2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)十 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課件 教科版.ppt

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實(shí)驗(yàn)十測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 核心探究 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)解讀實(shí)驗(yàn) 萃取精華 注意事項(xiàng)1 電池選取 應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電池 2 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)中不宜將電流調(diào)得過大 電表讀數(shù)要快 每次讀完數(shù)后立即斷開開關(guān) 3 數(shù)據(jù)要求 要測(cè)出不少于6組的 I U 數(shù)據(jù) 且變化范圍要大些 4 描點(diǎn)畫圖 畫U I圖線時(shí) 應(yīng)使圖線通過盡可能多的點(diǎn) 并使不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè) 個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去 5 縱軸標(biāo)度的確定 畫U I圖線時(shí) 縱軸的刻度可以不從零開始 而是依據(jù)測(cè)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)圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流 而圖線與縱軸的截距仍為電源電動(dòng)勢(shì) 圖線斜率的絕對(duì)值仍為內(nèi)阻 誤差分析1 偶然誤差 1 由于電表讀數(shù)不準(zhǔn)引起誤差 2 用圖像法求E和r時(shí) 由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差 3 測(cè)量過程中通電時(shí)間過長(zhǎng)或電流過大 都會(huì)引起E r變化 2 系統(tǒng)誤差 1 若采用 甲 圖 其U I圖像如 乙 圖所示 由于電壓表的分流作用造成誤差 當(dāng)電壓表示數(shù)為零時(shí) IV 0 IA I短 短路電流測(cè)量值等于真實(shí)值 E測(cè)r真 r測(cè)為r真和RA的串聯(lián)值 由于通常情況下電池的內(nèi)阻較小 所以這時(shí)r測(cè)的誤差非常大 核心探究通法悟道 拓寬思路 探究點(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn) 典例1 2015 江蘇卷 10 小明利用如圖 甲 所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量一干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 1 圖中電流表的示數(shù)為A 解析 1 電流表所用量程為0 0 6A 其分度值為0 02A 其示數(shù)為0 4A 2 0 02A 0 44A 答案 1 0 44 2 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下 請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù) 在圖 乙 中作出U I圖線 由圖線求得 電動(dòng)勢(shì)E V 內(nèi)阻r 答案 2 U I圖線見解析1 60 1 58 1 62都算對(duì) 1 2 1 18 1 26都算對(duì) 3 實(shí)驗(yàn)時(shí) 小明進(jìn)行了多次測(cè)量 花費(fèi)了較長(zhǎng)時(shí)間 測(cè)量期間一直保持電路閉合 其實(shí) 從實(shí)驗(yàn)誤差考慮 這樣的操作不妥 因?yàn)?答案 3 見解析 解析 3 干電池長(zhǎng)時(shí)間使用后 電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化 導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大 反思總結(jié)電流表的讀數(shù)方法及圖像處理 1 由于電流表0 6A量程的最小刻度是0 02A 故不用估讀到最小刻度的下一位 2 注意U I圖像的U坐標(biāo)軸一般不是從零刻度開始 這樣內(nèi)阻r只能用r 計(jì)算 不能由r 計(jì)算 題組沖關(guān) 1 2017 河南鄭州第三次質(zhì)檢 實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量一個(gè)電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r 并測(cè)量保護(hù)電阻的阻值Rx 已知電池組的電動(dòng)勢(shì)約為6V 電池內(nèi)阻和待測(cè)電阻阻值均約為幾十歐 可選用的實(shí)驗(yàn)器材有 電流表A1 量程0 30mA 電流表A2 量程0 100mA 電壓表V1和V2 量程均為0 6V 滑動(dòng)變阻器R1 阻值0 5 滑動(dòng)變阻器R2 阻值0 300 開關(guān)S一個(gè) 導(dǎo)線若干 某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程如下 實(shí)驗(yàn)電路圖如圖 甲 所示 正確連接電路 將變阻器R接入電路的阻值調(diào)到最大 閉合開關(guān)S 逐漸減小變阻器R的阻值 測(cè)量并記錄多組電壓表和電流表的數(shù)據(jù)U1 U2 I 根據(jù)上面信息 回答下列問題 1 實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 