《2013年高二物理同步复习课件：第二章《恒定电流》10（人教版选修3-1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013年高二物理同步复习课件：第二章《恒定电流》10（人教版选修3-1）（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、10 实验：测定电池的电动势和内阻,(1)了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。 (2)学习用图像法处理实验数据。,思路1. 伏安法测电动势E和内电阻r (1)如图甲所示,改变滑动变阻器的阻值,从电流表、电压表中读 出几组I和U的值,由U=E-Ir可得:,(2)为减小误差,至少测出六组U和I值,且变化范围要大些,然 后在U -I图中描点作图,由图线纵截距和斜率找出E、r 如图乙。,思路2. 用电流表、电阻箱测电动势E和内电阻r 由闭合电路的欧姆定律得:E=I(R+r) 用电流表测干路中的电流,通过改变电路中的电阻,测出两组R、I数据，就可以列出两个关于E、r的方程:E=I1(R1+
2、r)，E=I2(R2+r) 联立就可以解出结果，实验电路如图所示。,思路3. 用电压表、电阻箱测电动势E和内电阻r 由闭合电路的欧姆定律得 用电压表测得路端电压,通过改变电路中的电阻,测出两组U、R 数据，就可以列出两个关于E、r的方程: 联立就可以解出结果，实验电路如图所示。,在不同的思路中需要的实验器材略有不同，分别如下： 思路1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干。 思路2：待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干。 思路3：待测电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干。,以思路1为例说明实验的具体操作过程、数据处理、误差分
3、析及注意事项。,一、实验步骤 (1)确定电流表、电压表的量程，按图示连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。 (2)闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。,(3)同样的方法，依次记录多组U、I值。 (4)断开开关S，拆除电路。 (5)以U为纵轴,I为横轴,将记录的电压、电流值标在坐标图上,过这些点作一条直线,根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。,二、数据处理 为减小测量误差,本实验常选用以下两种数据处理方法： 1.公式法 利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示：,分别
4、将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、 r2，E3、r3，求出它们的平均值 作为测量结果。,2.图像法 把测出的多组U、I值，在U -I图中描点画图像，使U -I 图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U=E-Ir可知：,(1)纵轴截距等于电源的电动势E,横轴截距等于外电路短路时的 电流 (2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻 (3)若电源内阻r=0(理想电源)，则U=E。,1.偶然误差 主要来源于电压表和电流表的读数以及作U -I图像时描点不准确。 2.系统误差 主要原因是未考虑电压表的分流作用,使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即
5、流过电源的电流)要小一些。U越大,电流表的读数与总电流的偏差就越大,将测量结果与真实情况在U -I坐标系中表示出来,如图所示,可见E测E真,r测r真。,(1)为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用旧的干电池。 (2)电池在大电流放电时极化现象较严重，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，读电表示数要快，每次读完后应立即断电。 (3)选用内阻适当大一些的电压表。,(4)电压表、电流表应选择合适的量程,使测量时偏转角大些,以减小读数时的相对误差。 (5)当路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单
6、位可以取得小一些，且纵轴起点可以不从零开始。 (6)画U-I图像时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直线的两侧，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抵消，从而提高精确度。,电路选择与图像处理 【典例1】(2012浏阳高二检测)用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中，有两种电路可供选择，若所测干电池内阻较小，为减小内阻测量的误差，实验电路应选择图中的_图 (选填“甲”或“乙”)，若根据某次实验记录数据画出的U-I图像如图丙所示，下列关于这个图像的说法中正确的是_。,A.纵轴截距表示待测电池的电动势，即E=3 V B.横轴截距表示短路电流，即I短=
7、0.6 A C.根据 ，计算出待测电池内阻为5 D.根据 计算出待测电池内电阻为1.0 ,【规范解答】所测干电池的内阻较小，电路图应设计为电流表 相对于干电池的外接法，故应选甲电路图。U-I图像的纵截距为 I=0时的路端电压，其大小等于电动势，故E=3.0 V,A对。横轴 截距表示路端电压为2.4 V时的电流，并非短路电流，B错。U-I 图像的斜率的绝对值表示电池内电阻，故 C错，D对。 答案：甲 A、D,实验设计与数据处理 【典例2】(2011四川高考)为测量一电源的电动势及内阻， (1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V的电压表 A.量程为1 V、内阻大约为1 k的电压表 B.量程
