《高中物理：4.2《测量电源的电动势和内阻》课件（沪科版选修3-1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理：4.2《测量电源的电动势和内阻》课件（沪科版选修3-1）（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.1.实验中所用的电池选择新的好，还是旧一些好？为什实验中所用的电池选择新的好，还是旧一些好？为什么？么？提示：提示：实验中所选用的电池应当旧一些好，因为这样的实验中所选用的电池应当旧一些好，因为这样的电池内阻较大，测量时相对误差较小电池内阻较大，测量时相对误差较小. .2.2.为什么在实验中电流不宜过大为什么在实验中电流不宜过大, ,且通电时间不宜过长且通电时间不宜过长? ?提示：提示：电池在大电流放电时极化现象较严重电池在大电流放电时极化现象较严重, ,电动势电动势E E会会明显下降明显下降, ,内阻内阻r r会明显增大会明显增大, ,故长时间放电电流不宜超故长时间放电电流不宜超过过0.
2、3 A,0.3 A,短时间放电电流不宜超过短时间放电电流不宜超过0.5 A.0.5 A.因此实验中不因此实验中不宜将宜将I I调得过大调得过大, ,读电表的读数要快读电表的读数要快, ,每次读完后应立即每次读完后应立即断电断电. .3.3.在利用解方程组求解在利用解方程组求解E E和和r r时时, ,选取选取U U和和I I时应注意什么时应注意什么? ?提示：提示：在计算在计算E E和和r r时时,U,U1 1和和U U2 2,I,I1 1和和I I2 2的差值要大一些的差值要大一些, ,这样可以减小误差这样可以减小误差. .4.4.利用所测数据画利用所测数据画U-IU-I图像时应注意什么图像
3、时应注意什么? ?提示：提示：画画U-IU-I图像时，要使较多的点落在这条直线上或图像时，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点可舍去不予考虑. .这样，就可使偶然误差得到部分抵这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确程度消，从而提高精确程度. .5.5.电池的电池的U-IU-I图像的截距、斜率分别表示什么物理量？图像的截距、斜率分别表示什么物理量？提示提示: :图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流强度强度I I增大时，路端电压增大时，路端电
4、压U U将随之减小，将随之减小，U U与与I I成线性关成线性关系，系，U=E-Ir.U=E-Ir.纵轴截距意味着断路情况，它的数值就是纵轴截距意味着断路情况，它的数值就是电源电动势电源电动势E E，横轴截距，横轴截距( (路端电压路端电压U=0)U=0)意味着短路情意味着短路情况，它的数值就是短路电流况，它的数值就是短路电流 图像的斜率是内阻图像的斜率是内阻r r也也就是说只要画出就是说只要画出U-IU-I图像，就可求得电动势和内阻图像，就可求得电动势和内阻. .6.6.作作U-IU-I图像时图像时, ,纵轴可以不从零开纵轴可以不从零开始始, ,如图所示如图所示. .通过此图如何得出通过此图
5、如何得出E E和和r?r?提示：提示：此图线与纵轴交点仍为电池此图线与纵轴交点仍为电池的电动势的电动势, ,但图线与横轴交点不再是短路电流但图线与横轴交点不再是短路电流, ,图线的图线的斜率仍等于电池的内电阻斜率仍等于电池的内电阻, ,求内阻时可由直线上取较远求内阻时可由直线上取较远的两点用的两点用 求出求出. .7.7.电阻的伏安特性曲线和电池的伏安特性曲线都是直线，电阻的伏安特性曲线和电池的伏安特性曲线都是直线，它们有什么不同？为什么？它们有什么不同？为什么？提示：提示：电阻的伏安特性曲线中，电阻的伏安特性曲线中，U U与与I I成正比，前提是成正比，前提是R R为一定值，为一定值，U=I
6、RU=IR即即I-UI-U图线是一条过原点的直线；而电图线是一条过原点的直线；而电池的池的I-UI-U图线中，图线中，E E、r r不变，外电阻不变，外电阻R R改变，正是改变，正是R R的变的变化，才有化，才有I I和和U U的变化，的变化，U=E-IrU=E-Ir即即U U与与I I是线性关系是线性关系. .【典例典例1 1】(2009(2009海南高考海南高考) )图甲是利用两个电流表图甲是利用两个电流表A A1 1和和A A2 2测量干电池电动势测量干电池电动势E E和内阻和内阻r r的电路原理图的电路原理图. .图中图中S S为开关为开关,R,R为滑动变阻器为滑动变阻器, ,固定电阻
