2用圖甲所示電路測量一節(jié)蓄電池的電動勢和內電阻。蓄電池的內電阻很小,除蓄電池、開關、導線外,可供使用的器材還有:A.電壓表(量程03 V)B.電流表(量程00.6 A)C.電流表(量程03 A)D.定值電阻R0(阻值3,額定功率4 W)E.滑動變阻器R(阻值范圍05,額定電流為2 A)(1)電流表應選B;(選填器材前的字母序號)(2)根據實驗數據作出U-I圖像,如圖乙所示,蓄電池的電動勢E=2.0V,內電阻r=0.75。答案答案(1)B(2)2.00.75解析解析(1)當滑動變阻器接入電路中的電阻最小,即取0時,電路中有最大電流Imax=A0.67

8、A,0.67 A不到電流表C滿偏電流的,則用C測量時讀數誤差較大,0.67 A和電流表B的最大測量值接近,故選B。(2)根據電路圖,由閉合電路歐姆定律可知:U=E-I(r+R0),I=0時,U=E,即縱截距表示蓄電池的電動勢,U-I圖線的斜率為-(r+R0),由圖線可知斜率k的絕對值約為 =3.75,r=3.75-R0=0.75。0ER231320.500.40考點二一電表一電阻箱法測電源的電動勢和內阻考點二一電表一電阻箱法測電源的電動勢和內阻實驗電路實驗原理E=I1(R1+r)E=I2(R2+r)E=r=E=U1+rE=U2+rE=r=1 21221I I(RR)II112221I RI R

9、II11UR22UR12122112U U(RR)U RU R12122112R R(UU)U RU R驗室提供的器材如下:電壓表、電阻箱(阻值范圍 0999.9)、開關、導線若干。請根據圖1甲所示的電路圖,在圖1乙中畫出連線,將器材連接成實驗電路。2-1 2017北京海淀一模,21(2)研究性學習小組的同學們用如圖1甲所示的電路測量兩節(jié)干電池串聯而成的電池組的電動勢E和內電阻r。實 圖1某同學開始做實驗,先把電阻箱阻值調到最大,再接通開關,然后逐次改變電阻箱接入電路的阻值R,讀取與R對應的電壓表的示數U,并將相應的數據轉化為坐標點描繪在U-圖中。請將圖1丙、丁中電阻箱和電壓表所示的數據轉化為

10、坐標點描繪在圖2所示的坐標系中(用“+”表示),并畫出U-圖線;根據圖2中由實驗數據繪出的圖線可以得出該電池組電動勢的測量值E=2.93V,內電阻測量值r=1.34。(保留3位有效數字)URUR 圖2實驗測量都存在誤差,關于本實驗的誤差,下列說法中正確的是AC(填選項前的字母)。A.由于讀數所引起的誤差屬于偶然誤差B.利用圖像法處理本實驗數據可以減小系統(tǒng)誤差C.由于電壓表內阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差D.電壓表的內阻越大,其引起的誤差越大不同小組的同學分別用不同的電池組(均由同一規(guī)格的兩節(jié)干電池串聯而成)完成了上述的實驗后,發(fā)現不同電池組的電動勢基本相同,只是內電阻差異較大。同學們選擇了內電阻差異

11、較大的甲、乙兩個電池組進一步探究,對電池組的輸出功率P隨外電阻R變化的關系,以及電池組的輸出功率P隨路端電壓U變化的關系進行了猜想,并分別畫出了如圖3所示的P-R和P-U圖像。若已知甲電池組的內電阻較大,則下列各圖中可能正確的是BC(選填選項的字母)。圖3答案答案如圖所示如圖所示2.93(2.853.00)1.34(1.251.40)ACBC解析解析電阻箱讀數為6.0,電壓表讀數為2.40 V。由圖線與縱軸交點坐標可求電動勢,由圖線斜率可求內電阻。利用圖像法處理實驗數據可減小偶然誤差;電壓表的內阻越大,其引起的誤差越小。I=,P=I2R=,則當R=r時Pmax=,B對。E=U+Ir,則P=UI=U=,可知C對。ERr22()E RRr22()4ERrrR24ErEUr2EUUr