廣東省深圳市高二物理《測定電源的電動勢和內(nèi)阻》課件

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1、【例【例1 1】(2009(2009海南高考海南高考) )圖實圖實九九-10-10是利用兩個電流表是利用兩個電流表A A1 1和和A A2 2測量干電池電動勢測量干電池電動勢E E和內(nèi)阻和內(nèi)阻r r的的電路原理圖電路原理圖. .圖中圖中S S為開關，為開關，R R為滑動變阻器，固定電阻為滑動變阻器，固定電阻R R1 1和和A A1 1內(nèi)阻之和為內(nèi)阻之和為10 000 10 000 ( (比比r r和滑動變阻器的總電和滑動變阻器的總電阻都大得多阻都大得多) )，A A2 2為理想電流表為理想電流表. .(1)(1)按電路原理圖在圖實九按電路原理圖在圖實九1111虛線框內(nèi)的各實物圖之間虛線框內(nèi)的各

2、實物圖之間畫出連線畫出連線. .(2)(2)在閉合開關在閉合開關S S前，將滑動變阻器的滑動端前，將滑動變阻器的滑動端c c移動至移動至_(_(選填選填“a a端端”、“中央中央”或或“b b端端”).).(3)(3)閉合開關閉合開關S S，移動滑動變阻器的滑動端，移動滑動變阻器的滑動端c c至某一位置，至某一位置，讀出電流表讀出電流表A A1 1和和A A2 2的示數(shù)的示數(shù)I I1 1和和I I2 2. .多次改變滑動端多次改變滑動端c c的位置，的位置，得到的數(shù)據(jù)為得到的數(shù)據(jù)為: :在圖實九在圖實九-12-12所示的坐標紙上以所示的坐標紙上以I I1 1為縱坐標、為縱坐標、I I2 2為橫

3、坐標為橫坐標畫出所對應的畫出所對應的I I1 1-I-I2 2曲線曲線. .(4)(4)利用所得曲線求得電源的電動勢利用所得曲線求得電源的電動勢E=_VE=_V，內(nèi)阻內(nèi)阻r=_.(r=_.(保留兩位小數(shù)保留兩位小數(shù)) )(5)(5)該電路中電源輸出的短路電流該電路中電源輸出的短路電流I Im m=_A.=_A.【標準解答【標準解答】本題主要考查了實物圖連接、實驗注意事本題主要考查了實物圖連接、實驗注意事項項. .數(shù)據(jù)處理，本實驗是用兩個電流表測電源電動勢和內(nèi)數(shù)據(jù)處理，本實驗是用兩個電流表測電源電動勢和內(nèi)阻，實質(zhì)是將電流表阻，實質(zhì)是將電流表A A1 1與一定值電阻串聯(lián)，改裝成電壓與一定值電阻串聯(lián)

4、，改裝成電壓表使用表使用. .(1)(1)實物連接如圖實物連接如圖(2)(2)實驗前應使滑動變阻器接入電路的電阻最大，因此應實驗前應使滑動變阻器接入電路的電阻最大，因此應使滑片移到使滑片移到b b端端. .(3)(3)作作I I1 1I I2 2圖象如圖所示圖象如圖所示(4)(4)電動勢電動勢E=IE=I1 1（圖象與縱軸截距）（圖象與縱軸截距）10 000 V=10 000 V=1.49 V,1.49 V,電源的內(nèi)阻電源的內(nèi)阻r=kr=k（圖象斜率）（圖象斜率）10 000 =10 000 =0.60 .0.60 .(5)(5)若圖象與橫軸的截距為若圖象與橫軸的截距為I I2 2,則電源輸出

5、的短路電流則電源輸出的短路電流答案答案: :(1)(1)圖見標準解答圖見標準解答 （2 2）b b端端 (3)(3)見標準解答見標準解答（4 4）1.49(1.481.49(1.481.50) 0.60(0.551.50) 0.60(0.550.65)0.65)（5 5） 2.4(2.32.4(2.32.7)2.7)A. 2.4I0.110-III211m【例【例2 2】(2009(2009北京高考北京高考) )某同學通過查找資料自己動手某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池制作了一個電池. .該同學想測量一下這個電池的電動勢該同學想測量一下這個電池的電動勢E E和內(nèi)電阻和內(nèi)電阻r r，但是