7、固定电阻R R1 1和和A A1 1内阻之和为内阻之和为10 000 (10 000 (比比r r和滑动变阻器的总电阻大得多和滑动变阻器的总电阻大得多),A),A2 2为理为理想电流表想电流表. .(1)(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线线. .(2)(2)在闭合开关在闭合开关S S前前, ,将滑动变阻器的滑动端将滑动变阻器的滑动端c c移动至移动至_(_(选填选填“a a端端”、“中央中央”或或“b b端端”).).(3)(3)闭合开关闭合开关S,S,移动滑动变阻器的滑动端移动滑动变阻器的滑动端c c至某一位置至某一位置, ,读出
8、电流表读出电流表A A1 1和和A A2 2的示数的示数I I1 1和和I I2 2. .多次改变滑动端多次改变滑动端c c的位的位置置, ,得到的数据为得到的数据为在如图所示的坐标纸上以在如图所示的坐标纸上以I I1 1为纵坐标、为纵坐标、I I2 2为横坐标画出所为横坐标画出所对应的对应的I I1 1-I-I2 2图线图线. .(4)(4)利用所得曲线求得电源的电动势利用所得曲线求得电源的电动势E=_ V,E=_ V,内阻内阻r=_.(r=_.(保留两位小数保留两位小数) )(5)(5)该电路中电源输出的短路电流该电路中电源输出的短路电流I Im m=_A.=_A.【标准解答标准解答】(1
9、)(1)由电路图连线如图由电路图连线如图(2)(2)闭合开关闭合开关S S前前, ,为保护电路为保护电路, ,应使连入电路的滑动变阻应使连入电路的滑动变阻器阻值最大器阻值最大, ,故滑动端故滑动端c c置于置于b b端端. .(3)(3)连线如图连线如图(4)(4)电路中电路中A A1 1与与R R1 1串联等效于电压表串联等效于电压表, ,纵轴截距为纵轴截距为0.149 mA,0.149 mA,对应电压值对应电压值U=0.149U=0.1491010-3-310104 4 V=1.49 V V=1.49 V故电动势故电动势E=1.49 V,E=1.49 V,内阻内阻r=| |r=| | =0
10、.60 =0.60 (5)(5)短路电流短路电流答案答案: :(1)(1)见标准解答图见标准解答图 (2)b(2)b端端(3)(3)见标准解答图见标准解答图(4)1.49 0.60 (5)2.5(4)1.49 0.60 (5)2.5【典例典例2 2】(2010(2010江苏高考江苏高考) )在测量电源的电动势和内在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表阻的实验中，由于所用的电压表( (视为理想电压表视为理想电压表) )的的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路. .(1)(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到实验时，应先将电阻箱的电阻调到_.(
11、_.(选填选填“最大值最大值”、“最小值最小值”或或“任意值任意值”) )(2)(2)改变电阻箱的阻值改变电阻箱的阻值R R，分别测出阻值，分别测出阻值R R0 0=10 =10 的定的定值电阻两端的电压值电阻两端的电压U U，下列两组，下列两组R R的取值方案中，比较的取值方案中，比较合理的方案是合理的方案是_.(_.(选填选填“1”1”或或“2”)2”)(3)(3)根据实验数据描点，绘出的根据实验数据描点，绘出的 图像是一条直线图像是一条直线. .若若直线的斜率为直线的斜率为k k，在，在 坐标轴上的截距为坐标轴上的截距为b b，则该电源的，则该电源的电动势电动势E=_E=_，内阻，内阻r
12、=_(r=_(用用k k、b b和和R R0 0表示表示) )【标准解答标准解答】(1)(1)为了保护电路及电表，防止电路中电流为了保护电路及电表，防止电路中电流过大，所以实验前应电阻箱置于最大值接入电路中过大，所以实验前应电阻箱置于最大值接入电路中. .(2)(2)通过试值法来说明理由通过试值法来说明理由. .若若R=300 R=300 ，电流约为，电流约为 0.03 A0.03 A；若若R=60 R=60 ，电流约为，电流约为 0.15 A0.15 A，后者电流读数，后者电流读数大，误差小，应选大，误差小，应选2 2合适合适. .答案答案: :(1)(1)最大值最大值 (2)2 (3)(2
