高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第七章 實(shí)驗(yàn)九 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

高考物理大一輪復(fù)習(xí)第七章實(shí)驗(yàn)九測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻課件第一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1.掌握用電壓表和電流表測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法;進(jìn)一步理解閉合

電路歐姆定律。知識(shí)梳理2.掌握用圖象法求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法。[實(shí)驗(yàn)原理]1.實(shí)驗(yàn)依據(jù):閉合電路歐姆定律。2.實(shí)驗(yàn)電路:如圖。第二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.E和r的求解:由U=E-Ir得:

解得:

4.作圖法處理數(shù)據(jù),如圖:(1)圖線與縱軸交點(diǎn)為E。(2)圖線與橫軸交點(diǎn)為I短=

。(3)圖線的斜率絕對(duì)值表示r=

。第三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六[實(shí)驗(yàn)器材]電池(被測(cè)電源)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、

鉛筆等。[實(shí)驗(yàn)步驟]1.電流表用0.6A量程,電壓表用3V量程,按實(shí)驗(yàn)電路圖連接好電路。2.把變阻器的滑片移動(dòng)到使連入電路中的阻值最大的一端。3.閉合開關(guān),調(diào)節(jié)變阻器的滑片位置,使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)I1、U1。用同樣方法測(cè)量幾組I、U值。填入表格中。4.斷開開關(guān),拆除電路,整理好器材。[數(shù)據(jù)處理]本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的處理方法,一是聯(lián)立方程求解的公式法,二是描點(diǎn)畫圖法。第四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六

第1組第2組第3組第4組第5組第6組U/V

I/A

方法一取六組對(duì)應(yīng)的U、I數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)滿足的關(guān)系式U1=E-I1r、U2=E-I2r、

U3=E-I3r、……,讓第1式和第4式聯(lián)立方程,第2式和第5式聯(lián)立方程,第3式和

第6式聯(lián)立方程,這樣解得三組E、r,取其平均值作為電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻

r的大小。方法二

以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立U-I坐標(biāo)系,在坐標(biāo)

平面內(nèi)描出各組I、U值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn),然后盡量多地通過這些點(diǎn)作一條直線,

不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè),則直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即

是電池電動(dòng)勢(shì)的大小(一次函數(shù)的縱軸截距),直線的斜率絕對(duì)值即為電池

的內(nèi)阻r,即r=

。第五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六[誤差分析]1.讀數(shù)誤差和電表引起的誤差。2.用圖象法求E和r時(shí),由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差。3.本實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)原理圖所示的測(cè)量電路是存在系統(tǒng)誤差的,這是由于電

壓表的分流IV引起的,使電流表的示數(shù)I測(cè)小于電池的輸出電流I真。因?yàn)镮真=I

測(cè)+IV,而IV=U/RV,U越大,IV越大,U趨近于零時(shí)IV也趨近于零。所以此種情況

下圖線與橫軸的交點(diǎn)為真實(shí)的短路電流,而圖線與縱軸的交點(diǎn)為電動(dòng)勢(shì)的

測(cè)量值,比真實(shí)值偏小。修正后的圖線如圖所示,顯然,E、r的測(cè)量值都比

真實(shí)值偏小,r測(cè)<r真、E測(cè)<E真。

第六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.若采用如圖甲所示電路,電流是準(zhǔn)確的,當(dāng)I很小時(shí),電壓表的分流很小,但

隨電壓的增大,電流I增大,電流表的分壓作用也逐漸增大。此種情況如圖

乙所示,所以E測(cè)=E真、r測(cè)>r真。

甲乙第七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六[注意事項(xiàng)]1.為了使電池的路端電壓變化明顯,電池的內(nèi)阻應(yīng)選得大些(選用已使用過

一段時(shí)間的干電池)。2.在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大,每次讀完U和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源,以免

干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象嚴(yán)重,使得E和r明顯變化。3.測(cè)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(shí),類似于逐

