實驗十　測定電源的電動勢和內阻ppt課件

1、實驗十測定電源的電動勢和內阻實驗十測定電源的電動勢和內阻實驗根底實驗根底中心探求中心探求實驗根底實驗根底 解讀實驗解讀實驗萃取精萃取精華華本卷須知本卷須知1.1.電池選取電池選取: :應選用內阻較大的電池應選用內阻較大的電池. .2.2.實驗操作實驗操作: :實驗中不宜將電流調得過大實驗中不宜將電流調得過大, ,電表讀數(shù)要快電表讀數(shù)要快, ,每次讀完數(shù)后立刻斷每次讀完數(shù)后立刻斷開開關開開關. .3.3.數(shù)據(jù)要求數(shù)據(jù)要求: :要測出不少于要測出不少于6 6組的組的(I,U)(I,U)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù), ,且變化范圍要大些且變化范圍要大些. .4.4.描點畫圖描點畫圖: :畫畫U-IU-I圖線時圖線時,

2、,應使圖線經過盡能夠多的點應使圖線經過盡能夠多的點, ,并使不在直線上的點并使不在直線上的點均勻分布在直線的兩側均勻分布在直線的兩側, ,個別偏離直線太遠的點可舍去個別偏離直線太遠的點可舍去. .5.5.縱軸標度確實定縱軸標度確實定: :畫畫U-IU-I圖線時圖線時, ,縱軸的刻度可以不從零開場縱軸的刻度可以不從零開場, ,而是根據(jù)測得而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當值開場的數(shù)據(jù)從某一恰當值開場( (橫坐標橫坐標I I必需從零開場必需從零開場).).但這時圖線和橫軸的交點但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流不再是短路電流, ,而圖線與縱軸的截距仍為電源電動勢而圖線與縱軸的截距仍為電源電動勢, ,圖

3、線斜率的絕對值仍圖線斜率的絕對值仍為內阻為內阻. .誤差分析誤差分析1.1.偶爾誤差偶爾誤差(1)(1)由于電表讀數(shù)不準引起誤差由于電表讀數(shù)不準引起誤差. .(2)(2)用圖像法求用圖像法求E E和和r r時時, ,由于作圖不準確呵斥的誤差由于作圖不準確呵斥的誤差. .(3)(3)丈量過程中通電時間過長或電流過大丈量過程中通電時間過長或電流過大, ,都會引起都會引起E,rE,r變化變化. .2.2.系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差(1)(1)假設采用假設采用( (甲甲) )圖圖, ,其其U-IU-I圖像如圖像如( (乙乙) )圖所示圖所示. .由于電壓表的分流作用呵斥誤由于電壓表的分流作用呵斥誤差差. .當電

4、壓表示數(shù)為零時當電壓表示數(shù)為零時,IV=0,IA=I,IV=0,IA=I短短, ,短路電流丈量值等于真實值短路電流丈量值等于真實值. .E E測測EE真真. .由于由于r r測測= ,= ,所以所以r r測測rr真真. .(2)(2)假設采用假設采用( (丙丙) )圖圖, ,其其U-IU-I圖像如圖像如( (丁丁) )圖所示圖所示. .由于電流表的分壓作用呵斥誤差由于電流表的分壓作用呵斥誤差. .E E為真實值為真實值. .I I短測短測Irr真真,r,r測為測為r r真和真和RARA的串聯(lián)值的串聯(lián)值, ,由于通常情況下電池的由于通常情況下電池的內阻較小內阻較小, ,所以這時所以這時r r測的

5、誤差非常大測的誤差非常大. .EI短測EI短測 中心探求中心探求 通法悟道通法悟道拓寬拓寬思緒思緒探求點一根底性實驗探求點一根底性實驗【典例【典例1 1】 (2021 (2021江蘇卷江蘇卷,10),10)小明利用如圖小明利用如圖( (甲甲) )所示的實驗安裝丈量一干電所示的實驗安裝丈量一干電池的電動勢和內阻池的電動勢和內阻. .(1)(1)圖中電流表的示數(shù)為圖中電流表的示數(shù)為A.A.解析解析:(1):(1)電流表所用量程為電流表所用量程為0 00.6 A,0.6 A,其分度值為其分度值為0.02 A,0.02 A,其示數(shù)為其示數(shù)為0.4 A+0.4 A+2 20.02 A=0.44 A.0.

