高考物理一輪復(fù)習(xí) 第7章 恒定電流 實(shí)驗(yàn)9 測定電源的電動勢和內(nèi)阻課件.ppt

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實(shí)驗(yàn)九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻,注意事項(xiàng) 1.可選用舊電池：為了使電路的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池。 2.電流不要過大，讀數(shù)要快：干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大。因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電。 3.計(jì)算法求E、r：要測出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時，要將測出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組、第2和第5為一組、第3和第6為一組，分別解出E、r值再求平均值。,圖2 誤差分析 ①用圖象法求E和r時作圖不準(zhǔn)確。 ②由于電流表或電壓表的分壓或分流存在系統(tǒng)誤差。 ?本實(shí)驗(yàn)中測量結(jié)果是：E測E真，r測r真。,熱點(diǎn)一 伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻 【例1】 [2015·四川理綜，8(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0～30 mA)； 電流表A2(量程0～100 mA)； 電壓表V(量程0～6 V)； 滑動變阻器R1(阻值0～5 Ω)； 滑動變阻器R2(阻值0～300 Ω)； 開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干條。,某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程如下： Ⅰ.設(shè)計(jì)如圖3所示的電路圖，正確連接電路。,圖3 Ⅱ.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，得到如圖4所示的圖線。,圖4 Ⅲ.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)Ⅱ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： ①電流表應(yīng)選用________，滑動變阻器應(yīng)選用________； ②由圖4的圖線，得電源內(nèi)阻r＝________Ω； 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________。(選填“相同”或“不同”),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，對總電阻沒有變化，因此電流不變，在滑動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，因此會影響待測部分的分壓，因此電壓表示數(shù)變化范圍會不同。,【變式訓(xùn)練】 1.實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材如實(shí)物圖5甲所示，有： 電池E，電動勢約10 V，內(nèi)阻約1 Ω； 電流表A1，量程約10 A，內(nèi)阻r1約0.2 Ω； 電流表A2，量程300 mA，內(nèi)阻r2約5 Ω； 電流表A3，量程250 mA，內(nèi)阻r3約5 Ω； 電阻箱R1，最大阻值999.9 Ω，最小阻值改變量為0.1 Ω； 滑動變阻器R2，最大阻值100 Ω；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。,要求用圖乙所示的電路測量圖中某電流表A的內(nèi)阻。,圖5 (1)在所給的三個電流表中，哪幾個可以用此電路精確測出其內(nèi)阻？ 答：_________________________________________________。 (2)在可測的電流表中任選一個作為測量對象，在實(shí)物圖甲上連成測量電路。 (3)你要讀出的物理量是________。用這些物理量表示待測內(nèi)阻的計(jì)算公式是___________________________________________。,解析 根據(jù)電路圖可以看出，圖乙中電流表A是被測表，則其兩端電壓就是電阻箱兩端電壓，利用兩只電流表的讀數(shù)差和電阻箱上顯示的阻值可以求出該電壓，這樣就可以求出被測電流表的內(nèi)阻。 (1)電流表A1不能精確測出其內(nèi)阻，因這時圖中的電流表A′應(yīng)為A2、A3中的一只，這使得電流表A1中的電流小于300 mA(或250 mA)，其指針的偏轉(zhuǎn)極其微小，誤差很大，而A2、A3可用此電路精確測出其內(nèi)阻。 (2)若測電流表A3，實(shí)物連線如圖所示。,答案 (1)見解析 (2)如解析圖所示 (3)見解析,熱點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)的拓展與創(chuàng)新(測定電源電動勢和內(nèi)阻的其他方法) 以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性、設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)。 1.實(shí)驗(yàn)方法、方案的拓展(一電表，一電阻箱法),2.實(shí)驗(yàn)器材的靈活選用 如：①定值電阻可以作為保護(hù)電阻 ②定值電阻可以當(dāng)電壓表使用 ③定值電阻可以當(dāng)電流表使用 ④內(nèi)阻已知的電壓表可以當(dāng)小量程的電流表使用,【例2】 (2015·天津理綜，9)用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動勢約4.5 V，內(nèi)電阻約1 Ω)的電動勢和內(nèi)電阻，除待測電池組、電鍵、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用： A.