2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)10 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻學(xué)案 新人教版

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1、實(shí)驗(yàn)10　測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻． 2．加深對閉合電路歐姆定律的理解． 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．如圖甲所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值，利用閉合電路的歐姆定律求出幾組E、r值，最后分別算出它們的平均值． 2．用圖象法來處理數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)、U為縱坐標(biāo)，用測出的幾組I、U值畫出U-I圖象，如圖乙所示，直線跟縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電源電動(dòng)勢E的值，圖線的斜率的絕對值即內(nèi)阻r的值． 三、實(shí)驗(yàn)器材 　電池、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺． 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．電流表用0.6 A量程，

2、電壓表用3 V量程，按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路． 2．把變阻器的滑片移動(dòng)到使阻值最大的一端． 3．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)．用同樣方法測量出六組I、U的值．填入表格中. 　　　組數(shù) 物理量　　 第1組 第2組 第3組 第4組 第5組 第6組 U/V I/A 4.斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材． (2018·洛陽月考)在做“測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)時(shí)： (1)某同學(xué)連接了實(shí)物線路圖甲中的部分導(dǎo)線，請幫助他將電壓表正確地連入電路中． (2)檢查電路無誤后，閉合開關(guān)前，

3、應(yīng)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到最________端(填“左”或“右”)． (3)某實(shí)驗(yàn)小組測得了一系列數(shù)據(jù)，并在圖乙坐標(biāo)紙上描繪出了該電源的U-I圖線，根據(jù)圖線求得電源的電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω(保留三位有效數(shù)字)． 解析：(1)測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)電路較為簡單，只需要滑動(dòng)變阻器控制電路中的電流，再利用電流表和電壓表分別測量電流和電壓即可，由于內(nèi)阻較小，故一般采用相對電源的電流表外接法；同時(shí)注意開關(guān)應(yīng)控制整個(gè)電路；故實(shí)物圖如圖所示． (2)為了讓電流由最小開始調(diào)節(jié)，故開始時(shí)滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)至最大，故應(yīng)調(diào)至最右端； (3)根據(jù)U＝E－Ir可知，圖象

4、與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢，故E＝2.94 V；圖象的斜率表示內(nèi)阻，故r＝＝ Ω＝1.68 Ω. 答案：(1)如圖所示　(2)右　(3)2.94　1.68 一、數(shù)據(jù)處理 1．公式法：聯(lián)立六組對應(yīng)的U、I數(shù)據(jù)，滿足關(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E和內(nèi)阻r. 2．圖象法：在坐標(biāo)紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立UI坐標(biāo)系，在坐標(biāo)平面內(nèi)描出各組(I，U)值所對應(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

5、均勻分布在直線兩側(cè)，則直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值即是電池電動(dòng)勢的大小(一次函數(shù)的縱軸截距)，直線的斜率絕對值即為電池的內(nèi)阻r，即r＝. 二、誤差分析 1．偶然誤差 (1)由于讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差． (2)用圖象法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成誤差． (3)測量過程中通電時(shí)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(dǎo)致的誤差． 如圖甲所示，在理論上E＝U＋(IV＋I(xiàn)A)r，其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)確的電源兩端電壓．而實(shí)驗(yàn)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． 結(jié)論： ①當(dāng)電壓表示數(shù)為零時(shí)，IV＝0，

6、IA＝I短，短路電流測量值＝真實(shí)值； ②E測

7、中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電． 3．計(jì)算法求E、r：要測出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時(shí)，要將測出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組、第2和第5為一組、第3和第6為一組，分別解出E、r值再求平均值． 4．合理選擇標(biāo)度：為使圖線分布空間大，如圖所示，縱坐標(biāo)可以不從零開始，則圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，電源的內(nèi)阻不能用r＝確定，應(yīng)根據(jù)r＝確定． (2018·黑龍江牡丹江模擬)為了測量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，某同學(xué)采用了伏安法，現(xiàn)備有下列器材： A．被測干電池一節(jié) B．電流表1：量程0～0.6 A，內(nèi)阻r＝0.3 Ω C．電流表2：量

8、程0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω D．電壓表1：量程0～3 V，內(nèi)阻未知 E．電壓表2：量程0～15 V，內(nèi)阻未知 F．滑動(dòng)變阻器1：0～10 Ω，2 A G．滑動(dòng)變阻器2：0～100 Ω，1 A H．開關(guān)、導(dǎo)線若干 伏安法測電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差；在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻． (1)在上述器材中請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模篲_______(填寫選項(xiàng)前的字母)； (2)實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇下圖中的________(填“甲”或“乙”)； (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的UI圖象，

9、則干電池的電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω. 解析：(1)在上述器材中請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模罕粶y干電池一節(jié)；電流表B的內(nèi)阻是已知的，故選B，電壓表選擇量程0～3 V的D，滑動(dòng)變阻器選擇阻值較小的F，開關(guān)、導(dǎo)線若干，故選ABDFH； (2)因電流表的內(nèi)阻已知，故實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇圖甲； (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U-I圖象，則干電池的電動(dòng)勢E＝1.5 V，內(nèi)電阻r＝ Ω－0.3 Ω＝0.7 Ω. 答案：(1)ABDFH　(2)甲　(3)1.5　0.7 　以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)

10、開放性、探究性、設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)． 1．實(shí)驗(yàn)方法、方案的拓展 安阻法 伏阻法 實(shí)驗(yàn)電路 安阻法 伏阻法 實(shí)驗(yàn)原理 E＝I1(R1＋r) E＝I2(R2＋r) E＝ r＝ E＝U1＋r E＝U2＋r E＝ r＝ 圖象 2.粗測法：用一只電壓表粗測電動(dòng)勢，直接將電壓表接在電源兩端，所測值近似認(rèn)為是電源電動(dòng)勢，此時(shí)U＝≈E，需滿足RV?r. (2018·鞍山模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組欲較準(zhǔn)確地測量一電池組的電動(dòng)勢及其內(nèi)阻，給定的器材如下： A．電流表G(滿偏電流10 mA，內(nèi)阻10 Ω) B．電流表A(0～0.6 A～3 A，

11、內(nèi)阻未知) C．滑動(dòng)變阻器R0(0～100 Ω，1 A) D．定值電阻R(阻值990 Ω) E．多用電表F.開關(guān)與導(dǎo)線若干 (1)某同學(xué)首先用多用電表的直流10 V擋粗略測量電池組的電動(dòng)勢，電表指針如甲圖所示，則該電表讀數(shù)為________V. (2)該同學(xué)再用提供的其他實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如下圖乙所示的電路，請你按照電路圖在圖丙上完成實(shí)物連線． (3)圖丁為該同學(xué)根據(jù)上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路利用測出的數(shù)據(jù)描繪出的I1I2圖線(I1為電流表G的示數(shù)，I2為電流表A的示數(shù))，則由圖線可以得到被測電池組的電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω. 解析：(1)量程為10 V，則最小分度為0.2，故讀數(shù)為7.2 V. (2)先將電流表及滑動(dòng)變阻器串接在電源兩端，再并聯(lián)另一支路，電路中連線避免交叉． (3)電流表G和定值電阻R組成了一個(gè)量程為10 V的電壓表，由U＝E－Ir可得，圖象與縱軸的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢，由圖可知，電動(dòng)勢E＝7.5 V；圖象的斜率大小表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻r＝ Ω＝5.0 Ω. 答案：(1)7.2　(2)如解析圖所示　(3)7.5　5.0 6