8、为2 V、内阻大约为2 k的电压表 C.量程为3 V、内阻为3 k的电压表 选择电压表_串联_k的电阻可以改装成量程为9 V的电压表,(2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号 、 或 与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图。,(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为 1.50 V时,电阻箱的阻值为15.0 ;电压表示数为2.00 V时， 电阻箱的阻值为40.0 ，则电源的电动势E=_V，内阻 r=_。,【规范解答】(1)改装电压表时，其内阻阻值要准确告知，所以 排除A、B而选C；再由欧姆定律可知
9、得R串 (2)电路图如图所示：,(3)改装后的电压表量程为09 V。当电压表示数为1.50 V和 2.00 V时，电阻箱两端实际电压为4.5 V和6 V。 根据欧姆定律得 代入两组数据，解得 E=7.5 V,r=10 。 答案：(1)C 6 (2)见规范解答图 (3)7.5 10,1.在“用伏安法测电池的电动势与内阻”的实验中，下列注意事项中错误的是( ) A.应选用旧的干电池作为被测电源，使电压表示数的变化比较明显 B.应选用内阻较小的电压表和电流表 C.移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载 D.根据实验记录的数据作U-I图线时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直
10、线上的点大致均匀分布在直线两侧,【解析】选B。实验中选用的电压表的内阻应尽可能地大，而电流表的内阻则尽可能地小，故选项B错误；其他三个选项的内容均为正确操作。,2.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,电压表和变阻器应该分别选( ) A.电压表量程为15 V B.电压表量程为3 V C.变阻器为(20 ，3 A) D.变阻器为(500 ，0.2 A) 【解析】选B、C。电动势为1.5 V，而A电压表量程为15 V，若用A则很难精确读数，误差太大,故选B。变阻器电阻比电源的内阻大几倍即可,阻值太大调节会不方便，故D不合适,故变阻器
11、应选C。,3.(2012济南高二检测)若将两个电源 的U -I图像画在同一直角坐标系上,如 图所示,由图像可得( ) A.电动势E1=E2,内阻r1r2 C.发生相同的电流变化,电源1的路端电压变化较大 D.发生相同的电流变化,电源2的路端电压变化较大,【解析】选A、D。闭合电路的U-I图像中，图线与U轴的交点表 示电路电流为零，属断路，路端电压即电源电动势，故E1=E2。 图线的斜率的绝对值为电源的内阻，图线1斜率绝对值比图线2 斜率绝对值小，表明r1r2，所以A对，B错；由于电源内阻 故|U|=r|I|，即发生相同的电流变化,电源1内 电压变化量小于电源2内电压变化量，所以电源2路端电压变
12、化 量大，C错，D对。,4.(2012亳州高二检测)测定一节干电池的电动势和内电阻的实验电路和U -I图像如下： 请回答下列问题：,(1)在闭合开关之前为防止电表过载，滑动变阻器的滑动触头P应放在滑动变阻器_端(选填“a”或“b”)。 (2)现备有以下器材： A.干电池1个 B.滑动变阻器(050 ) C.电压表(03 V) D.电压表(015 V) E.电流表(00.6 A) F.电流表(03 A) 其中电流表应选_，电压表应选_。(填字母代号),(3)如图是根据实验数据画出的U -I图像。由此可知这个干电池的电动势E=_ V，内电阻r= _。,【解析】(1)该实验所给电压表量程大于被测电源
13、电动势(约 1.5 V)，故实验中应防止电流表过载，实验中开关闭合前应使 滑动变阻器的阻值最大，滑动触头P应在a端。 (2)干电池的电动势大约为1.5 V，电流不超过0.4 A，为了减小 实验误差，应选电表C和E。 (3)U -I图像的纵轴截距等于电源电动势，即E=1.5 V，U -I图 像的斜率的绝对值等于电源内阻，故 答案：(1)a (2)E C (3)1.5 1,5.(2012西安高二检测)一种供某仪器使用的小型电池上标称的开路电压为9 V，允许通过的最大电流为50 mA。为了测量这个电池的电动势和内阻,因没有电流表等,实验者利用了如图所示的电路,图中电压表的内阻很大,可不考虑其对电路的
14、影响,R为电阻箱,阻值范围为09 999 ,定值电阻R0为保护电阻。,(1)实验室备有的定值电阻有以下几种规格,你认为当做保护电阻R0最合适的是( ) A.10 5 W B.180 0.25 W C.190 0.5 W D.1.2 k 1 W (2)按如图的电路实验:断开开关,调节电阻箱使其阻值最大;闭合开关,调节电阻箱的读数为R1,读取电压表的示数为U1；再次调节电阻箱的读数为R2，读取电压表的示数为U2。则可计算得出电池的电动势E=_,内阻r=_。,【解析】(1)定值电阻 功率P=I2R0=0.052180 W=0.45 W。 综合考虑电阻与功率，选项C最合适。 (2)电压表的示数 将R1
15、、U1，R2、U2代入上式 求得电动势 内阻 答案：(1)C,6.(2012连云港高二检测)测量电源电动势和内电阻的器材如图甲所示，请先画出实验原理图，再依据原理图用实线表示导线，将图甲中器材连成实验用电路，实验时经测量得出的数据如表，请在如图乙的方格纸上画出U-I图线。利用图线可求出电源电动势和内电阻分别为_、_。,【解析】电流表的内阻与电源的内阻相差不大，应设计为电流表相对于电源的外接法，实验电路图如图所示。,根据电路图连接实物图如图所示：连接电表时注意电流从正接线柱进，从负接线柱出。电压表接3 V的量程，电流表接0.6 A的量程。,作图线时应使尽可能多的点落在直线上，个别偏离太大的点应
16、舍去，图线如图所示，由图线与纵轴的交点可得电动势E= 1.45 V，再读出图线与横轴交点的坐标(0.65，1.00)，由于U-I 图像的斜率大小等于内阻，故： 答案：实验电路、实物连接、图线见解析 1.45 V 0.70 ,7.(2012重庆高考)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响。实验器材如图甲所示。,(1)测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式_，利用测量数据作出U-I图像，得出E和r。 (2)将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请