差法,要將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中,第1組和第4組為一組,第2組和第5組為一組,

第3組和第6組為一組,分別解出E、r再求平均值。4.在畫U-I圖線時(shí),要使盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對(duì)

稱分布在直線兩側(cè),不要顧及個(gè)別離開直線較遠(yuǎn)的點(diǎn),以減小偶然誤差。第八頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.干電池內(nèi)阻較小時(shí),U的變化較小,此時(shí),坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖甲所

示的狀況,使下部大面積空間得不到利用。為此,可使縱坐標(biāo)不從零開始而

是根據(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),如圖乙所示,

并且把縱坐標(biāo)的比例放大,可使結(jié)果的誤差減小。此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不

表示短路電流,而圖線與縱軸的截距仍為電源電動(dòng)勢(shì)。要在直線上任取兩

個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn),用r=

計(jì)算出電池的內(nèi)阻r。第九頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1.如圖甲所示,電壓表V1、V2串聯(lián)接入電路中時(shí),示數(shù)分別為6V和4V,當(dāng)只

有電壓表V2接入電路中時(shí),如圖乙所示,示數(shù)為9V,電源的電動(dòng)勢(shì)為

(

)A.9.8VB.10VC.10.8VD.11.2V

答案

C設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E和r,電壓表V2的內(nèi)阻為R2,根據(jù)閉合電路歐姆定律,對(duì)圖甲和圖乙分別有:E=6+4+

r,E=9+

r,解得:E=10.8V。故只有選項(xiàng)C正確。第十頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.用電流表和電壓表測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻:(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。(電源內(nèi)阻很小)第十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)如圖所示是根據(jù)兩個(gè)電源的測(cè)量數(shù)據(jù)繪制的圖線。由圖可知:圖線與電

壓U軸的交點(diǎn)表示

,電源Ⅰ的內(nèi)阻

電源Ⅱ的內(nèi)阻(填

“大于”“等于”或“小于”),用此電路測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻比真實(shí)值

。(3)圖中兩直線Ⅰ、Ⅱ的交點(diǎn)表示兩個(gè)電路中

相等。第十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)電源的電動(dòng)勢(shì)小于偏小(3)外電路電阻和外電路消耗的電功率

答案

(1)如圖所示第十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六

解析

(2)縱軸截距表示電源的電動(dòng)勢(shì),圖線的斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻,線Ⅱ比線Ⅰ陡一些,故電源Ⅰ的內(nèi)阻小于電源Ⅱ的內(nèi)阻,用此電路測(cè)

得的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻比真實(shí)值偏小。(3)Ⅰ、Ⅱ的交點(diǎn)表示外電路電壓、電流都相同,說(shuō)明外電路的電阻、電功

率相同。第十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.測(cè)量電源B的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r(E約為4.5V,r約為1.5Ω)。器材:量程3V的理想電壓表

,量程0.5A的電流表

(具有一定內(nèi)阻),固定電阻R=4Ω,滑動(dòng)變阻器R',開關(guān)S,導(dǎo)線若干。(1)在虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。圖中各元件需用題目中給出的符號(hào)

或字母標(biāo)出。(2)實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時(shí),電壓表讀數(shù)為U1;當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時(shí),電壓

表讀數(shù)為U2。則可以求出E=

,r=

。(用I1,I2,U1,U2及R表示)

答案

(1)如圖所示第十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)

-R

解析列方程:E=U1+I1(r+R),E=U2+I2(r+R),

答案

(1)如圖所示解得:E=

,r=

-R第十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.某同學(xué)在用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,串聯(lián)了一

只2Ω的保護(hù)電阻R0,實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示,請(qǐng)回答下列問題:

(1)按電路原理圖甲連接實(shí)物電路圖乙。第十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)連好電路后,該同學(xué)開始實(shí)驗(yàn),閉合開關(guān)S后,他發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零,

