《2019高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第5讲 测定电源的电动势和内阻学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第5讲 测定电源的电动势和内阻学案（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5讲测定电源的电动势和内阻一、实验目的1掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律2掌握用图象法求电动势和内阻的方法二、实验原理1实验依据：闭合电路欧姆定律2E和r的求解：由UEIr得，解得E、r.3图象法处理：以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建系、描点、连线，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r.三、实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔四、实验步骤1电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验原理图连接好实物电路2把变阻器的滑片移动到使接入电路阻值最大的一端3闭合开关，调节变阻器，使电流表有
2、明显示数记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I、U值，并填入表格中第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A4.断开开关，拆除电路，整理好器材对电路选择和器材选择的考查学生用书P162在选择实验电路时，也可根据内接法和外接法的选择方法去选择，只是现在的待测电阻是电源，如果电源内阻很小就用相对于电源的外接法，如果电源内阻很大就用相对于电源的内接法，滑动变阻器用的是限流法，要想调节方便，还能大范围调节，需要滑动变阻器的电阻比电源内阻大几倍即可【典题例析】某课外活动小组自制了西红柿电池组，现在要测量该西红柿电池组的电动势和内阻(电动势约为2 V，内阻一千多欧姆)，实验室现有如
3、下器材：多用电表：欧姆挡(1，10，100，1 k)；直流电流挡(00.5 mA，01 mA，010 mA，0100 mA)；直流电压挡(00.5 V，02.5 V，010 V，050 V，0250 V，0500 V)电压表(03 V，015 V)电流表(00.6 A，03 A)滑动变阻器：R1(10 )，R2(2 000 )开关及导线(1)该小组同学先用多用电表直流电压“02.5 V”挡粗测了西红柿电池组的电动势，指针稳定时如图甲所示，其示数为_ V；(2)为了用伏安法更精确地测量西红柿电池组的电动势和电阻，应选_测电压，选_测电流(填电表名称和所选量程)；滑动变阻器应选_(填电阻符号)；(
4、3)请设计方案，在图乙上进行实物连接甲乙答案(1)1.60(2)电压表(03 V)多用电表直流电流挡01 mAR2(3)如图所示1.用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 )的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：A电流表：量程0.6 A，内电阻约1 B电流表：量程3 A，内电阻约0.2 C电压表：量程3 V，内电阻约30 kD电压表：量程6 V，内电阻约60 kE滑动变阻器：01 000 ，额定电流0.5 AF滑动变阻器：020 ，额定电流2 A(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_
5、(均填仪器的字母代号)(2)下图为正确选择仪器后，连好的部分电路为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将_和_相连、_和_相连、_和_相连(均填仪器上接线柱的字母代号)(3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以_为纵坐标，以_为横坐标解析：(1)为了使测量更准确，电流表选量程为0.6 A的电流表A，电池组的电动势约4.5 V，故电压表选D，为了便于调节滑动变阻器应选F.(2)为了使测量误差尽可能小，
6、测量电源电动势和内电阻的原理图如图1所示，因此将a、d相连，c、g相连，f、h相连(3)用电阻箱和电压表测量电源电动势和内电阻的实验原理图如图2所示，根据闭合电路欧姆定律，得EUr所以，因此可作出图象处理数据答案：(1)ADF(2)adcgfh(3)(或U或R)(横纵坐标互换亦可)对数据处理和误差分析的考查学生用书P1631数据处理(1)列多个方程组求解，再求E、r的平均值(2)用作图法处理数据，如图所示图线与纵轴交点为E.图线与横轴交点为I短.图线的斜率的绝对值表示r.2误差分析(1)偶然误差电表读数不准引起误差图象法求E和r时作图不准确(2)系统误差相对于电源内阻而言，采取电流表外接法，由
7、于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小相对于电源内阻而言，采取电流表内接法，由于电流表分压，造成内阻的测量值偏大3注意事项(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池(2)电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快每次读数后立即断开电源(3)要测出不少于6组的(U，I)数据，且变化范围要大些(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)相对于电源内阻而言，电流表要外接(因为r很小)【典题例析】(2017高考天津卷)某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻其中电流表A1的内阻r11.0 k，电阻R19.0 k，为了方便读数和