電流表：量程0.6 A，內(nèi)電阻約1 Ω B.電流表：量程3 A，內(nèi)電阻約0.2 Ω C.電壓表：量程3 V，內(nèi)電阻約30 kΩ D.電壓表：量程6 V，內(nèi)電阻約60 kΩ E.滑動變阻器：0～1 000 Ω，額定電流0.5 A F.滑動變阻器：0～20 Ω，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________，滑動變阻器應(yīng)選用________(均填儀器的字母代號)。 (2)如圖6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)。,圖6,(3)實(shí)驗(yàn)時發(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)。,解析 (1)因三節(jié)干電池的電動勢約為4.5 V，故電壓表應(yīng)選D；因干電池放電電流不宜超過0.5 A，故電流表應(yīng)選A；由電壓表和電流表的測量范圍可知滑動變阻器選用F即可。,(2)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)如圖。,為了連接成如圖的實(shí)驗(yàn)電路，還需要用導(dǎo)線將a與d，c與g，f與h相連。 (3)實(shí)驗(yàn)時，電流表不再使用，電阻箱代替滑動變阻器，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示,【變式訓(xùn)練】 2.為測定電源的電動勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材：,圖7 A.電源(電動勢約為9 V) B.電壓表(視為理想電壓表，量程0～3 V) C.電阻箱R(0～999.9 Ω) D.定值電阻R0(銘牌上的數(shù)字模糊，末位只顯示數(shù)字“0”) E.開關(guān)、導(dǎo)線若干,解析 (1)歐姆擋為“×1”，故R0＝10×1 Ω＝ 10 Ω。 (2)因電壓表的量程為3 V，R0只有10 Ω，為保護(hù) 電路并完成測量，電壓表測量R0兩端電壓，電路 圖設(shè)計(jì)如圖所示。,答案 (1)10 (2)實(shí)驗(yàn)電路圖如解析圖所示 (3)9.0 V 2.0 Ω,1.(2016·四川成都月考)在研究性課題的研究中，小剛、小聰和小明所在的小組收集了手機(jī)的電池以及從廢舊收音機(jī)上拆下的電阻、電容器、電感線圈等電子器件?，F(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件進(jìn)行研究，一是電阻Rx(阻值約2 kΩ)，二是手機(jī)中常用的鋰電池(電動勢E的標(biāo)稱值為3.4 V)。在操作臺上還準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)器材： A.電壓表V(量程4 V，內(nèi)阻RV約10 kΩ) B.電流表A1(量程100 mA，內(nèi)阻RA1約5 Ω) C.電流表A2(量程2 mA，內(nèi)阻RA2約50 Ω) D.滑動變阻器R(0～40 Ω。額定電流1 A) E.電阻箱R0(0～999.9 Ω) F.開關(guān)S一只、導(dǎo)線若干,(1)小剛采用伏安法測定Rx的阻值，他使用的電源是待測的鋰電池。圖10是他連接的部分實(shí)驗(yàn)器材，請你完成實(shí)物連接。小剛選用的電流表應(yīng)是________(填“A1”或“A2”)；他用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)作為Rx的測量值，則測量值________真實(shí)值(填“大于”或“小于”)；,圖10,(2)小聰和小明設(shè)計(jì)了圖11甲所示的電路圖測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r。,圖11,2.(2015·安徽理綜，21，Ⅱ)某同學(xué)為了測量一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻，從實(shí)驗(yàn)室找到以下器材：一個滿偏電流為100 μA、內(nèi)阻為2 500 Ω的表頭，一個開關(guān)，兩個電阻箱(0～999.9 Ω)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________(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)，并將該電阻箱阻值調(diào)為________Ω。 (2)接著該同學(xué)用改裝的電流表對電池的電動勢及內(nèi)阻進(jìn)行測量，實(shí)驗(yàn)電路如圖12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。,圖12,①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，圖13中已描繪出四個點(diǎn)，請將第5、6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖13中，并畫出IR－I圖線；,圖13 ②根據(jù)圖線可得電池的電動勢E是________V，內(nèi)阻r是________Ω。,解析 (1)要將電流表量程擴(kuò)大，需要并聯(lián)電阻，由并聯(lián)電路特點(diǎn)：IgRg＝(I－Ig)R并，將I＝50 mA，Ig＝100 μA，Rg＝2 500 Ω代入解得R并＝5.0 Ω。 (2)①作IR－I圖線，如圖所示。,②根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路知，IR表示電源的路端電壓，I表示電路的電流，故IR－I圖線的縱軸截距即為電池的電動勢，則E＝1.53 V，圖線斜率的絕對值減去改裝后的電流表阻值即為電池的內(nèi)阻r＝2.0 Ω。 答案 見解析,