高考总复测定电源的电动势和内阻.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,RJ,版,物理 新课标高考总复习,高考总复测定电源的电动势和内阻,(,对应学生用书,P137),一、实验目的,1,测定电源的电动势和内阻,2,掌握用图象法求电动势和内阻,三、实验器材,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,四、实验步骤,1,电流表用,0.6 A,量程，电压表用,3 V,量程，按图甲连接好电路,2,把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端,3,闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据,(,I,1,、,U,1,),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,五、数据处理,本实验中数据的处理方法：一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法,.,方法一：取六组对应的,U,、,I,数据，数据满足关系式,U,1,E,I,1,r,、,U,2,E,I,2,r,、,U,3,E,I,3,r,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,第,1,组,第,2,组,第,3,组,第,4,组,第,5,组,第,6,组,U,/V,I,/A,(,对应学生用书,P137),要点一,误差分析,1.,偶然误差,(1),读数不准和电表线性不良引起误差,(2),用图象法求,E,和,r,时，由于作图不准确造成的误差,(3),测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起,E,、,r,变化,2,系统误差,由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差,(1),如右图甲电路：在理论上,E,U,(,I,v,I,A,),r,，其中电压表示数,U,是准确的电源两端电压而实验中忽略了通过电压表的电流,I,v,而形成误差,(,如图乙中虚线段,),，而且电压表示数越大，,I,v,越大,(2),如图丙电路：,U,I,图线如图丁所示，,I,A,为电源电流真实值，理论上有,E,U,U,A,I,A,r,，其中的,U,A,不可知，而造成误差,(,如虚线段为,U,A,),，而且电流表示数越大，,U,A,越大，当电流为零时，,U,A,0,，电压为准确值，等于,E,.,要点二,注意事项,1.,为了使电池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干电池,2,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,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,3,要测出不少于,6,组,I,、,U,数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的,I,、,U,数据中，第,1,和第,4,为一组、第,2,和第,5,为一组、第,3,和第,6,为一组，分别解出,E,、,r,值再求平均值,4,在画,U,I,图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度,5,干电池内阻较小时路端电压,U,的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画,U,I,图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始,(,横坐标,I,必须从零开始,),但这时图线和横轴的交点不再是短路电流不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻,要点三,实验改进,1,用一个电流表和电阻箱测量，电路如右图，测量原理为：,E,I,1,(,R,1,r,),，,E,I,2,(,R,2,r,),，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,(广东高考)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R05)一个，开关两个，导线若干，实验原理如图(a),(1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接,(2)请完成下列主要实验步骤；,A检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图(c)所示，读得电阻值是_；,B将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49 V.,C将开关S2_，电压表的示数是1.16 V；断开开关S1.,(3),使用测得的数据，计算出于电池的内阻是,_(,计算结果保留两位有效数字,),(4),由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏,_(,填,“,大,”,或,“,小,”,),解析,(1),连线如图所示,(2),电阻箱读数为,20,；闭合,S,2,后电阻箱才工作,(4),由于电压表不是理想电压表，当,S,1,闭合、,S,2,断开时，电压表的示数略小于电源的电动势,答案,(1),实物连线图见解析,(2)20,闭合,(3)0.69,(4),小,(对应学生用书P138),题型一伏安法测电源电动势和内阻,例1 (金坛调研)在用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中：,(1)备有如下器材：,A干电池1节；B滑动变阻器(020)；,C滑动变阻器(01 