13、)2 (3)1.1.在在“测定电源电动势和内阻测定电源电动势和内阻”的实验中，某同学根据实验数的实验中，某同学根据实验数据，作出了正确的据，作出了正确的U-IU-I图像，如图像，如图所示，其中图线斜率绝对值图所示，其中图线斜率绝对值的物理含义是的物理含义是( )( )A.A.短路电流短路电流 B.B.电源内阻电源内阻C.C.电源电动势电源电动势 D.D.全电路电阻全电路电阻【解析解析】选选B.B.由闭合电路公式由闭合电路公式E=I(R+r)=U+IrE=I(R+r)=U+Ir得，得，U=E-U=E-IrIr，所以在，所以在U-IU-I图线中图线斜率的绝对值表示电源内阻图线中图线斜率的绝对值表示
14、电源内阻. .2.2.在测定电池的电动势和内阻的实验中，有待测电池、在测定电池的电动势和内阻的实验中，有待测电池、开关和导线，配合下列仪器，可以达到实验目的的是开关和导线，配合下列仪器，可以达到实验目的的是( ( ) )A.A.一只电流表和一个电阻箱一只电流表和一个电阻箱B.B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器C.C.一只电压表和一个电阻箱一只电压表和一个电阻箱D.D.一只电流表和一个滑动变阻器一只电流表和一个滑动变阻器【解析解析】选选A A、B B、C.C.在测定电源的电动势和内阻的实在测定电源的电动势和内阻的实验中，主要是测得多组电流值和相应的路
15、端电压值，验中，主要是测得多组电流值和相应的路端电压值，通过电流表和电阻箱的阻值可求得路端电压值，故通过电流表和电阻箱的阻值可求得路端电压值，故A A正正确确. .通过电流表和电压表可直接测得电流和电压，故通过电流表和电压表可直接测得电流和电压，故B B正确正确. .通过电压表和电阻箱的阻值可求得电路中的电流，通过电压表和电阻箱的阻值可求得电路中的电流，故故C C正确正确. .而滑动变阻器无法测得其阻值，故而滑动变阻器无法测得其阻值，故D D错误错误. .3.3.如图为某次测定电源的电动势和如图为某次测定电源的电动势和内阻所作的图像，有关这个图像的内阻所作的图像，有关这个图像的说法正确的是说法
16、正确的是( )( )A.A.由于纵轴的起点不是由于纵轴的起点不是0,0,所以纵轴所以纵轴截距不表示待测电源的电动势，即截距不表示待测电源的电动势，即E3 VE3 VB.B.横轴截距表示短路电流，即横轴截距表示短路电流，即I I短短=0.6 A=0.6 AC.C.根据根据r=E/Ir=E/I短短，计算出待测电源内阻为，计算出待测电源内阻为5 5 D.D.根据根据r=U/Ir=U/I，计算出待测电源内阻为，计算出待测电源内阻为1 1 【解析解析】选选D.D.由由U-IU-I函数图像知，函数图像知，U=E-Ir.U=E-Ir.关键是纵轴关键是纵轴起点不是起点不是0 0，而是，而是2.4.2.4.因此
17、横轴交点不再是因此横轴交点不再是I I短短，I I短短0.6 A0.6 A，A A、B B、C C错误，错误，D D正确正确. .4.4.用如图甲所示的电路测定电池的电动势和内阻，根用如图甲所示的电路测定电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的据测得的数据作出了如图乙所示的U-IU-I图线，由图线可图线，由图线可知知( )( )A.A.电池电动势为电池电动势为1.40 V1.40 VB.B.电池内阻阻值为电池内阻阻值为3.50 3.50 C.C.外电路短路时的电流为外电路短路时的电流为0.40 A0.40 AD.D.电压表的示数为电压表的示数为1.20 V1.20 V时，电流表的示
18、数时，电流表的示数II约为约为0.20 A0.20 A【解析解析】选选A A、D.D.图线与纵轴的交点为电动势图线与纵轴的交点为电动势E=E=1.40 V1.40 V，由图像知，纵轴原点不是零，所以图线，由图像知，纵轴原点不是零，所以图线与横轴的交点不是短路电流，故与横轴的交点不是短路电流，故C C错错. .电池内电阻电池内电阻 =1 ,=1 ,故故B B错错. .当电压表示数当电压表示数为为1.20 V1.20 V时电流表示数时电流表示数故故A A、D D正确正确. .5.5.有两只电压表有两只电压表A A和和B B，量程已知，内阻不知等于多少；，量程已知，内阻不知等于多少；另有一节干电池，
19、它的内阻不能忽略，但不知等于多另有一节干电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少少. .只用这两只电压表、开关和一些连接用的导线，能只用这两只电压表、开关和一些连接用的导线，能通过测量计算这节电池的电动势通过测量计算这节电池的电动势( (已知电动势不超出电已知电动势不超出电压表的量程，干电池不许拆开压表的量程，干电池不许拆开).).(1)(1)画出你测量时所用的电路图；画出你测量时所用的电路图；(2)(2)以测得的量作为已知量，导出计算电动势的式子以测得的量作为已知量，导出计算电动势的式子. .【解析解析】测量电路如图所示测量电路如图所示. .设电压表的内阻分别为设电压表的内阻分别为R RA A
