《高考物理必考實驗精細精講 實驗九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理必考實驗精細精講 實驗九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻學案（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3
2、3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5實驗九實驗九測定電源的電動勢和內(nèi)阻測定電源的電動勢和內(nèi)阻目錄目錄課前預習課前預習基礎(chǔ)落實基礎(chǔ)落實課堂互動課堂互動考點突破考點突破課前預習課前預習基礎(chǔ)落實基礎(chǔ)落實【實驗目的】1掌握用電壓表和電流表測定電源的電動勢和內(nèi)阻的方法。2學會用圖象法求電動勢和內(nèi)阻。【實驗原理】1實驗依據(jù)：閉合電路歐姆定律。2實驗電路(如圖實1 所示)3E和r的求解：由UEIr得U1EI1rU2EI2r，解得E、r。4用作圖法處理數(shù)據(jù)，如圖實2 所示。(1)圖
3、線與縱軸交點為E；(2)圖線與橫軸交點為I短Er；(3)圖線的斜率表示r|UI|?！緦嶒炂鞑摹侩姵?、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導線、坐標紙和刻度尺?！緦嶒灢襟E】1電流表用 0.6 A 量程，電壓表用 3 V 量程，按實驗電路圖連接好實物電路。2把變阻器的滑片移動到使接入電路阻值最大的一端。6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3
4、 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 53閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)。記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣方法測量并記錄幾組 I、U 值，并填入表格中。4.斷開開
5、關(guān)，拆除電路，整理好器材?！緮?shù)據(jù)處理】方法一：列方程組求解電動勢和內(nèi)阻的大小根據(jù)以上三組方程分別求出E、r，再取其平均值作為電源的電動勢E和內(nèi)阻r。方法二：用圖象法處理數(shù)據(jù)在坐標紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立UI坐標系，在坐標平面內(nèi)描出各組(I，U)值所對應(yīng)的點，然后盡量多地通過這些點作一條直線，不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側(cè)，則直線與縱軸交點的縱坐標值即是電池電動勢的大小(一次函數(shù)的縱軸截距)，直線斜率的絕對值即為電池的內(nèi)阻r，即r|UI|?！菊`差分析】【誤差分析】1偶然誤差(1)由讀數(shù)不準和電表線性不良引起誤差。(2)用圖象法求 E 和 r 時，由于作圖不準確造成的誤差
6、。(3)測量過程中通電時間過長或電流過大，都會引起 E、r 變化。2系統(tǒng)誤差由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導致的誤差。(1)如圖實1 所示，在理論上 EU(IVIA)r，其中電壓表示數(shù) U 是準確的電源兩端電壓。而實驗中忽略了通過電壓表的電流 IV而形成誤差，而且電壓表示數(shù)越大，IV越大當電壓表示數(shù)為零時，IV0，IAI短，短路電流測量值真實值。如圖實3 所示，可知 E測E真，r測r真。(2)若采用如圖實4 甲所示的電路，IA為電源電流真實值，理論上有 EUUAIAr，其中 UA不可知而造成誤差，而且電流表示數(shù)越大，UA越大。當電流為零時，UA0，電壓為準確值，等于6 E D B C 3 1 9
7、 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3
8、 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5E，如圖實4 乙所示，可知 E測E真，r測r真?！咀⒁馐马棥俊咀⒁馐马棥?為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些(選用已使用過一段時間的 1 號干電池)。2干電池在大電流放電時，電動勢會明顯下降，內(nèi)電阻會明顯增大，因此在實驗中不要將電流 I調(diào)得過大，讀數(shù)要快，每次讀完立即斷電。3在畫 UI 圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別偏離直線太遠的點可舍去不予考慮。4干電池內(nèi)阻較小時路端電壓 U 的變化也較小，即不會比電動勢小很