6、02 A=0.44 A.答案答案:(1)0.44 :(1)0.44 (2)(2)調理滑動變阻器調理滑動變阻器, ,電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下: :請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)請根據(jù)表中的數(shù)據(jù), ,在圖在圖( (乙乙) )中作出中作出U-IU-I圖線圖線. .由圖線求得由圖線求得: :電動勢電動勢E=E= V; V;內阻內阻r=r=.答案答案:(2)U-I:(2)U-I圖線見解析圖線見解析1.60(1.581.60(1.581.621.62都算對都算對) )1.2(1.181.2(1.181.261.26都都算對算對) ) (3)(3)實驗時實驗時, ,小明進展了多次丈量小明進

7、展了多次丈量, ,破費了較長時間破費了較長時間, ,丈量期間不斷堅持電路閉丈量期間不斷堅持電路閉合合. .其實其實, ,從實驗誤差思索從實驗誤差思索, ,這樣的操作不妥這樣的操作不妥, ,由于由于 . .答案答案:(3):(3)見解析見解析解析解析:(3):(3)干電池長時間運用后干電池長時間運用后, ,電動勢和內阻會發(fā)生變化電動勢和內阻會發(fā)生變化, ,導致實驗誤差導致實驗誤差增大增大. .反思總結反思總結 電流表的讀數(shù)方法及圖像處置電流表的讀數(shù)方法及圖像處置(1)(1)由于電流表由于電流表0.6 A0.6 A量程的最小刻度是量程的最小刻度是0.02 A,0.02 A,故不用估讀到最小刻度的下

8、故不用估讀到最小刻度的下一位一位. .(2)(2)留意留意U-IU-I圖像的圖像的U U坐標軸普通不是從零刻度開場坐標軸普通不是從零刻度開場, ,這樣內阻這樣內阻r r只能用只能用r= r= 計算計算, ,不能由不能由r= r= 計算計算. .UIEI短題組沖關題組沖關1.(20211.(2021河南鄭州第三次質檢河南鄭州第三次質檢) )實驗小組要丈量一個電池組的電動勢實驗小組要丈量一個電池組的電動勢E E和內阻和內阻r,r,并丈量維護電阻的阻值并丈量維護電阻的阻值Rx.Rx.知電池組的電動勢約為知電池組的電動勢約為6 V,6 V,電池內阻和待測電阻阻電池內阻和待測電阻阻值均約為幾十歐值均約為

9、幾十歐. .可選用的實驗器材有可選用的實驗器材有: :電流表電流表A1(A1(量程量程0 030 mA)30 mA)電流表電流表A2(A2(量程量程0 0100 mA)100 mA)電壓表電壓表V1V1和和V2(V2(量程均為量程均為0 06 V)6 V)滑動變阻器滑動變阻器R1(R1(阻值阻值0 05 )5 )滑動變阻器滑動變阻器R2(R2(阻值阻值0 0300 )300 )開關開關S S一個一個, ,導線假設干導線假設干某同窗設計的實驗過程如下某同窗設計的實驗過程如下: :實驗電路圖如圖實驗電路圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,正確銜接電路正確銜接電路; ;將變阻器將變阻器R R接入電路