8、作图，给电池串联一个R03.0 的电阻(1)按图示电路进行连接后，发现aa、bb和cc三条导线中，混进了一条内部断开的导线为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b间电压，读数不为零，再测量a、a间电压，若读数不为零，则一定是_导线断开；若读数为零，则一定是_导线断开(2)排除故障后，该小组顺利完成实验通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图由I1I2图象得到电池的电动势E_V，内阻r_.解析(1)根据UIR，导线电阻R等于零，所以良好的同一根导线上任何两点都不会存在电势差，若一根导线两端有电势差，则导线断开据此可
9、推断出导线是完整的还是断开的(2)将电流表A1和R1串联当成电压表使用，电压测量值UI1(r1R1)，根据闭合电路欧姆定律有I1(r1R1)EI2(rR0)，整理得I1I2，由题图可知，纵轴截距b0.14103 A，所以电动势E0.14103(11039103) V1.4 V，斜率的绝对值表示，即|k|，解得r0.5 .答案(1)aabb(2)1.4(1.361.44均可)0.5(0.40.6均可)2.利用如图甲所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9 )，电阻R0(阻值为3.0 )，电阻R1(阻值为3.0 )，电流表A(量程为200 m
10、A，内阻为RA6.0 )，开关S.实验步骤如下：将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；以为纵坐标，R为横坐标，作R图线(用直线拟合)；求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.回答下列问题：(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_(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R3.0 时电流表的示数如图乙所示，读出数据，完成下表答：_，_.R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.077/A16.998.0010.011.011.913.0(3)在图丙的坐标纸上将所缺
11、数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k_A11，截距b_A1.(4)根据图线求得电源电动势E_V，内阻r_.解析：(1)根据闭合电路欧姆定律可知：EIRA(RR0r)将R03.0 ，R13.0 ，RA6.0 代入上式得R(5.0r)(2)从读数上，有效数字要一致，即读数是0.110 A，倒数是9.09 A1.(3)由R关系式可知k，截距b(5.0r)；由给出的数据作出图象，连线时使尽可能多的点在同一直线上，不在直线上的点要均匀分布在直线两侧由图象可知，k1.0 A11，b6.0 A1.(4)电源电动势E3.0 V，电源内阻r1.0 .答案：(1)R(5.0r)(2)0.1109.09(3)见
12、解析图1.0(0.961.04间均对)6.0(5.96.1间均对)(4)3.0(2.73.3间均对)1.0(0.61.4间均对)创新实验学生用书P1641设计本实验时，还可有以下两种思路(1)利用电流表(或电压表)和电阻箱，改变电阻箱的阻值，测出对应的电流(或电压)，由闭合电路欧姆定律列式求解或作出相关量间的关系图象，利用截距、斜率求解(2)利用电阻箱和数据采集系统获取相关数据，或给出图象，利用闭合电路欧姆定律导出有关量间函数关系，由图象截距、斜率求解无论实验如何设计，给出哪两个量的关系图象，都是利用闭合电路欧姆定律，进行相关的推导，找出其函数关系，从而求得电动势和内阻2电源的电动势和内阻测量
13、方法一般为伏安法，另外还有以下几种方法(1)安阻法：用一个电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示，测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大(2)伏阻法：用一个电压表和电阻箱测量，电路如图乙所示测量原理为：EU1r，EU2r，由此可求出E和r，此种方法测得的电动势和内阻均偏小(3)粗测法：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时UE，需满足RVr.(4)双伏法：用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图所示测量方法为：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时，EU1U2r，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1，此时EU1r，解方程组可求得E和r.【典题例析】硅光电池是一种可将光能转化为电能的元件某同学利用图甲所示电路探究某硅光电池的路端电压U与电流I的关系图中定值电阻R02 ，电压表、电流表均可视为理想电表(1)用笔画线代替导线，根据电路图，将图乙中的实物电路补充完整(2)实验一：用一定强度的光照射硅光电池，闭合开关S，调节可调电阻R的阻值，通过测量得到该电池的UI曲线a(见图丙)则由图象可知，当电流小于200 mA时，该硅光电池的电动势为_ V，内阻为_