9、多，這時，在畫 UI 圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當值開始(橫坐標 I 必須從零開始)。但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流 Im，不過斜率的絕對值仍是電源的內(nèi)電阻。課堂互動課堂互動考點突破考點突破考點一考點一實驗原理與數(shù)據(jù)處理實驗原理與數(shù)據(jù)處理例 1(四川理綜)用實驗測一電池的內(nèi)阻 r 和一待測電阻的阻值 Rx。 已知電池的電動勢約 6 V，電池內(nèi)阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐?？蛇x用的實驗器材有：電流表 A1(量程 030 mA)；電流表 A2(量程 0100 mA)；電壓表 V(量程 06 V)；滑動變阻器 R1(阻值 05 )；滑動變阻器 R2(阻值 030
10、0 )；開關(guān) S 一個，導線若干條。某同學的實驗過程如下：.設(shè)計如圖實5 所示的電路圖，正確連接電路。.將 R 的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，逐次調(diào)小 R 的阻值，測出多組 U 和 I 的值，并記錄。以 U為縱軸，I 為橫軸，得到如圖實6 所示的圖線。6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D
11、4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5.斷開開關(guān)，將 Rx改接在 B、C 之間，A 與 B 直接相連，其他部分保持不變。重復的步驟，得到另一條 UI 圖線，圖線與橫軸 I 的交點坐標為(I0，0)，與縱軸 U 的交點坐標為(
12、0，U0)?；卮鹣铝袉栴}：(1)電流表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_；(2)由圖乙的圖線，得電源內(nèi)阻 r_；(3)用 I0、U0和 r 表示待測電阻的關(guān)系式 Rx_，代入數(shù)值可得 Rx；(4)若電表為理想電表，Rx接在 B、C 之間與接在 A、B 之間，滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數(shù)變化范圍_，電壓表示數(shù)變化范圍_。(選填“相同”或“不同”) 解析解析 (1)電路總電阻可能的最小值約為 20 ，則回路中可能的最大電流Im620A300 mA，可見，電流表應(yīng)選用 A2。若選用滑動變阻器R1，電路中電流變化范圍太窄，并且當R1連入電路阻值最大時，電路中電流仍可
13、能會超過電流表 A2的量程，故應(yīng)選用R2。(3)圖乙中，UI 圖線的斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻，由圖象可知：r25 。(3)由題意可知，RxrU0I0，則 RxU0I0r。(4)若電表為理想電表，Rx接在 B、C 或 A、B 之間，對干路中電流無影響，故電流表示數(shù)變化范圍相同，很顯然，電壓表示數(shù)變化范圍不相同。 答案答案 (1)A2R2(2)25(3)U0I0r(4)相同不同考點二考點二儀器選擇與電路連接儀器選擇與電路連接例 2(天津理綜)用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動勢約 4.5 V，內(nèi)電阻約 1 )的電動勢和內(nèi)電阻，除待測電池組、電鍵、導線外，還有下列器材供選用：A電
14、流表：量程 0.6 A，內(nèi)電阻約 1 B電流表：量程 3 A，內(nèi)電阻約 0.2 C電壓表：量程 3 V，內(nèi)電阻約 30 kD電壓表：量程 6 V，內(nèi)電阻約 60 kE滑動變阻器：01 000 ，額定電流 0.5 AF滑動變阻器：020 ，額定電流 2 A(1)為了使測量結(jié)果盡量準確，電流表應(yīng)選用_，電壓表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B
15、C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5選用_(均填儀器的字母代號)。(2)如圖實7 為正確選擇儀器后，連好的部分電路。為了使測量誤差盡可能小，還