20、和和R RB B，电池的电动势为，电池的电动势为E E，内，内阻为阻为r.r.先将电压表先将电压表A A串联接入电路中，记下其示数串联接入电路中，记下其示数U UA A. .根据欧姆定律，有根据欧姆定律，有 然后，将电压表然后，将电压表A A、B B同时串联接入电路中，记下两表同时串联接入电路中，记下两表的示数的示数U UA A和和U UB B，同理又有，同理又有 将将 等效为一个未知量，从等效为一个未知量，从和和式中消去，所以式中消去，所以电源电动势为电源电动势为答案答案: :(1)(1)见解析图见解析图 (2)(2)6.(20116.(2011华安高二检测华安高二检测) )用如图所示的电路
21、测定电动用如图所示的电路测定电动势约为势约为2 V2 V的蓄电池的电动势和内阻的蓄电池的电动势和内阻. .因蓄电池内阻非因蓄电池内阻非常小，为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用常小，为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个保护电阻了一个保护电阻R R0 0，除蓄电池、导线、开关外，可供，除蓄电池、导线、开关外，可供使用的实验器材还有：使用的实验器材还有：A.A.电流表电流表( (量程量程0.6 A0.6 A、3A)3A)B.B.电压表电压表( (量程量程3 V3 V、15 V)15 V)C.C.定值电阻定值电阻( (阻值阻值1 1 、额定功率、额定功率5 W)5 W)D.D.定值电阻
22、定值电阻( (阻值阻值10 10 、额定功率、额定功率10 W)10 W)E.E.滑动变阻器滑动变阻器( (阻值范围阻值范围0 010 10 ，额定电流为，额定电流为2 A)2 A)F.F.滑动变阻器滑动变阻器( (阻值范围阻值范围0 0200 200 ，额定电流为，额定电流为1 A)1 A)(1)(1)电流表和电压表所选的量程分别为电流表和电压表所选的量程分别为_A_A和和_V_V；定值电阻应选；定值电阻应选_；滑动变阻器应选；滑动变阻器应选_.(_.(后两后两空填器材前面字母空填器材前面字母) )(2)(2)请按电路图将图中器材用笔画线代替导线进行连接请按电路图将图中器材用笔画线代替导线进
23、行连接. .【解析解析】(1)(1)由于蓄电池内由于蓄电池内阻很小，保护电阻若过大，阻很小，保护电阻若过大，则蓄电池内阻对电路影响则蓄电池内阻对电路影响可忽略，测量误差太大，可忽略，测量误差太大，故保护电阻应选故保护电阻应选C C；由；由I=I= 可知电流表量程应选可知电流表量程应选3 A3 A，电压表量程选，电压表量程选3 V3 V；滑；滑动变阻器阻值太大不易调节，故选动变阻器阻值太大不易调节，故选E.E.(2)(2)电路图如图电路图如图答案答案: :见解析见解析7.7.在在“测定电源的电动势和内阻测定电源的电动势和内阻”的实验中，已连接的实验中，已连接好部分实验电路好部分实验电路. .(1
24、)(1)按如图甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连按如图甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来接起来. .(2)(2)在图乙的电路中，为避免烧坏在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于的滑片应置于_端端( (填填“A”A”或或“B”).B”).(3)(3)图丙是根据实验数据作出的图丙是根据实验数据作出的U-IU-I图像，由图可知，电源的电动势图像，由图可知，电源的电动势E=_VE=_V，内阻，内阻r=_.r=_.【解析解析】(1)(1)电路连接如图电路连接如图. .(2)(2)闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最闭合开关前，
25、滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于大，故滑片应置于B B端端. .(3)(3)由图像可知，电源电动势为由图像可知，电源电动势为1.5 V1.5 V，内阻内阻答案答案: :(1)(1)见解析见解析 (2)B (3)1.5 1.0(2)B (3)1.5 1.08.(8.(探究创新探究创新) )两位同学在实验室中利用如图两位同学在实验室中利用如图(a)(a)所示的所示的电路测定定值电阻电路测定定值电阻R R0 0、电源的电动势、电源的电动势E E和内电阻和内电阻r r，调，调节滑动变阻器的滑动触头节滑动变阻器的滑动触头P P向某一方向移动时，一个同向某一方向移动时，一个同学记录的是电流