解析 1 由題意可知 電池組電動(dòng)勢(shì)約為6V 而電阻約為幾十歐姆 為了保證實(shí)驗(yàn)的安全 電流表應(yīng)選擇A2 由電路圖可知 滑動(dòng)變阻器起調(diào)節(jié)電流的作用 5 的電阻小于待測(cè)電阻較多 故只能選擇R2 答案 1 A2R2 2 如圖 乙 是根據(jù)步驟 的測(cè)量數(shù)據(jù)作出的U1 I圖像 由圖像可知 電源電動(dòng)勢(shì)E V 電源內(nèi)阻r 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 答案 2 5 925 3 用U1 U2 I表示待測(cè)保護(hù)電阻的阻值為Rx 考慮電表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響 實(shí)驗(yàn)中待測(cè)電阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比 選填 偏小 偏大 或 相等 答案 3 偏大 1 該小組成員先直接用多用電表粗測(cè)該電池電動(dòng)勢(shì) 用2 5V量程讀數(shù)如圖 甲 所示 則該電動(dòng)勢(shì)的讀數(shù)為V 測(cè)量時(shí)多用電表的紅表筆應(yīng)該與電池的 填 正 或 負(fù) 極相連 2 2018 江蘇南京模擬 某研究性學(xué)習(xí)小組欲測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 答案 1 1 45正 解析 1 在題圖 甲 中可讀出該電動(dòng)勢(shì)為1 50V 測(cè)量時(shí)多用表的紅表筆應(yīng)該與電池的正極相連 2 接著小組成員按如圖 乙 原理圖測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r R0 2 5 為定值保護(hù)電阻 電壓表內(nèi)阻較大 單位長(zhǎng)度電阻r0 0 20 cm的電阻絲ac上標(biāo)有長(zhǎng)度刻度 3 請(qǐng)根據(jù)原理圖連接圖 丙 中的實(shí)物圖 答案 3 圖見解析 解析 3 電路接線如圖 4 閉合開關(guān)S 記錄ab的長(zhǎng)度L和電壓表V的示數(shù)U 滑動(dòng)b點(diǎn)改變ab的長(zhǎng)度L 測(cè)得6組L和U值 并算出對(duì)應(yīng)的值 寫出U與L E r R0 r0的關(guān)系式 答案 5 1 50 1 43 1 54均可 0 50 0 35 0 65均可 5 圖 丁 中的 是已標(biāo)出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所表示的點(diǎn) 根據(jù)圖線算出電源電動(dòng)勢(shì)E V 內(nèi)阻r 計(jì)算結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位 探究點(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn) 高考創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例析 典例2 2014 全國(guó) 卷 23 利用如圖 a 所示電路 可以測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 所用的實(shí)驗(yàn)器材有 待測(cè)電源 電阻箱R 最大阻值999 9 電阻R0 阻值為3 0 電阻R1 阻值為3 0 電流表 量程為200mA 內(nèi)阻為RA 6 0 開關(guān)S 2 實(shí)驗(yàn)得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示 其中電阻R 3 0 時(shí)電流表的示數(shù)如圖 b 所示 讀出數(shù)據(jù) 完成下表 答 3 在圖 c 的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作圖 根據(jù)圖線求得斜率k A 1 1 截距b A 1 答案 2 0 1109 09 3 1 06 0 解析 2 電流表每小格表示4mA 因此電流表讀數(shù)是0 110A 倒數(shù)是9 09A 1 3 根據(jù)給出的點(diǎn) 畫出一條直線 如圖所示 得出斜率k 1 0A 1 1 截距b 6 0A 1 4 根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢(shì)E V 內(nèi)阻r 答案 4 3 01 0 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn) 利用內(nèi)阻已知的電流表和電阻箱測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 2 數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新改進(jìn) 利用 R圖像的斜率和截距求E和r 典例3 2017 天津卷 9 某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的電路測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 其中電流表A1的內(nèi)阻r1 1 0k 電阻R1 9 0k 為了方便讀數(shù)和作圖 給電池串聯(lián)一個(gè)R0 3 0 的電阻 1 按圖示電路進(jìn)行連接后 發(fā)現(xiàn)aa bb 和cc 三條導(dǎo)線中 混進(jìn)了一條內(nèi)部斷開的導(dǎo)線 為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開的 將開關(guān)S閉合 用多用電表的電壓擋先測(cè)量a b 間電壓 讀數(shù)不為零 再測(cè)量a a 間電壓 若讀數(shù)不為零 則一定是導(dǎo)線斷開 若讀數(shù)為零 則一定是導(dǎo)線斷開 答案 1 aa