高中物理課件第八章恒定電流實驗十

實驗十測定電源的電動勢和內(nèi)阻第八章

恒定電流內(nèi)容索引過好雙基關(guān)回扣基礎(chǔ)知識訓練基礎(chǔ)題目研透命題點細研考綱和真題分析突破命題點過好雙基關(guān)1.實驗原理閉合電路歐姆定律.2.實驗器材電池、電壓表、電流表、

、開關(guān)、導線、坐標紙和刻度尺.基本實驗要求滑動變阻器3.基本操作(1)電流表用

A的量程，電壓表用

V的量程，按圖1連接好電路.圖10.63(2)把滑動變阻器的滑片移到使阻值最

的一端.(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1).用同樣的方法再測量幾組I、U值，填入表格中.(4)斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材.大1.實驗數(shù)據(jù)求E、r的處理方法(1)列方程求解：由U＝E－Ir得

，解得E、r.(2)用作圖法處理數(shù)據(jù)，如圖2所示.①圖線與縱軸交點為

；②圖線與橫軸交點為I短＝

；③圖線的斜率表示r＝

.規(guī)律方法總結(jié)圖2E2.注意事項(1)為了使路端電壓變化明顯，可使用內(nèi)阻較

的舊電池.(2)電流不要過大，應小于0.5A，讀數(shù)要快.(3)要測出不少于6組的(I，U)數(shù)據(jù)，變化范圍要大些.(4)若U－I圖線縱軸刻度不從零開始，則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，內(nèi)阻應根據(jù)r＝

確定.(5)電流表要內(nèi)接(因為r很小).大3.誤差來源(1)偶然誤差：用圖象法求E和r時作圖不準確.(2)系統(tǒng)誤差：電壓表分流.(3)本實驗中測量結(jié)果是：E測<E真，r測<r真.研透命題點例1

(2016·四川理綜·8Ⅱ)用如圖3所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻.實驗器材：待測電源(電動勢約3V，內(nèi)阻約2Ω)，保護電阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω)，滑動變阻器R，電流表A，電壓表V，開關(guān)S，導線若干.命題點一教材原型實驗基礎(chǔ)考點自主悟透圖3實驗主要步驟：(ⅰ)將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)；(ⅱ)逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值，記下電壓表的示數(shù)U和相應電流表的示數(shù)I；(ⅲ)以U為縱坐標，I為橫坐標，作U－I圖線(U、I都用國際單位)；(ⅳ)求出U－I圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a.回答下列問題：(1)電壓表最好選用

；電流表最好選用

.A.電壓表(0～3V，內(nèi)阻約15kΩ)B.電壓表(0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)C.電流表(0～200mA，內(nèi)阻約2Ω)D.電流表(0～30mA，內(nèi)阻約2Ω)A

C解析電壓表內(nèi)阻越大，分流越小，誤差也就越小，所以選內(nèi)阻較大的電壓表A；當滑動變阻器接入電阻最小時通過電流表的電流最大，此時通過電流表的電流大小約為I＝

≈176mA，所以選量程為200mA的電流表C.答案解析解析由電路分析可知，若滑動變阻器的滑片右移電壓表示數(shù)變大，則滑動變阻器接入電路部分阻值增大，選項C符合題意.(2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大.兩導線與滑動變阻器接線柱連接情況是

.A.兩導線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱B.兩導線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱C.一條導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導線接在電阻絲

左端接線柱D.一條導線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導線接在電阻絲

右端接線柱

答案解析√(3)選用k、a、R1和R2表示待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的表達式E＝

，r＝

，代入數(shù)值可得E和r的測量值.答案解析kak－R2解析由E＝U＋I(r＋R2)，得U＝－I(r＋R2)＋E，對比伏安特性曲線可知，圖象斜率的絕對值k＝r＋R2，所以電源內(nèi)阻r＝k－R2；令U＝0，得

由題意知U－I圖線與橫軸截距為a，所以a＝I＝

則E＝ka.變式1利用圖4所示的電路測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，要求盡量減小實驗誤差.供選擇的器材有：A.電流表A(0～0.6A)B.電壓表V1(0～3V)C.電壓表V2(0～15V)D.滑動變阻器R1(0～20Ω)E.滑動變阻器R2(0～200Ω)F.定值電阻R0＝1ΩG.開關(guān)一個，導線若干(1)實驗中電壓表應選用