26、表学记录的是电流表A A和电压表和电压表V V1 1的测量数据，另一同学的测量数据，另一同学记录的是电流表记录的是电流表A A和电压表和电压表V V2 2的测量数据并根据数据的测量数据并根据数据描绘了如图描绘了如图(b)(b)所示的两条所示的两条U-IU-I图线回答下列问题：图线回答下列问题：(1)(1)根据甲、乙两同学描绘的图线，可知根据甲、乙两同学描绘的图线，可知( )( )A A甲同学是根据电压表甲同学是根据电压表V V1 1和电流表和电流表A A的数据的数据B B甲同学是根据电压表甲同学是根据电压表V V2 2和电流表和电流表A A的数据的数据C C乙同学是根据电压表乙同学是根据电压表
27、V V1 1和电流表和电流表A A的数据的数据D D乙同学是根据电压表乙同学是根据电压表V V2 2和电流表和电流表A A的数据的数据(2)(2)图像中两直线的交点表示的物理意义是图像中两直线的交点表示的物理意义是( )( )A A滑动变阻器的滑动触头滑动变阻器的滑动触头P P滑到了最右端滑到了最右端B B电源的输出功率最大电源的输出功率最大C C定值电阻定值电阻R R0 0上消耗的功率为上消耗的功率为0.5 W0.5 WD D电源的效率达到最大值电源的效率达到最大值(3)(3)根据图根据图(b)(b)，可以求出定值电阻，可以求出定值电阻R R0 0=_=_，电源，电源电动势电动势E=_VE=
28、_V，内电阻，内电阻r=_.r=_.(4)(4)该电路中电流表的读数能否达到该电路中电流表的读数能否达到0.6 A?0.6 A?试说明理由试说明理由【解析解析】(1)(1)从电路连接可以看出，电流表从电路连接可以看出，电流表A A的读数增的读数增大时，电压表大时，电压表V V1 1的读数减小，电压表的读数减小，电压表V V2 2的读数增大的读数增大甲同学是根据电压表甲同学是根据电压表V V1 1和电流表和电流表A A的数据绘制图像的，的数据绘制图像的，B B错误，错误，A A正确；乙同学是根据电压表正确；乙同学是根据电压表V V2 2和电流表和电流表A A的数的数据绘制图像的，据绘制图像的，C
29、 C错误，错误，D D正确正确(2)(2)图像中两直线的交点表示电压表图像中两直线的交点表示电压表V V1 1的读数与电压表的读数与电压表V V2 2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0 0，滑动变阻器，滑动变阻器的滑动触头的滑动触头P P滑到了最左端，滑到了最左端，A A错误；从图像可以得出错误；从图像可以得出电阻电阻R R0 0的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为阻器的阻值为0 0，即电源的输出功率最大，即电源的输
30、出功率最大，B B正确；定正确；定值电阻值电阻R R0 0消耗的功率为：消耗的功率为：P=UP=U2 2I=1.0I=1.00.5 W=0.5 W0.5 W=0.5 W，C C正确；电源的效率为：正确；电源的效率为：=UI/(EI)=U/E=UI/(EI)=U/E，U U越大，效率越大，效率越大，越大，D D错误错误(3)(3)从图像可以得出定值电阻从图像可以得出定值电阻R R0 0的阻值为：的阻值为：R R0 0=U=U2 2/I=/I=1.0/0.5 =2.0 1.0/0.5 =2.0 ；从甲同学的图像可以得出图像在；从甲同学的图像可以得出图像在U U轴上的截距为轴上的截距为1.50 V1
31、.50 V，即电源的电动势为，即电源的电动势为1.50 V1.50 V，图像，图像斜率的绝对值为：斜率的绝对值为：k=Uk=U1 1/I=0.5/0.5=1.0/I=0.5/0.5=1.0，即电源的，即电源的内阻为内阻为r=1.0 .r=1.0 .(4)(4)该电路中电流表的读数为：该电路中电流表的读数为：I=E/(RI=E/(RR R0 0r)r)，当，当R R最最小时，电流最大，最大值为：小时，电流最大，最大值为：I Im m=E/(R=E/(R0 0r)=1.5/(2.0r)=1.5/(2.01.0) A=0.5 A1.0) A=0.5 A，该电路中电流表的读数不能达到，该电路中电流表的读数不能达到0.6 A.0.6 A.答案答案: :(1)A(1)A、D (2)BD (2)B、C C(3)2.0 1.50 1.0(3)2.0 1.50 1.0(4)(4)见解析见解析同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
