物理第七章 恒定电流 实验八 测量电源的电动势和内阻.ppt

实验八测量电源的电动势和内阻第七章 恒定电流内容索引过好双基关命题点一 教材原型实验命题点二 实验拓展创新1过好双基关1.实验原理闭合电路欧姆定律.基本实验要求基本实验要求2.实验器材电池、电压表、电流表、开关、导线、坐标纸和刻度尺.滑动变阻器3.基本操作(1)电流表用 A的量程，电压表用 V的量程，按图连接好电路.0.63(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最 的一端.(3)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(I1，U1).用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中.(4)断开开关，拆除电路，整理好器材.大1.实验数据求E、r的处理方法(1)列方程求解：由UEIr得解得E、r.U1EI1rU2EI2r(2)用作图法处理数据，如图所示.图线与纵轴交点为 ；图线与横轴交点为I短 ；图线的斜率表示r .E规律方法总结规律方法总结2.注意事项(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较 的旧电池.(2)电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快.(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些.(4)若UI图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r 确定.(5)电流表要内接(因为r很小).3.误差来源(1)偶然误差：用图象法求E和r时作图不准确.(2)系统误差：电压表分流.大2命题点一教材原型实验 用如图所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材：待测电源(电动势约3 V，内阻约2)，保护电阻R1(阻值10)和R2(阻值5)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干.实验主要步骤：()将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；()逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；()以U为纵坐标，I为横坐标，作UI图线(U、I都用国际单位)；()求出UI图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.【例1】回答下列问题：(1)电压表最好选用_；电流表最好选用_.A.电压表(03 V，内阻约15 k)B.电压表(03 V，内阻约3 k)C.电流表(0200 mA，内阻约2)D.电流表(030 mA，内阻约2)C答案解析A电压表内阻越大，分流越小，误差也就越小，所以选内阻较大的电压表A；当滑动变阻器接入电阻最小时通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为I 176 mA，所以选量程为200 mA的电流表C.(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大.两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_.A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右 端接线柱由电路分析可知，若滑动变阻器的滑片右移电压表示数变大，则滑动变阻器接入电路部分阻值增大，选项C符合题意.答案解析(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E_，r_，代入数值可得E和r的测量值.答案解析ka由EUI(rR2)，得UI(rR2)E，对比伏安特性曲线可知，图象斜率的绝对值krR2，所以电源内阻rkR2；令U0，得I ，由题意知与横轴截距为a，所以aI ，则Eka.kR2题组阶梯突破题组阶梯突破1.利用图所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差.供选择的器材有：A.电流表A(00.6 A)B.电压表V1(03 V)C.电压表V2(015 V)D.滑动变阻器R1(020)E.滑动变阻器R2(0200)F.定值电阻R01 G.开关一个，导线若干(1)实验中电压表应选用_，滑动变阻器应选用_(选填相应器材前的字母).BD答案分析题眼(2)闭合开关，电压表和电流表均有示数，但是无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表的读数变化都非常小.同学们讨论后，在原电路的基础上又加了一个定值电阻R0，问题得到解决.请你在虚线框内画出改进后的电路图.见解析图某位同学记录了6组数据，对应的点已经标在坐标纸上.在图坐标纸上画出UI图线，并根据所画图线可得出干电 池 的 电 动 势 E _ V，内 电 阻 r_.(结果均保留两位有效数字)0.14(0.130.18)1.5答案解析2.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻.要求尽量减小实验误差.(1)应该选择的实验电路是图中的_(选填“甲”或“乙”).甲答案解析干电池内阻相对一般电流表内阻而言较小，为减小电流表分压带来的系统误差，故应选甲.(2)现有电流表(00.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材：A.电压表(015 V)B.电压表(03 V)C.滑动变阻器(050)D.滑动变阻器(0500)实验中电压表应选用_；滑动变阻器应选用_.(选填相应器材前的字母)干电池电动势约为1.5 V，电压表选B可减小读数误差.滑动变阻器应选C，若选D，由于总阻值较大，则滑片滑动时移动范围小，不便调节.