電壓表的示數(shù)不為零,他用多用電表的電壓擋檢查電路,把兩表筆分別

接a、b和b、c及d、e時(shí),示數(shù)均為零,把兩表筆接c、d時(shí),其示數(shù)與電壓表示

數(shù)相同,檢查各接線柱均未接錯(cuò),且接觸良好,各接線之間也未發(fā)生短路,由

此可推斷故障原因應(yīng)是

。(3)排除故障后,該同學(xué)順利完成實(shí)驗(yàn),測(cè)得下列五組數(shù)據(jù):

12345U/V1.601.401.201.000.80I/A0.130.200.270.330.40第十八頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六根據(jù)數(shù)據(jù)在圖坐標(biāo)上畫出U-I圖象,并求出該電池電動(dòng)勢(shì)E=

V,r

=

Ω。第十九頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六(4)考慮電表本身電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,分析造成本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的原因

是:

。

答案

(1)圖見解析

(2)滑動(dòng)變阻器斷路

(3)圖見解析

1.85

0.6

(4)電壓表的分流

解析

(1)如圖所示第二十頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)閉合開關(guān)S后,發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)不為零,多用電表接c、d時(shí),其示數(shù)與電

壓表相同,說(shuō)明電壓表與電源之間、多用電表與電源之間形成閉合回路,d-

e-a-b-c處均不斷路;又電流表的示數(shù)為零,且又不是短路故障,則只能是滑動(dòng)變阻器斷路。(3)電源的U-I圖象如圖所示:

從圖象上取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn),再利用閉合電路歐姆定律可得E=1.85V,r=0.6Ω。(4)在本實(shí)驗(yàn)中,由于電壓表的分流作用,所以通過電源的電流大于電流表的

示數(shù),所以產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是電壓表的分流。第二十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六典例1用圖所示電路,測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻較

小,為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路,電路中用一個(gè)定值電阻R0起保

護(hù)作用。除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外,可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有:一、實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)誤差重難突破第二十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六(a)電流表(量程0.6A、3A);(b)電壓表(量程3V、15V);(c)定值電阻(阻值1Ω、額定功率5W);(d)定值電阻(阻值10Ω、額定功率10W);(e)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0~10Ω、額定電流2A);(f)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0~100Ω、額定電流1A)。那么:(1)要正確完成實(shí)驗(yàn),電壓表的量程應(yīng)選擇

V,電流表的量程應(yīng)選擇

A;R0應(yīng)選擇

Ω的定值電阻,R應(yīng)選擇阻值范圍是

Ω的滑動(dòng)變阻器。第二十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六(2)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是

。解析

(1)干電池的電動(dòng)勢(shì)大約是1.5V,所以電壓表選用3V量程。為了減小電流表指針偏角太小帶來(lái)的誤差,故電流表選用0.6A量程,定值

電阻選用1Ω的。為了操作方便,滑動(dòng)變阻器選用0~10Ω的。(2)由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比真實(shí)值小,造成E測(cè)<E真,r測(cè)

<r真。

答案

(1)3

0.6

1

0~10

(2)電壓表的分流第二十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理典例2某同學(xué)通過查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池。該同學(xué)想測(cè)量一

下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r,但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)電

阻箱(最大阻值為999.9Ω,可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程Ig=0.6A,內(nèi)

阻rg=0.1Ω)和若干導(dǎo)線。①請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r的要求,設(shè)計(jì)圖甲中器件的連接方式,畫線

把它們連接起來(lái)。第二十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六②接通開關(guān),逐次改變電阻箱的阻值R,讀出與R對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I,并作

記錄。當(dāng)電阻箱的阻值R=2.6Ω時(shí),其對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示。處

理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),首先計(jì)算出每個(gè)電流值I的倒數(shù)

;再制作R-

坐標(biāo)圖,如圖丙所示,圖中已標(biāo)注出了

的幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)你將與圖乙實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖丙上。第二十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六③在圖丙上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線。④根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)