6、從實驗室只借到一個開關、一個電阻箱，但是從實驗室只借到一個開關、一個電阻箱( (最大阻值為最大阻值為999.9 999.9 ，可當標準電阻用，可當標準電阻用) )、一只電流表、一只電流表( (量程量程I Ig g=0.6 A,=0.6 A,內(nèi)阻內(nèi)阻r rg g=0.1 )=0.1 )和若干導線和若干導線. .(1)(1)請根據(jù)測定電動勢請根據(jù)測定電動勢E E和內(nèi)電阻和內(nèi)電阻r r的要求，設計圖實的要求，設計圖實九九-13-13甲中器件的連接方式，畫線把它們連接起來甲中器件的連接方式，畫線把它們連接起來. .(2)(2)接通開關，逐次改變電阻箱的阻值接通開關，逐次改變電阻箱的阻值R,R,讀出與讀

7、出與R R對應的對應的電流表的示數(shù)電流表的示數(shù)I,I,并作記錄并作記錄. .當電阻箱的阻值當電阻箱的阻值R=2.6 R=2.6 時，時，其對應的電流表的示數(shù)如圖乙所示其對應的電流表的示數(shù)如圖乙所示. .處理實驗數(shù)據(jù)時，處理實驗數(shù)據(jù)時，首先計算出每個電流值首先計算出每個電流值I I的倒數(shù)的倒數(shù), ,再制作坐標再制作坐標圖，如圖丙所示，圖丙中標注出了的幾個與測圖，如圖丙所示，圖丙中標注出了的幾個與測量對應的坐標點量對應的坐標點. .請你將與圖乙實驗數(shù)據(jù)對應的坐標請你將與圖乙實驗數(shù)據(jù)對應的坐標點也標注在圖丙上點也標注在圖丙上. .(3)(3)在圖丙上把描繪出的坐標點連成圖線在圖丙上把描繪出的坐標點連

8、成圖線. .(4)(4)根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E=_V,E=_V,內(nèi)電阻內(nèi)電阻r=_.r=_.I1I1R )R,I1(【標準解答】【標準解答】(1)(1)本實驗是采用電流表和電阻箱組合測定本實驗是采用電流表和電阻箱組合測定電池電動勢和內(nèi)阻，只需將它們串聯(lián)起來即可，實物連電池電動勢和內(nèi)阻，只需將它們串聯(lián)起來即可，實物連接如圖接如圖. .(2)(2)如圖如圖(3)(3)圖中坐標為圖中坐標為(1.2,2.8)(1.2,2.8)的點不合理舍去，過其他的點的點不合理舍去，過其他的點作直線，如作直線，如(2)(2)中圖中圖. .(4)(4)由由

9、E=IR+IrE=IR+Ir得得圖線的斜率等于電源電動勢，圖線的斜率等于電源電動勢，在縱軸上的截距等于電源內(nèi)阻的負值，由圖可知在縱軸上的截距等于電源內(nèi)阻的負值，由圖可知E=E=1.5 V,r=0.3 .1.5 V,r=0.3 .答案答案: :(1)(1)見標準解答見標準解答 (2)(2)見標準解答見標準解答(3)(3)見標準解答見標準解答(4)1.5(1.46(4)1.5(1.461.54) 0.3(0.251.54) 0.3(0.250.35)0.35), rIER1.1.（雙選）圖實九（雙選）圖實九-14-14為某次測定電源的電動勢和內(nèi)阻所為某次測定電源的電動勢和內(nèi)阻所作的圖象，有關這個圖

10、象的說法正確的是作的圖象，有關這個圖象的說法正確的是( () )A.A.縱軸截距表示待測電源的縱軸截距表示待測電源的電動勢，即電動勢，即E=3 VE=3 VB.B.橫軸截距表示短路電流，橫軸截距表示短路電流，即即I I短短=0.6 A=0.6 AC.C.根據(jù)根據(jù)r=E/Ir=E/I短短，計算出待測，計算出待測電源內(nèi)阻為電源內(nèi)阻為5 5 D.D.根據(jù)根據(jù)r=U/Ir=U/I，計算出待測電源內(nèi)阻為，計算出待測電源內(nèi)阻為1 1 【解析】【解析】選選A A、D.D.由由U UI I函數(shù)圖象知，函數(shù)圖象知，U=-rI+E.U=-rI+E.關鍵是縱關鍵是縱軸起點不是軸起點不是0 0，而是，而是2.4 V.

11、2.4 V.因此橫軸交點不再是因此橫軸交點不再是I I短短，I I短短0.6 A0.6 A，B B、C C錯誤，錯誤，A A、D D正確正確. .2.2.為了測量兩節(jié)串聯(lián)干電池的電動勢，某同學設計了如為了測量兩節(jié)串聯(lián)干電池的電動勢，某同學設計了如圖實九圖實九1515甲所示的實驗電路，其中甲所示的實驗電路，其中E E是待測電池組，內(nèi)是待測電池組，內(nèi)阻不能忽略阻不能忽略;V;V1 1、V V2 2是兩只量程合適的相同的電表，內(nèi)阻是兩只量程合適的相同的電表，內(nèi)阻不是很大，且未知不是很大，且未知;S;S1 1、S S2 2是單刀單擲開關是單刀單擲開關; ;導線若干導線若干. .(1)(1)請根據(jù)電路圖