bb 解析 1 根據(jù)U IR 導(dǎo)線電阻R等于零 所以良好的同一根導(dǎo)線上任何兩點(diǎn)都不會(huì)存在電勢(shì)差 若一根導(dǎo)線兩端有電勢(shì)差 則導(dǎo)線斷開 據(jù)此可推斷出導(dǎo)線是完整的還是斷開的 2 排除故障后 該小組順利完成實(shí)驗(yàn) 通過多次改變滑動(dòng)變阻器觸頭位置 得到電流表A1和A2的多組I1 I2數(shù)據(jù) 作出圖像如圖 由I1 I2圖像得到電池的電動(dòng)勢(shì)E V 內(nèi)阻r 答案 2 1 4 1 36 1 44均可 0 5 0 4 0 6均可 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn) 利用內(nèi)阻已知的電流表A1 求出并聯(lián)電路兩端的電壓 電流表A2的示數(shù)近似看成干路電流 2 數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新 縱軸截距與 R1 r1 的乘積表示電動(dòng)勢(shì) 根據(jù)圖線斜率的絕對(duì)值可求出電池內(nèi)阻 模擬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)沖關(guān) 1 2017 四川成都第四次聯(lián)考 在2017上海國(guó)際車展上 展出了大量新能源車型 據(jù)統(tǒng)計(jì)在車展期間 展出的新能源車型達(dá)159臺(tái)之多 其中純電動(dòng)汽車是一種采用單一蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源的汽車 它利用蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源 通過電池向電動(dòng)機(jī)提供電能 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 從而推動(dòng)汽車行駛 為研究車用電瓶 某興趣小組將一塊舊的車載電瓶充滿電 準(zhǔn)備利用下列器材測(cè)量電瓶的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 A 待測(cè)電瓶 電動(dòng)勢(shì)約為3V 內(nèi)阻約幾歐姆B 直流電壓表V1 V2 量程均為3V 內(nèi)阻約為3k C 定值電阻R0 阻值未知 D 滑動(dòng)變阻器R 最大阻值為Rm 阻值已知 E 導(dǎo)線和開關(guān) 1 請(qǐng)利用以上器材 設(shè)計(jì)一個(gè)電路 完成對(duì)待測(cè)電瓶的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量 解析 1 因無電流表 故可用定值電阻與電壓表配合來得到電流 電路如圖所示 答案 1 圖見解析 2 實(shí)驗(yàn)之前 需要利用該電路圖測(cè)出定值電阻R0的阻值 方法是先把滑動(dòng)變阻器R調(diào)到接入電路最大阻值Rm 再閉合開關(guān) 電壓表V1和V2的讀數(shù)分別為U10 U20 則R0 用U10 U20 Rm表示 3 實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭 讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1 U2 描繪出U1 U2圖像如圖所示 圖中直線斜率為k 與橫軸的截距為a 則電瓶的電動(dòng)勢(shì)E 內(nèi)阻r 用k a R0表示 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn) 利用兩個(gè)電壓表和定值電阻來測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 2 數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新改進(jìn) 獲得函數(shù)與U1 U2圖像 利用斜率和截距求解 2 2018 陜西西安模擬 如圖 甲 是利用兩個(gè)電流表A1和A2測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的電路原理圖 圖中S為開關(guān) R為滑動(dòng)變阻器 固定電阻R1和A1內(nèi)阻之和為10000 比r和滑動(dòng)變阻器的總電阻大得多 A2為理想電流表 1 按電路原理圖在圖 乙 虛線框內(nèi)各實(shí)物圖之間畫出連線 解析 1 由原理圖可知 電路為基本的限流接法 連線如圖所示 答案 1 圖見解析 2 在閉合開關(guān)S前 將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c移動(dòng)至 選填 a端 中央 或 b端 3 閉合開關(guān)S 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c至某一位置 讀出電流表A1和A2的示數(shù)I1和I2 多次改變滑動(dòng)端c的位置 得到的數(shù)據(jù)為在如圖所示的坐標(biāo)紙上 以縱坐標(biāo)為I1 橫坐標(biāo)為I2畫出所對(duì)應(yīng)的圖線 答案 2 b端 3 圖見解析 解析 2 為保證安全 開始時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)接到最大值 故應(yīng)接b端 3 將各點(diǎn)依次描出 連線如圖所示 4 利用所得圖線求得電源的電動(dòng)勢(shì)E V 內(nèi)阻r 保留兩位小數(shù) 5 該電路中電源輸出的短路電流Im A 保留兩位有效數(shù)字 答案 4 1 490 60 5 2 5 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新改進(jìn) 無電壓表 用電流表和定值電阻配合獲得電壓 2 數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新改進(jìn) 用I1 I2圖像代替U I圖像