答案解析BC(3)某位同学记录的6组数据如表所示，其中5组数据的对应点已经标在图，请标出余下一组数据的对应点，并画出UI图线.答案序号123456电压U(V)1.451.401.301.251.201.10电流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480如图所示(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E_ V，内电阻r_.由UEIr可得图象上的纵轴截距E1.50 V，斜率的绝对值r0.83.1.50(1.491.51)答案解析0.83(0.810.85)(5)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化.下列示意图中正确反映PU关系的是_.答案解析3.手机、电脑等电器已经普及到人们的日常生活中，这些电器都要用到蓄电池.某同学利用下列器材测定一节蓄电池的电动势和内阻.蓄电池的电动势约为3 V.A.量程是0.6 A，内阻约为0.5 的电流表；B.量程是3 V，内阻是6 k的电压表；C.量程是15 V，内阻是30 k的电压表；D.阻值为01 k，额定电流为0.5 A的滑动变阻器；E.阻值为010，额定电流为2 A的滑动变阻器；F.定值电阻4，额定功率4 W；G.开关S一个，导线若干.(1)为了减小实验误差，电压表应选择_(填器材代号)，图中的导线应连接到_处(填“”或“”)，改变滑动变阻器阻值的时候，为了使电压表和电流表的读数变化比较明显，滑动变阻器应选择_(填器材代号).蓄电池的电动势约为3 V，电压表C的量程太大，选电压表B.导线接处，与电池串联的定值电阻阻值已知，有利于准确测出电池的内阻.电流表量程为0.6 A，由R 得回路中的总电阻不能小于5，滑动变阻器D总阻值太大，操作不方便，滑动变阻器选E.BE答案解析(2)用(1)问中的实验电路进行测量，读出电压表和电流表的读数，画出对应的UI图线如图所示，由图线可得该蓄电池的电动势E_ V，内阻r_.(结果保留两位有效数字)答案解析3.21.3由图线在纵轴上的截距可得蓄电池的电动势E3.2 V，图线斜率的绝对值|k|5.3，减去与电池串联的定值电阻的阻值4，可得电池的内阻r1.3.3命题点二实验拓展创新图甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图.图中S为开关，R为滑动变阻器，定值电阻R1和A1内阻之和为10 000(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表.(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线.【例2】答案(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至_(填“a端”“中央”或“b端”).b端答案解析实验前滑动变阻器接入电路电阻值应最大.(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置，得到的数据为：I1(mA)0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2(mA)48040032023214068在图所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1I2图线.答案(4)利用所得图线求得电源的电动势E_ V，内阻r_.(均保留两位小数)答案解析0.60(0.550.65)1.49(1.481.50)由图线上读出两组数值，代入EI1(R1RA1)(I1I2)r构成方程组联立求解E和r.(5)该电路中电源输出的短路电流Im_ A.(保留两位有效数字)答案解析2.5(2.32.7)4.某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内阻.A.待测干电池一节，电动势约为1.5 V，内阻约为几欧姆B.直流电压表V，量程为3 V，内阻非常大C.定值电阻R0150 D.电阻箱RE.导线和开关题组阶梯突破题组阶梯突破根据如图甲所示的电路连接图进行实验操作.多次改变电阻箱的阻值，记录每次电阻箱的阻值R和电压表的示数U.在 R坐标系中描出的坐标点如图乙所示.(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则 与R的关系式为_.答案解析(2)在图乙坐标纸上画出 R关系图线.答案(3)根据图线求得斜率k_ V11，截距b_ V1(保留两位有效数字).0.70(0.690.71)4.4103(4.21034.6103)答案解析(4)根 据 图 线 求 得 电 源 电 动 势 E _ V，内 阻 r_(保留三位有效数字).9.09(7.5010.5)1.52(1.451.55)答案解析5.某同学设想运用如图甲所示的实验电路，测量未知电阻Rx的阻值、电流表A的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求.(1)为了测量未知电阻Rx的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至_(填“最大”或“最小”)，然后闭合开关K1，将开关K2拨至1位置，调节R2使电流表A有明显读数I0；接着将开关K2拨至2位置.保持R2不变，调节R1，当调节R134.2 时，电流表A读数仍为I0，则该未知电阻的阻值Rx_.答案34.2最大为了保护电路，需要将电阻箱的阻值都调至最大，因为两种情况下电流表示数相同，Rx和R1等效，所以RxR134.2.解析(2)为了测量电流表A的内阻RA和电源(内阻忽略不计)的电动势E，他将R1的阻值调到R11.5，R2调到最大，将开关K2拨至2位置，闭合开关K1；然后多次调节R2，并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I；最后根据记录的数据，他画出了如图乙所示的图象，根据你所学知识和题中所给字母写出该图象对应的函数表达式为：_；利用图象中的数据可求得，电流表A的内阻RA_，电源(内阻忽略不计)的电动势E_ V.答案0.54解析