10、的阻值調到接入電路的阻值調到最大最大, ,閉合開關閉合開關S;S;逐漸減小變阻器逐漸減小變阻器R R的阻值的阻值, ,丈量并記錄多組電壓表和電流表的數(shù)據(jù)丈量并記錄多組電壓表和電流表的數(shù)據(jù)U1,U2,I.U1,U2,I.根據(jù)上面信息根據(jù)上面信息, ,回答以下問題回答以下問題: :(1)(1)實驗中電流表應選用實驗中電流表應選用, ,滑動變阻器應選用滑動變阻器應選用.解析解析:(1):(1)由題意可知由題意可知, ,電池組電動勢約為電池組電動勢約為6 V,6 V,而電阻約為幾十歐姆而電阻約為幾十歐姆, ,為了保為了保證明驗的平安證明驗的平安, ,電流表應選擇電流表應選擇A2;A2;由電路圖可知由電

11、路圖可知, ,滑動變阻器起調理電流的作滑動變阻器起調理電流的作用用,5 ,5 的電阻小于待測電阻較多的電阻小于待測電阻較多, ,故只能選擇故只能選擇R2;R2;答案答案:(1)A2:(1)A2R2R2(2)(2)如圖如圖( (乙乙) )是根據(jù)步驟的丈量數(shù)據(jù)作出的是根據(jù)步驟的丈量數(shù)據(jù)作出的U1-IU1-I圖像圖像, ,由圖像可知由圖像可知, ,電源電動勢電源電動勢E=E=V,V,電源內阻電源內阻r=r=(結果均保管兩位有效數(shù)字結果均保管兩位有效數(shù)字).).答案答案:(2)5.9:(2)5.925 25 (3)(3)用用U1,U2,IU1,U2,I表示待測維護電阻的阻值為表示待測維護電阻的阻值為R

12、x=Rx=, ,思索電表內阻對丈量思索電表內阻對丈量結果的影響結果的影響, ,實驗中待測電阻的丈量值與真實值相比實驗中待測電阻的丈量值與真實值相比 ( (選填選填“偏小偏小“偏大或偏大或“相等相等).).答案答案:(3):(3) 偏大偏大12UUI(1)(1)該小組成員先直接用多用電表粗測該電池電動勢該小組成員先直接用多用電表粗測該電池電動勢, ,用用2.5 V2.5 V量程讀數(shù)如圖量程讀數(shù)如圖( (甲甲) )所示所示, ,那么該電動勢的讀數(shù)那么該電動勢的讀數(shù) 為為 V; V; 丈量時多用電表的紅表筆應該與丈量時多用電表的紅表筆應該與電池的電池的( (填填“正或正或“負負) )極相連極相連.2

13、.(20212.(2021江蘇南京模擬江蘇南京模擬) )某研討性學習小組欲丈量一節(jié)干電池的電動勢和內阻某研討性學習小組欲丈量一節(jié)干電池的電動勢和內阻. .答案答案:(1)1.45:(1)1.45正正 解析解析:(1):(1)在題圖在題圖( (甲甲) )中可讀出該電動勢為中可讀出該電動勢為1.50 V;1.50 V;丈量時多用表的紅表筆丈量時多用表的紅表筆應該與電池的正極相連應該與電池的正極相連. .(2)(2)接著小組成員按如圖接著小組成員按如圖( (乙乙) )原理圖丈量電源電動勢原理圖丈量電源電動勢E E和內阻和內阻r.R0=2.5 r.R0=2.5 為為定值維護電阻定值維護電阻, ,電壓表

14、內阻較大電壓表內阻較大, ,單位長度電阻單位長度電阻r0=0.20 /cmr0=0.20 /cm的電阻絲的電阻絲acac上標上標有長度刻度有長度刻度. .(3)(3)請根據(jù)原理圖銜接圖請根據(jù)原理圖銜接圖( (丙丙) )中的實物圖中的實物圖. . 答案答案:(3):(3)圖見解析圖見解析解析解析:(3):(3)電路接線如圖電路接線如圖. .(4)(4)閉合開關閉合開關S,S,記錄記錄abab的長度的長度L L和電壓表和電壓表V V的示數(shù)的示數(shù)U;U;滑動滑動b b點改動點改動abab的長度的長度L,L,測測得得6 6組組L L和和U U值值, ,并算出對應的值并算出對應的值. .寫出寫出U U與

