物理：新人教版选修3-1 实验：测定电池的电动势和内阻（课件）6

课件28张PPT。电源电动势和
内阻的测定电源电动势和内阻的测定测定电动势内阻电路
用电流表和电压表测E、r
2001年上海卷16
05年南通质量检测一12
2002年河南卷12
2004年广东卷12
伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较1
05年扬州质量检测二12 例1
伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较2
05年徐州市第二次质量检测12
2005年全国卷Ⅰ 22 (2)
05年苏锡常镇一模12
2006年天津理综卷22(3)
2006年广东卷12
2006年江苏卷13测定电动势内阻电路用电流表和电压表测E、r 实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差， 滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。 为了减小偶然误差,要多做几次实验,多取几组数据,然后利用U-I 图象处理实验数据.将点描好后,用直尺画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等.这条直线代表的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小. 这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E (对应的I=0) ,斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。特别要注意：有时纵坐标的
起始点不是0，求内阻的一般
式应该是 r=|ΔU/ΔI |。 要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r（约几欧）,提供下列器材：电压表V1（量程3V，内阻1kΩ）,电压表V2（量程15V,内阻2kΩ）,电阻箱（0～9999Ω）,电键,导线若干。
某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：
（l）合上电键S，将电阻箱R阻值调到R 1＝10Ω，读得电压表的读数为U1
（2）将电阻箱R阻值调到R2＝20Ω，读得电压表的读数为U2，由方程组U1＝E－U1r/R1、U2＝E－U2/R2 解出E、r，为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？。2001年上海卷16、 解: 应选用量程为3V的电压表,
改变电阻箱阻值R，读取若干个U的值，由 I＝U/R 计算出电流的值，然后作出U－I图线，得到E、r05年南通质量检测一12、 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1Ω，电压表(0-3V,3kΩ),电流表(0-0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有R1(10Ω 2A)和 R2(100Ω 0.1A)各一只;
(1)实验中滑动变阻器应选用 (选填R1或R2).
(2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.
(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E= V;
内阻r= Ω.R11.50图线的斜率为0.7/0.37=1.85Ω r=1.85-RA=0.85 Ω0.85 （8分）现有器材：量程为10.0mA、内阻约30—40Ω的电流表一个，定值电阻R1=150Ω，定值电阻R2=100Ω ，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。
（1）按要求在实物图上连线。
（2）?用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为= ，式中各直接测得量的意义是： .2002年河南卷12、 （1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。 测量原理：E=I1（R1+ Rg+ r） ① E=I2（ R1+ R2+ Rg+ r） ②联立① ②解得注意：若只用R2接在电路中，则电流将超过电
流表的量程，所以用 R1和R2串联接入电路。 [解答]：2004年广东卷12、 ? (12分)图中R为已知电阻， Rx为待测电阻，S1为单刀单掷开关， S2为单刀双掷开关，V为电压表（内阻极大），E为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势及电阻Rx
（1）写出操作步骤： （2）由R及测得的量,可测得E＝ ，Rx = .画出电路图如图示：? 解：①S1断开，S2接到a 端，记下电压表的读数U1；由于电压表内阻极大，所以 E=U1② S2仍接到a 端,闭合S1,记下电压表的读数U2,如图a示 ③ S1仍闭合,S2接到b端,记下电压表的读数U3.如图b示伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较1：1.安培表内接在并联电路之内的电路: 解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：式中的U是路端电压,
I 应是通过电源的电流， I实= IA + IV = (IA +U/RV)可见U越大，差值(I实- IA )就越大，
U=0时，差值(I实- IA )也为0，实际的U-I图线如图虚线示：斜率增大∴ E测< E真 r测< r真该电路适用于滑动变阻器阻值很小
(电源内阻很小)的情况.05年扬州质量检测二12、 已知太阳能电池组的电动势约为8V，短路电流约为4mA，为了精确测出它的电动势和内阻，除导线和开关外，可供选择的仪器有：
A. 电流表, 量程5mA，内阻约10Ω
B. 电流表, 量程20mA，内阻约40Ω
C. 电压表, 量程5.0V，内阻约5kΩ
D. 电压表, 量程15V，内阻约15kΩ
E. 滑动变阻器电阻4 kΩ
F. 滑动变阻器电阻40 kΩ
(1) 为使实验尽可能方便、准确 ，应选用上述仪器中的 （用所给器材的代号填写）.
(2) 在虚线框内画出电路图.