，滑動變阻器應選用

(選填相應器材前的字母).答案解析圖4B

D解析由于干電池的電動勢為1.5V，所以應選電壓表B，C的量程太大，誤差太大；選用小的滑動變阻器便于操作，故選D.(2)閉合開關(guān)，電壓表和電流表均有示數(shù)，但是無論怎么移動滑動變阻器的滑片，電壓表的讀數(shù)變化都非常小.同學們討論后，在原電路的基礎(chǔ)上又加了一個定值電阻R0，問題得到解決.請你在方框內(nèi)畫出改進后的電路圖.答案解析

某位同學記錄了6組數(shù)據(jù)，對應的點已經(jīng)標在坐標紙上.在圖5坐標紙上畫出U－I圖線，根據(jù)所畫圖線可得出干電池的電動勢E＝

V，內(nèi)電阻r＝

Ω.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖5答案見解析圖

1.50.14(0.13～0.18均可)解析電路圖如圖甲所示，U－I圖線如圖乙所示圖象的縱截距表示電源電動勢，故有E＝1.5V，所以內(nèi)阻為r＝

－1Ω≈0.14Ω變式2利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻.要求盡量減小實驗誤差.(1)應該選擇的實驗電路是圖6中的

(選填“甲”或“乙”).答案解析圖6甲解析干電池內(nèi)阻相對一般電流表內(nèi)阻而言較小，為減小電流表分壓帶來的系統(tǒng)誤差，故應選甲.(2)現(xiàn)有電流表(0～0.6A)、開關(guān)和導線若干，以及以下器材：A.電壓表(0～15V) B.電壓表(0～3V)C.滑動變阻器(0～50Ω) D.滑動變阻器(0～500Ω)實驗中電壓表應選用

；滑動變阻器應選用

.(選填相應器材前的字母)答案解析B

C解析干電池電動勢約為1.5V，電壓表選B可減小讀數(shù)誤差.滑動變阻器應選C，若選D，由于總阻值較大，則滑片滑動時移動范圍小，不便調(diào)節(jié).(3)某位同學記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示，其中5組數(shù)據(jù)的對應點已經(jīng)標在圖7，請標出余下一組數(shù)據(jù)的對應點，并畫出U－I圖線.答案解析序號123456電壓U(V)1.451.401.301.251.201.10電流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480圖7答案如圖所示解析圖線應為直線，作圖時使盡量多的點在線上，不在線上的點應均勻分布在線的兩側(cè)，誤差較大的點舍去.(4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E＝__________________

V，內(nèi)電阻r＝____________________Ω.答案解析1.50(1.49～1.51均可)0.83(0.81～0.85均可)解析由U＝E－Ir可得圖象上的縱軸截距E＝1.50V，斜率的絕對值r≈0.83Ω.(5)實驗中，隨著滑動變阻器滑片的移動，電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會發(fā)生變化.下列示意圖中正確反映P－U關(guān)系的是

.答案解析√變式3手機、電腦等電器已經(jīng)普及到人們的日常生活中，這些電器都要用到蓄電池.某同學利用下列器材測定一節(jié)蓄電池的電動勢和內(nèi)阻.蓄電池的電動勢約為3V.A.量程是0.6A，內(nèi)阻約為0.5Ω的電流表；B.量程是3V，內(nèi)阻是6kΩ的電壓表；C.量程是15V，內(nèi)阻是30kΩ的電壓表；D.阻值為0～1kΩ，額定電流為0.5A的滑動變阻器；E.阻值為0～10Ω，額定電流為2A的滑動變阻器；F.定值電阻4Ω，額定功率4W；G.開關(guān)S一個，導線若干.(1)為了減小實驗誤差，電壓表應選擇

(填器材代號)，圖8中的導線應連接到

處(填“①”或“②”)，改變滑動變阻器阻值的時候，為了使電壓表和電流表的讀數(shù)變化比較明顯，滑動變阻器應選擇

(填器材代號).答案解析圖8B①E解析蓄電池的電動勢約為3V，電壓表C的量程太大，選電壓表B.導線接①處，與電池串聯(lián)的定值電阻阻值已知，有利于準確測出電池的內(nèi)阻.電流表量程為0.6A，由R＝