16、需在電路中用導線將_和_相連、_和_相連、_和_相連(均填儀器上接線柱的字母代號)。(3)實驗時發(fā)現(xiàn)電流表壞了，于是不再使用電流表，剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動變阻器，重新連接電路，仍能完成實驗。實驗中讀出幾組電阻箱的阻值 R 和對應(yīng)電壓表的示數(shù) U。用圖象法處理采集到的數(shù)據(jù)， 為在直角坐標系中得到的函數(shù)圖象是一條直線， 則可以_為縱坐標，以_為橫坐標。 解析解析 (1)為了防止電源急劇放電時產(chǎn)生極化現(xiàn)象而引起電動勢的下降，一般在測電源電動勢與內(nèi)電阻時，電源的放電電流控制在 0.5 A 以內(nèi)，故電流表應(yīng)選用 A；因三節(jié)干電池的總電動勢約為 4.5 V，故選用量程是 6 V 的電壓表 D；總阻
17、值為 20 的滑動變阻器 F 可使電路中的最小電流約為IminERmax0.225 A，而滑動變阻器 E 阻值太大，故滑動變阻器應(yīng)選用 F。(2)因電流表內(nèi)阻 rA1 與電源內(nèi)阻大致相等且未知，故需采用電流表外接法，以避免電流表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差，原理圖如圖，故需將 a 與 d、c 與 g、f 與 h 相連。(3)用伏阻法測電源電動勢與內(nèi)電阻時， 由閉合電路歐姆定律有EUURr， 由此可得1U1ErE1R(或1REr1U1r)、UErUR(或UREr1rU)、RU1ERrE(或RERUr)，故可以得到1U1R、UUR、RUR等線性圖線。 答案答案 (1)ADFadcgfh見解析考點三考點三創(chuàng)新
18、實驗剖析創(chuàng)新實驗剖析6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8
19、1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5一、實驗方案的創(chuàng)新一、實驗方案的創(chuàng)新本實驗也可利用一只電流表和一個電阻箱進行測量或利用一只電壓表和一個電阻箱進行測量。1用一個電流表和電阻箱測量，電路如圖實8 所示，測量原理為：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出 E 和 r，此種方法使測得的電動勢無偏差，但內(nèi)阻偏大。2用一個電壓表和電阻箱測量，電路如圖實9 所示，測量原理為：EU1U1R1r，EU2U2R2r。由此可求出r和E，此種方法測得的電動勢
20、和內(nèi)阻均偏小。例 3(課標)利用如圖實10 所示電路，可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻，所用的實驗器材有：待測電源，電阻箱 R(最大阻值 999.9 )，電阻 R0(阻值為 3.0 )，電阻 R1(阻值為 3.0 )，電流表 A(量程為 200 mA，內(nèi)阻為 RA6.0 )，開關(guān) S。實驗步驟如下：將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān) S；多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù) I 和電阻箱相應(yīng)的阻值 R；以1I為縱坐標，R為橫坐標，作1IR圖線(用直線擬合)；求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b?；卮鹣铝袉栴}：(1)分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻，則1I與R的關(guān)系式為_ _。(2)實驗得到的部分數(shù)據(jù)如下表所
21、示，其中電阻R3.0 時電流表的示數(shù)如圖實11 所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表。答：_，_。6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6
22、 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5(3)在圖實12 的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率 k_A11，截距 b_A1。(4)根據(jù)圖線求得電源電動勢 E_V，內(nèi)阻 r_。 解析解析 (1)由閉合電路歐姆定律有EIRA(IIRAR1)(RR0r)，整理得1IRAR1ER1R1ERARAR1R1(rR0)，代入數(shù)據(jù)得1I3.0ER3.0E(5.0r)。(2)由題意知該