15、與L,E,r,R0,r0L,E,r,R0,r0的關系式的關系式 = =.1U答案答案:(5)1.50(1.43:(5)1.50(1.431.541.54均可均可) )0.50(0.350.50(0.350.650.65均可均可) )(5)(5)圖圖( (丁丁) )中的中的“是已標出的實驗數(shù)據(jù)所表示的點是已標出的實驗數(shù)據(jù)所表示的點, ,根據(jù)圖線算出電源電動根據(jù)圖線算出電源電動勢勢E=E= V, V,內阻內阻r=r= .( .(計算結果保管到小數(shù)點后兩位計算結果保管到小數(shù)點后兩位)探求點二創(chuàng)新性實驗探求點二創(chuàng)新性實驗高考創(chuàng)新實驗例析高考創(chuàng)新實驗例析【典例【典例2 2】 (2021 (2021全國全

16、國卷卷,23),23)利用如圖利用如圖(a)(a)所示電路所示電路, ,可以丈量電源的電動勢可以丈量電源的電動勢和內阻和內阻, ,所用的實驗器材有所用的實驗器材有: :待測電源待測電源, ,電阻箱電阻箱R(R(最大阻值最大阻值999.9 ),999.9 ),電阻電阻R0(R0(阻值為阻值為3.0 ),3.0 ),電阻電阻R1(R1(阻值為阻值為3.0 ),3.0 ),電流表電流表 ( (量程為量程為200 mA,200 mA,內阻為內阻為RA=6.0 ),RA=6.0 ),開關開關S.S.(2)(2)實驗得到的部分數(shù)據(jù)如下表所示實驗得到的部分數(shù)據(jù)如下表所示, ,其中電阻其中電阻R=3.0 R=

17、3.0 時電流表的示數(shù)如圖時電流表的示數(shù)如圖(b)(b)所示所示, ,讀出數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù), ,完成下表完成下表. .答答: :, ,.(3)(3)在圖在圖(c)(c)的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完好并作圖的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完好并作圖, ,根據(jù)圖線求得斜率根據(jù)圖線求得斜率k=k=A-1-1,A-1-1,截距截距b=b=A-1.A-1.答案答案:(2)0.110:(2)0.1109.099.09(3)1.0(3)1.06.06.0 解析解析:(2):(2)電流表每小格表示電流表每小格表示4 mA,4 mA,因此電流表讀數(shù)是因此電流表讀數(shù)是0.110 A,0.110 A,倒數(shù)是倒數(shù)是9.09 A

18、-1.9.09 A-1.(3)(3)根據(jù)給出的點根據(jù)給出的點, ,畫出一條直線畫出一條直線, ,如下圖如下圖, ,得出斜率得出斜率k=1.0 A-1-1,k=1.0 A-1-1,截距截距b=b=6.0 A-1.6.0 A-1.(4)(4)根據(jù)圖線求得電源電動勢根據(jù)圖線求得電源電動勢E=E= V,V,內阻內阻r=r= . .答案答案:(4)3.0:(4)3.01.0 1.0 【創(chuàng)新【創(chuàng)新/ /改良點分析】改良點分析】1.1.實驗器材的改良實驗器材的改良: :利用內阻知的電流表和電阻箱測電源的電動勢和內阻利用內阻知的電流表和電阻箱測電源的電動勢和內阻. .2.2.數(shù)據(jù)處置的創(chuàng)新改良數(shù)據(jù)處置的創(chuàng)新改