k);D电压表(03 V)；,E电流表(00.6 A);F电流表(03 A)；,G开关、导线若干,其中滑动变阻器应选_，电流表应选_(只填器材前的序号),(2),为了最大限度地减小实验误差，请在下面的虚线框中画出该实验最合理的电路图,(3),某同学记录的实验数据如下表所示，试根据这些数据在下图中画出,U,I,图线，根据图线得到被测电池的电动势,E,_V,，内电阻,r,_.,1,2,3,4,5,6,I,/A,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30,0.40,U,/V,1.32,1.26,1.18,1.13,1.04,0.93,尝试解答,(1),由于干电池的电动势只有,1.5 V,，滑动变阻器应选,B,，从测量的数据可以看出电流最大只有,0.4 A,，电流表应选,E.,(2),电路图如下图甲所示,(3),作出的,U,I,图象如图乙所示，从图象可以看出在,U,轴上的截距为,1.45 V,，即电源的电动势为,1.45 V,图象斜率的绝对值为：,k,U,/,I,1.3.,答案,(1)B,E,(2),如图甲所示,(3),U,I,图象如图乙所示,题型二实验方法的迁移,例2(江苏高考)在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路,(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,R,0,10,的定值电阻两端的电压,U,，下列两组,R,的取值方案中，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,(,对应学生用书,P139),1,在测定一节干电池电动势和内阻的实验中，某学生采用了如下图所示实验器材连接，请指出该学生在接线中错误和不规范的做法,(1)_,；,(2)_,；,(3)_,；,(4)_,答案,(1),滑动变阻器不起变阻作用,(2),电流表正负接线柱错误,(3),电压表量程选用不当,(4),电压表没有并接在开关和电源串联后的两端,2,为了测定一节干电池的电动势和内阻，某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，当将滑动变阻器的滑片由,A,端向,B,端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近,1.5 V,且几乎不变，直到当滑片滑至临近,B,端时电压表的示数急剧变化，这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值、电压值，出现上述情况的原因是,_,改进方法是,_,改进后，测出几组电流、电压的数值，并画出图乙所示的图象，由图象可知，这个电池,的电动势为,E,_V,，内阻,r,_.,答案,滑动变阻器值太大，有效使用的部分太短选择阻值更小的滑动变阻器,3,在测一节干电池,(,电动势约为,1.5 V,，内阻约为,2),的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选用；,A,电压表量程为,15 V,，,B,电压表量程为,3 V,，,A,变阻器为,(0,20,，,3 A),，,B,变阻器为,(0,500,，,0.2 A),电压表应该选,_(,选填,“,A,”,或,“,B,”,),，这是因为,_,；变阻器应该选,_(,选填,“,A,”,或,“,B,”,),，这是因为,_,解析,干电池的电动势,1.5 V,，而,A,电压表量程是电动势,(1.5 V),的,10,倍，读数误差较大，故应选,B,电压表；,B,变阻器的电阻值太大，额定电流又过小，故应选,A,变阻器,答案,B,A,电压表量程过大，读数误差较大,A,B,变阻器额定电流过小，阻值太大,4,用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻提供的器材如图,(a),所示,(1),用实线代表导线把图,(a),中的实物连接成测量电路,(,两节干电池串联作为电源，图中有部分线路已连好,),(2),图,(b),中的,6,个点表示实验测得的,6,组电流,I,、电压,U,的值，按照这些实验值作出,U,I,图线，由此图线求得的每节电池电动势,E,_ V,，每节电池的内阻,r,_.(,取,3,位有效数字,),解析,(1),测量电路的实物连接图如图甲所示,.,答案,(1),见解析图,(2),U,I,图线见解析,5(聊城模拟)某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如右图所示电路进行实验，测得的数据如下表所示.,实验次数,1,2,3,4,5,R,(),4.0,10.0,16.0,22.0,28.0,I,(A),1.00,0.50,0.34,0.25,0.20,1/,I,(A,1,),1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,B将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.,4用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻提供的器材如图(a)所示,(2)_；,C乙同学是根据电压表V1和电流表A的数据,(2)电阻箱读数为20；,(1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接,(1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接,定值电阻R3990,6为了测定一节干电池的电动势和内电阻，现准备了下列器材：,(4)从理论上分析，由于考虑电流表的内阻，E测E真，r测r真,(3)电压表量程选用不当,45 