23、電流表的最小分度為 2 mA，由題圖實11 可得讀數(shù)為 110 mA，考慮到表格內(nèi)各組數(shù)據(jù)的單位及有效數(shù)字位數(shù)，故結(jié)果應(yīng)為 0.110 A。1I9.09 A1。(3)描點作圖如圖所示，由圖線可得k13.06.07.00A111.0 A11，b6.0 A1。(4)由1I3.0ER3.0E(5.0r)可知k3.0E，b3.0E(5.0r)，將k1.0 A11、b60 A1代入可得E3.0 V，r1.0 。6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8
24、1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 答案答案 (1)1IRAR1
25、ER1R1ERARAR1R1(rR0)或1I3.0ER3.0E(5.0r)(2)0.1109.09(3)圖見解析1.0(在 0.961.04 之間均對)6.0(在 5.96.1 之間均對)(4)3.0(在 2.73.3 之間均對)1.0(在 0.61.4 之間均對)二、實驗原理的遷移運用二、實驗原理的遷移運用例 4(東北聯(lián)考)某同學要用電阻箱和電壓表測量某水果電池組的電動勢和內(nèi)阻， 考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大，為了提高實驗的精確度，需要測量電壓表的內(nèi)阻。實驗中恰好有一塊零刻度在中央的雙向電壓表，該同學便充分利用這塊電壓表，設(shè)計了如圖實13 所示的實驗電路，既能實現(xiàn)對該電壓表的內(nèi)阻的測量，又能利
26、用該表完成水果電池組電動勢和內(nèi)阻的測量。他用到的實驗器材有：待測水果電池組(電動勢約 4 V，內(nèi)阻約 50 )、雙向電壓表(量程為 2 V，內(nèi)阻約為 2 k)、電阻箱(09 999 )、滑動變阻器(0200 )，一個單刀雙擲開關(guān)及若干導線。(1)該同學按如圖實13 所示電路圖連線后，首先測出了電壓表的內(nèi)阻。請完善測量電壓表內(nèi)阻的實驗步驟：將 R1的滑動觸片滑至最左端，將 S 撥向 1 位置，將電阻箱阻值調(diào)為 0；調(diào)節(jié) R1的滑動觸片，使電壓表示數(shù)達到滿偏；保持_不變，調(diào)節(jié) R2，使電壓表的示數(shù)達到_；讀出電阻箱的阻值，記為 R2，則電壓表的內(nèi)阻 RV_。(2)若測得電壓表內(nèi)阻為 2 k，可分析
27、此測量值應(yīng)_真實值。(填“大于” 、 “等于”或“小于”)(3)接下來測量電源電動勢和內(nèi)阻，實驗步驟如下：將開關(guān) S 撥至_(填“1”或“2”)位置，將 R1的滑動觸片移到最_端，不再移動；調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表的示數(shù)達到一個合適值，記錄下電壓表的示數(shù)和電阻箱的阻值；6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1
28、5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5重復第二步，記錄多組電壓表的示數(shù)及對應(yīng)的電阻箱的阻值。(4)若將電阻箱與電壓表并聯(lián)后的阻值記錄為R，作出1U1R圖象，則可消除系統(tǒng)誤差，如圖實14 所示，其中截距
29、為b，斜率為k，則電動勢的表達式為_，內(nèi)阻的表達式為_。 解析解析 (1)由題圖可知，當 S 撥向 1 位置，滑動變阻器 R1在電路中為分壓式接法，利用電壓表的半偏法得： 調(diào)節(jié) R1使電壓表滿偏， 保持 R1不變， R2與電壓表串聯(lián)， 調(diào)節(jié) R2使電壓表的示數(shù)達到半偏(或最大值的一半)，電壓表的內(nèi)阻 R1與電阻箱示數(shù) R2相同。(2)由閉合電路歐姆定律可知，調(diào)節(jié)R2變大使電壓表達到半偏的過程中，總電阻值變大，干路總電流變小，由EIrU外得：U外變大，由電路知：U外U并U右，變阻器的滑動觸片右側(cè)電壓U右IR右變小，則U并變大，電壓表半偏時，R2上的電壓就會大于電壓表上的電壓，那么R2的阻值就會大于電壓表的阻值。(3)測電源的電動勢和內(nèi)阻，利用伏阻法，S 撥到 2，同時將R1的滑動觸片移動最左側(cè)。利用EU1U1Rr，EU1U1R2r，聯(lián)合求E、r。(4)由歐姆定律得EUURr，變形得1UrE1R1E，rEk，1Eb，得E1b，rkb。 答案答案 (1)R1半偏(或最大值的一半)R2(2)大于(3)2左(4)E1brkb
高考物理必考實驗精細精講 實驗九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻學案