19、良: :利用利用 -R -R圖像的斜率和截距求圖像的斜率和截距求E E和和r. r. 1I【典例【典例3 3】 (2021 (2021天津卷天津卷,9),9)某探求性學習小組利用如下圖的電路丈量電池的某探求性學習小組利用如下圖的電路丈量電池的電動勢和內阻電動勢和內阻. .其中電流表其中電流表A1A1的內阻的內阻r1=1.0 k,r1=1.0 k,電阻電阻R1=9.0 k,R1=9.0 k,為了方便讀為了方便讀數(shù)和作圖數(shù)和作圖, ,給電池串聯(lián)一個給電池串聯(lián)一個R0=3.0 R0=3.0 的電阻的電阻. .(1)(1)按圖示電路進展銜接后按圖示電路進展銜接后, ,發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)aa,bbaa,bb和和c

20、ccc三條導線中三條導線中, ,混進了一條內部混進了一條內部斷開的導線斷開的導線. .為了確定哪一條導線內部是斷開的為了確定哪一條導線內部是斷開的, ,將開關將開關S S閉合閉合, ,用多用電表的電用多用電表的電壓擋先丈量壓擋先丈量a,ba,b間電壓間電壓, ,讀數(shù)不為零讀數(shù)不為零, ,再丈量再丈量a,aa,a間電壓間電壓, ,假設讀數(shù)不為零假設讀數(shù)不為零, ,那那么一定是導線斷開么一定是導線斷開; ;假設讀數(shù)為零假設讀數(shù)為零, ,那么一定是導線斷那么一定是導線斷開開. . 答案答案:(1)aa:(1)aabbbb解析解析:(1):(1)根據(jù)根據(jù)U=IR,U=IR,導線電阻導線電阻R R等于零

21、等于零, ,所以良好的同一根導線上任何兩點所以良好的同一根導線上任何兩點都不會存在電勢差都不會存在電勢差, ,假設一根導線兩端有電勢差假設一根導線兩端有電勢差, ,那么導線斷開那么導線斷開. .據(jù)此可推據(jù)此可推斷出導線是完好的還是斷開的斷出導線是完好的還是斷開的. .(2)(2)排除缺點后排除缺點后, ,該小組順利完成實驗該小組順利完成實驗. .經過多次改動滑動變阻器觸頭位置經過多次改動滑動變阻器觸頭位置, ,得得到電流表到電流表A1A1和和A2A2的多組的多組I1,I2I1,I2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù), ,作出圖像如圖作出圖像如圖. .由由I1-I2I1-I2圖像得到電池的電圖像得到電池的電動勢動勢E=E

22、=V,V,內阻內阻r=r=.答案答案:(2)1.4(1.36:(2)1.4(1.361.441.44均可均可) )0.5(0.40.5(0.40.60.6均可均可) )【創(chuàng)新【創(chuàng)新/ /改良點分析】改良點分析】1.1.實驗方案的改良實驗方案的改良: :利用內阻知的電流表利用內阻知的電流表A1,A1,求出并聯(lián)電路兩端的電壓求出并聯(lián)電路兩端的電壓, ,電電流表流表A2A2的示數(shù)近似看成干路電流的示數(shù)近似看成干路電流. .2.2.數(shù)據(jù)處置的創(chuàng)新數(shù)據(jù)處置的創(chuàng)新: :縱軸截距與縱軸截距與(R1+r1)(R1+r1)的乘積表示電動勢的乘積表示電動勢, ,根據(jù)圖線斜率根據(jù)圖線斜率的絕對值可求出電池內阻的絕對

23、值可求出電池內阻. .模擬創(chuàng)新實驗沖關模擬創(chuàng)新實驗沖關1.(20211.(2021四川成都第四次聯(lián)考四川成都第四次聯(lián)考) )在在20212021上海國際車展上上海國際車展上, ,展出了大量新能源展出了大量新能源車型車型. .據(jù)統(tǒng)計在車展期間據(jù)統(tǒng)計在車展期間, ,展出的新能源車型達展出的新能源車型達159159臺之多臺之多. .其中純電動汽車是其中純電動汽車是一種采用單一蓄電池作為儲能動力源的汽車一種采用單一蓄電池作為儲能動力源的汽車, ,它利用蓄電池作為儲能動力源它利用蓄電池作為儲能動力源, ,經過電池向電動機提供電能經過電池向電動機提供電能, ,驅動電動機運轉驅動電動機運轉, ,從而推進汽車