得回路中的總電阻不能小于5Ω，滑動變阻器D總阻值太大，操作不方便，滑動變阻器選E.(2)用(1)問中的實驗電路進行測量，讀出電壓表和電流表的讀數(shù)，畫出對應的U－I圖線如圖9所示，由圖線可得該蓄電池的電動勢E＝

V，內(nèi)阻r＝

Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案解析圖93.21.3解析由圖線在縱軸上的截距可得蓄電池的電動勢E＝3.2V，圖線斜率的絕對值|k|≈5.3Ω，減去與電池串聯(lián)的定值電阻的阻值4Ω，可得電池的內(nèi)阻r＝1.3Ω.例2

(2017·天津理綜·9(3))某探究性學習小組利用如圖10所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻.其中電流表A1的內(nèi)阻r1＝1.0kΩ，電阻R1＝9.0kΩ，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個R0＝3.0Ω的電阻.答案解析命題點二實驗拓展創(chuàng)新能力考點師生共研圖10①按圖示電路進行連接后，發(fā)現(xiàn)aa′、bb′和cc′三條導線中，混進了一條內(nèi)部斷開的導線.為了確定哪一條導線內(nèi)部是斷開的，將電鍵S閉合，用多用電表的電壓擋先測量a、b′間電壓，讀數(shù)不為零，再測量a、a′間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是

導線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是

導線斷開.aa′bb′解析

用電壓擋檢測電路故障，電壓表的表頭是電流計，原電路有斷路，回路中無電流，將電壓表接在a、b′間后有示數(shù)，說明電路被接通，即a、b′間有斷路故障，再測量a、a′間電壓，電壓表讀數(shù)不為零，說明斷路故障的范圍被縮小到a、a′間，則一定是aa′導線斷開；若讀數(shù)為零，則說明電路仍未被接通，電路故障一定是bb′導線斷開.②排除故障后，該小組順利完成實驗.通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖象如圖11.由I1－I2圖象得到電池的電動勢E＝___________________V，內(nèi)阻r＝________________Ω.答案解析圖111.41(1.36～1.440.5(0.4～0.6均可)解析

根據(jù)閉合電路的歐姆定律得E＝I1(R1＋r1)＋(I1＋I2)(R0＋r)，I1?I2，上式可簡化為E＝I1(R1＋r1)＋I2(R0＋r)，讀出兩點坐標：(60mA,0.12mA)和(260mA,0.05mA)，代入方程解得：電動勢E＝1.41V，內(nèi)阻r＝0.5Ω.均可)變式4某同學準備利用下列器材測量干電池的電動勢和內(nèi)阻.A.待測干電池一節(jié)，電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約為幾歐姆B.直流電壓表V，量程為3V，內(nèi)阻非常大C.定值電阻R0＝150ΩD.電阻箱RE.導線和開關(guān)根據(jù)如圖12甲所示的電路連接圖進行實驗操作.多次改變電阻箱的阻值，記錄每次電阻箱的阻值R和電壓表的示數(shù)U.在

－R坐標系中描出的坐標點如圖乙所示.圖12(1)分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻，則

與R的關(guān)系式為

.答案解析(2)在圖乙坐標紙上畫出

－R關(guān)系圖線.答案解析答案見解析圖解析作圖如圖所示.(3)根據(jù)圖線求得斜率k＝

V－1·Ω－1，截距b＝

V－1(保留兩位有效數(shù)字).答案解析4.4×10－3(4.2×10－3～4.6×10－3均可)0.70(0.69～0.71均可)解析根據(jù)圖線求得斜率k＝

V－1·Ω－1≈4.4×10－3V－1·Ω－1，截距b＝0.70V－1.(4)根據(jù)圖線求得電源電動勢E＝

V，內(nèi)阻r＝

___________________Ω(保留三位有效數(shù)字).答案解析1.52(1.45～1.55均可)9.09(7.50～10.5均可)變式5某同學設想運用如