(3)该电路测得的电源电动势和真实值相比较 。测得的内电阻和真实值相比较 。(填偏大、偏小或相等)A C E相等偏大 如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是 ( )A .由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值小于真实值;B. 由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值大于真实值;C. 由于电压表的分流作用,使内电阻的测量值小于真实值;D. 由于电压表的分流作用,使内电阻的测量值大于真实值; 解： E = U + Ir ， I=(IA +U/RV) ，由于电压表的分流作用，对于每个电压值U1 ，测得的电流IA小于总电流I1，U越大，IA跟I1相差越大， 画出的图线应为虚线所示：所以内电阻的测量值小于真实值。C例1、若将电流表的内阻并入电池中，则U路和
I的测量值就都准确了,E的测量值就准确了,
测出的内阻是电源内阻r和电流表的内阻之和。
U路= E- I (RA +r) = E- I r'伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较2：2.安培表外接在并联电路之外的电路: 解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：式中的 I 是通过电源的电流，
U应是路端电压,U路= UA + UV = ( I RA +UV)可见I 越大，差值 I RA就越大， I=0时差值为0 实际的U-I图线如图虚线示：∴ E测 =E真 r测 > r真该电路适用于滑动变阻器阻值很大
(电源内阻很大)的情况. 某同学在实验室先后完成下面二个实验：
①测定一节干电池的电动势和内电阻；
②描绘小灯泡的伏安特性曲线．
(1)用①实验测量得到数据作出U一I图线如图中a线,
实验所测干电池的
电动势为 V,
内电阻为 Ω.05年徐州市第二次质量检测12、 1.500.75(2)在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,为减小实验误差,方便调节,请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材,并将它们的编号填在横线上.应选取的电路是 ,滑动变阻器应选取 ·
E．总阻值15Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
F．总阻值200Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器　　
G．总阻值1000Ω，最大允许电流1A的滑动变阻器CE上页下页(3)将实验②中得到的数据在实验①中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验①中的电池与实验②中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为 ，
若将两节与实验①中相同的干电池串联后与该小
灯泡组成闭合回路，
则此时小灯泡的
电压为 ，
实际功率为 . 解：P1=0.60×1.20=0.72W 0.72±0.02W画出这时的U-I图线如图c示0.85～0.88VP2=0.88×1.40=1.23W1.2～1.3W题目上页2005年全国卷Ⅰ 22 (2)、①实验电路原理图如右图示。(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格:
10Ω , 2.5W B. 100Ω , 1.0W
C. 200Ω ,1.0W D. 2000Ω, 5.0W
本实验应选哪一种规格?
答: ( ) 05年苏锡常镇一模12、 现有一种特殊的电池,它的电动势为E,约为9V,内阻约为50Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(a)所示的电路进行实验,图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不考虑,R为电阻箱,阻值范围0-9999Ω ,R0是定值电阻,起保护电路的作用C(2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电压表的示数U,再改变电阻箱的阻值,取得多组数据,作出了如图(b)所示的图线,(已知该直线的截距为0.1V-1 ),则根据该同学所作出的图线,可求得电池的电动势E为 V,内阻r为 Ω.解:由闭合电路欧姆定律得化简得可见图线的截距为1/E∴E=10V图线的斜率为r/E=(0.65-0.1)/0.12=4.6∴r=46 Ω 10V46注：原题图中数据有问题。（3）某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如下图所示的2006年天津理综卷22(3)、R～1/I图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到
E＝ V，r＝ Ω。解： E=I(R+r） R= E/I - r在R～1/I图线中，
斜率等于电动势的数值，
E=(10+0.9)/3.8=2.9V截距的绝对值等于内阻的数值,
r=0.9Ω2.90.92006年广东卷12、12．（11分）某同学设计了一个如图7所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1Ω）、电阻箱（0～99.99Ω ）、滑动变阻器（0～10Ω ）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。
（1）该同学按图7连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20Ω 。试分析
该测量产生误差的原因是
_________________________满偏时滑动变阻器阻值与电流表阻值之比偏低；电阻箱的阻值不能连续调节。 （2）简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：
①______________________________________________
②______________________________________________断开K，将R旋至最大值，S掷向D 调小R直到电流表指针有足够偏转，改变R值测几组I随R变化的数据； 2.76—2.962.27—2.47解见下页上页下页解： E=I(R+r） R= E/I - r在 1/I ～ R图线中，
斜率的倒数等于电动势的数值，
E=8.80/(4.00-0.87)=2.81V截距跟斜率之比值等于内阻的数值,
r=2.81×0.87＝2.44Ω题目上页2006年江苏卷13、13．（12分）现要按图①所示的电路测量一节旧干电池的电动势E（约1.5V）和内阻r（约20Ω），可供选择的器材如下：
电流表A1、A2（量程0~500μA，内阻约为500Ω）、滑动变阻器R（阻值0~100Ω、额定电流1.0A），定值电阻R1（阻值约为100Ω），电阻R2、R3（阻值0~999.9Ω），开关、导线若干。由于现有电流表量程偏小，不能满足实验要求，为此，先将电流表改装（扩大量程），然后再按图①所示的电路进行测量。 （1）测量电流表A2的内阻
按图②电路测量A2的内阻，以下给出了实验中必要的操作：
A． 断开S1
B．闭合S1 、S2
C．按图②连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左
端，R2调至最大
D．调节R2，使A1的示数为I1，记录R2的值
E．断开S2，闭合S3
F．调节滑动变阻器R，使A1、A2的
指针偏转适中，记录A1的示数I1
请按合理的顺序排列实验步骤
（填序号）： 。C B F E D A上页下页题目（2）将电流表A2（较小量程）改装成电流表A（较大量程）
如果（1）中测出A2的内阻为468.0Ω，现用R2将A2改装成量程为20mA的电流表A，应把R2调为 Ω与A2并联，改装后电流表A的内阻RA为 Ω。（3）利用电流表A、电阻箱R3测电池的电动势和内阻
用电流表A、电阻箱R3及开关S接图①所示的电路测电池的电动势和内阻,实验时,改变R3的值,记录下电流表A的示数I，得到若干组R3、I的数据，然后通过作出有关物理量的线性图象,求得电池电动势E和内阻r。
a.请写出与你所作线性图象对应的函数关系式
.
b．请在虚线框内坐标中作出定性图象（要求标明两个坐标轴所代表的物理量，用符号表示）。
c．图中 表示E，图中 表示r。1211.7见下页上页下页题目(3) 答案一 a. R3+RA=E/I - rc． 直线斜率表示E
纵轴截距的绝对值表示r答案二c． 直线斜率的倒数表示E
纵轴截距除以斜率表示r答案三c．直线的斜率表示E
纵轴截距的绝对值与 RA 的差表示r题目上页