24、行駛從而推進汽車行駛. .為研討車為研討車用電瓶用電瓶, ,某興趣小組將一塊舊的車載電瓶充溢電某興趣小組將一塊舊的車載電瓶充溢電, ,預備利用以下器材丈量電瓶預備利用以下器材丈量電瓶的電動勢和內阻的電動勢和內阻. .A.A.待測電瓶待測電瓶, ,電動勢約為電動勢約為3 V,3 V,內阻約幾歐姆內阻約幾歐姆B.B.直流電壓表直流電壓表V1,V2,V1,V2,量程均為量程均為3 V,3 V,內阻約為內阻約為3 k3 kC.C.定值電阻定值電阻R0(R0(阻值未知阻值未知) )D.D.滑動變阻器滑動變阻器R,R,最大阻值為最大阻值為Rm(Rm(阻值知阻值知) )E.E.導線和開關導線和開關(1)(1

25、)請利用以上器材請利用以上器材, ,設計一個電路設計一個電路, ,完成對待測電瓶的電動勢和內阻的丈量完成對待測電瓶的電動勢和內阻的丈量. .解析解析:(1):(1)因無電流表因無電流表, ,故可用定值電阻與電壓表配合來得到電流故可用定值電阻與電壓表配合來得到電流, ,電路如下電路如下圖圖. .答案答案:(1):(1)圖見解析圖見解析(2)(2)實驗之前實驗之前, ,需求利用該電路圖測出定值電阻需求利用該電路圖測出定值電阻R0R0的阻值的阻值, ,方法是先把滑動變阻方法是先把滑動變阻器器R R調到接入電路最大阻值調到接入電路最大阻值Rm,Rm,再閉合開關再閉合開關, ,電壓表電壓表V1V1和和V

26、2V2的讀數(shù)分別為的讀數(shù)分別為U10,U20,U10,U20,那么那么R0=R0=( (用用U10,U20,RmU10,U20,Rm表示表示).).(3)(3)實驗中挪動滑動變阻器觸頭實驗中挪動滑動變阻器觸頭, ,讀出電壓表讀出電壓表V1V1和和V2V2的多組數(shù)據(jù)的多組數(shù)據(jù)U1,U2,U1,U2,描畫出描畫出U1-U2U1-U2圖像如下圖圖像如下圖, ,圖中直線斜率為圖中直線斜率為k,k,與橫軸的截距為與橫軸的截距為a,a,那么電瓶的電動勢那么電瓶的電動勢E=E=, ,內阻內阻r=r=( (用用k,a,R0k,a,R0表示表示).).【創(chuàng)新【創(chuàng)新/ /改良點分析】改良點分析】1.1.實驗器材的

27、改良實驗器材的改良: :利用兩個電壓表和定值電阻來丈量電源的電動勢和內阻利用兩個電壓表和定值電阻來丈量電源的電動勢和內阻. .2.2.數(shù)據(jù)處置的創(chuàng)新改良數(shù)據(jù)處置的創(chuàng)新改良: :獲得函數(shù)與獲得函數(shù)與U1-U2U1-U2圖像圖像, ,利用斜率和截距求解利用斜率和截距求解. .2.(20212.(2021陜西西安模擬陜西西安模擬) )如圖如圖( (甲甲) )是利用兩個電流表是利用兩個電流表A1A1和和A2A2丈量干電池電動丈量干電池電動勢勢E E和內阻和內阻r r的電路原理圖的電路原理圖. .圖中圖中S S為開關為開關,R,R為滑動變阻器為滑動變阻器, ,固定電阻固定電阻R1R1和和A1A1內阻內阻之和為之和為10 000 (10 000 (比比r r和滑動變阻器的總電阻大得多和滑動變阻器的總電阻大得多),A2),A2為理想電流表為理