mA(99010)1.,(3)测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化,A滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端,定值电阻R3990,(2),图象如右图所示,(3),由图象可知图象的斜率等于电动势,E,6.0 V,，,R,轴上截距的绝对值电池内阻,r,2.0.,(4),从理论上分析，由于考虑电流表的内阻，,E,测,E,真,，,r,测,r,真,6,为了测定一节干电池的电动势和内电阻，现准备了下列器材：,待测干电池,E,(,电动势约,1.5 V,，内阻约,1.0),电流表,G(,满偏电流,3.0 mA,，内阻,10),安培表,A(,量程,0,0.60 A,，内阻,0.10),滑动变阻器,R,1,(0,20,，,2 A),滑动变阻器,R,2,(0,1000,，,1 A),定值电阻,R,3,990,开关和导线若干,(1),为了能尽量准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是,_(,填仪器代号,),；,(2),请在下图甲所示的方框中画出实验电路原理图，并注明器材的字母代号；,(3),图乙所示为某同学根据正确的电路图作出的,I,1,I,2,图线,(,I,1,为电流表,G,的示数，,I,2,为安培表,A,的示数,),，由该图线可求出被测干电池的电动势,E,_V,，内电阻,r,_.,(2)电阻箱读数为20；,(1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接,5(聊城模拟)某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如右图所示电路进行实验，测得的数据如下表所示.,解析(1)连线如图所示,(对应学生用书P139),答案(1)实物连线图见解析,B将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.,要点三实验改进,高考总复测定电源的电动势和内阻,A滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端,解析(1)为减小本实验的误差，提高实验精度，实验电流应适当增大，所选用的滑动变阻器的电阻要适当小，故滑动变阻器应选(或R1),(3)UI图象如图乙所示,3闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1、U1)用同样方法测量几组I、U值填入表格中,(1)根据甲、乙两同学描绘的图线，可知(),(2)图象如右图所示,(3)由图象可知图象的斜率等于电动势E6.,(对应学生用书P139),解析,(1),为减小本实验的误差，提高实验精度，实验电流应适当增大，所选用的滑动变阻器的电阻要适当小，故滑动变阻器应选,(,或,R,1,),(2),测量干路电流用的电流表应选安培表,A,；而将电流表,G(,满偏电流,3.0 mA,，内阻,10),与定值电阻,R,3,990,串联组合起来使用代替电压表来测量路端电压实验电路如上图所示,(3),根据,I,1,I,2,图线可求出被测干电池的电动势：,E,1.45 mA,(990,10),1.45 V,，,内电阻：,r,0.45 V/0.5 A,0.90.,答案,(1),或,R,1,(2),见解析图,7(启东模拟)两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录的是电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据并根据数据描绘了如图(b)所示的两条UI图线回答下列问题：,(1),根据甲、乙两同学描绘的图线，可知,(,),A,甲同学是根据电压表,V,1,和电流表,A,的数据,B,甲同学是根据电压表,V,2,和电流表,A,的数据,C,乙同学是根据电压表,V,1,和电流表,A,的数据,D,乙同学是根据电压表,V,2,和电流表,A,的数据,(2),图象中两直线的交点表示的物理意义是,(,),A,滑动变阻器的滑动触头,P,滑到了最右端,B,电源的输出功率最大,C,定值电阻,R,0,上消耗的功率为,0.5 W,D,电源的效率达到最大值,(3),根据图,(b),，可以求出定值电阻,R,0,_,，电源电动势,E,_V,，内电阻,r,_.,(4),该电路中电流表的读数能否达到,0.6 A,，试说明理由,解析,(1),从电路连接可以看出，电流表,A,的读数增大时，电压表,V,1,的读数减小，电压表,V,2,的读数增大甲同学是根据电压表,V,1,和电流表,A,的数据绘制图象的，,B,错误，,A,正确；乙同学是根据电压表,V,2,和电流表,A,的数据绘制图象的，,C,错误，,D,正确,(2),图象中两直线的交点表示电压表,V,1,的读数与电压表,V,2,的读数相等，即滑动变阻器的阻值为,0,，滑动变阻器的滑动触头,P,滑到了最左端，,A,错误；从图象可以得出电阻,R,0,的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为,0,，即电源的输出功率最大，,B,正确；定值电阻,R,0,消耗的功率为：,P,U,2,I,1.00.5 W,0.5 W,，,C,正确；电源的效率为：,UI,/(,EI,),U,/,E,，,U,越大，效率越大，,D,错误,(3),从图象可以得出定值电阻,R,0,的阻值为：,R,0,U,2,/,I,2.0,；从甲同学的图象可以得出图象在,U,轴上的截距为,1.50 V,，即电源的电动势为,1.50 V,，图象斜率的绝对值为：,k,U,1,/,I,，即电源的内电阻为,r,1.0.,(4),该电路中电流表的读数为：,I,E,/(,R,R,0,r,),，当,R,最小时，电流最大，最大值为：,I,m,E,/(,R,0,r,),1.0)A,0.5 A,，该电路中电流表的读数不能达到,0.6 A.,答案,(1)AD,(2)BC,(4),见解析,