12、甲，在圖乙中將器材連成實物圖請根據(jù)電路圖甲，在圖乙中將器材連成實物圖. .(2)(2)實驗需要測量的物理量是實驗需要測量的物理量是_._.(3)(3)用測出的物理量，導出串聯(lián)電池組電動勢的表達式用測出的物理量，導出串聯(lián)電池組電動勢的表達式_是是. .【解析】【解析】連接實物圖如圖所示連接實物圖如圖所示答案答案: :3.3.在在“測一節(jié)干電池電動勢和內(nèi)阻測一節(jié)干電池電動勢和內(nèi)阻”的實驗中：的實驗中：(1)(1)第一組同學利用如圖實九第一組同學利用如圖實九-16(a)-16(a)的實驗電路圖測量，的實驗電路圖測量，電壓表應選擇量程電壓表應選擇量程_(_(選填選填“3 V”3 V”或或“15 V”)

13、15 V”)，實驗后得到了如圖，實驗后得到了如圖(b)(b)的的U-IU-I圖象，則電池圖象，則電池內(nèi)阻為內(nèi)阻為_ ._ .(2)(2)第二組同學也利用圖第二組同學也利用圖(a)(a)的電路連接測量另一節(jié)干電的電路連接測量另一節(jié)干電池，初始時滑片池，初始時滑片P P在最右端，但由于滑動變阻器某處發(fā)生在最右端，但由于滑動變阻器某處發(fā)生斷路，合上電鍵后發(fā)現(xiàn)滑片斷路，合上電鍵后發(fā)現(xiàn)滑片P P向左滑動一段距離向左滑動一段距離x x后電流后電流表才有讀數(shù)，于是該組同學分別作出了電壓表讀數(shù)表才有讀數(shù)，于是該組同學分別作出了電壓表讀數(shù)U U與與x x、電流表讀數(shù)電流表讀數(shù)I I與與x x的關系圖，如圖的關系

14、圖，如圖(c)(c)所示，則根據(jù)圖象可所示，則根據(jù)圖象可知，電池的電動勢為知，電池的電動勢為_ V_ V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為_ ._ .(3)(3)若第二組同學實驗時使用的滑動變阻器電阻絲是均勻若第二組同學實驗時使用的滑動變阻器電阻絲是均勻的，則根據(jù)圖的，則根據(jù)圖(c)(c)可計算出該滑動變阻器未損壞前可調(diào)節(jié)可計算出該滑動變阻器未損壞前可調(diào)節(jié)的最大阻值為的最大阻值為_ ._ .【解析】【解析】答案：答案：4.(20104.(2010濰坊模擬濰坊模擬)2009)2009年暑假開學之后甲型年暑假開學之后甲型H1N1H1N1在全在全國各地爆發(fā)，山東半島也出現(xiàn)較多的病例國各地爆發(fā)，山東半島也出現(xiàn)較多的病例

15、. .為了做好防范，為了做好防范，需要購買大量的體溫表，市場體溫表出現(xiàn)供貨不足的情需要購買大量的體溫表，市場體溫表出現(xiàn)供貨不足的情況，某同學想到自己制作一個金屬溫度計，為此該同學況，某同學想到自己制作一個金屬溫度計，為此該同學從實驗室找到一個熱敏電阻，并通過查資料獲得該熱敏從實驗室找到一個熱敏電阻，并通過查資料獲得該熱敏電阻的阻值電阻的阻值R R隨溫度隨溫度t t變化的圖線，變化的圖線，如圖實九如圖實九-17-17甲所示甲所示. .該同學進行了如下設計：將一電動該同學進行了如下設計：將一電動勢勢E=1.5 V(E=1.5 V(內(nèi)阻不計內(nèi)阻不計) )的電源、量程的電源、量程5 mA5 mA內(nèi)阻內(nèi)

16、阻R Rg g=100 =100 的電流表及電阻箱的電流表及電阻箱RR，及用該電阻作測溫探頭的電阻，及用該電阻作測溫探頭的電阻R R，串聯(lián)成如圖乙所示的電路，把電流表的電流刻度改為相串聯(lián)成如圖乙所示的電路，把電流表的電流刻度改為相應的溫度刻度，就得到了一個簡單的應的溫度刻度，就得到了一個簡單的“金屬電阻溫度金屬電阻溫度計計”. .(1)(1)電流刻度較小處對應的溫度刻度電流刻度較小處對應的溫度刻度_(_(選填選填“較較高高”或或“較低較低”););(2)(2)若電阻箱阻值若電阻箱阻值R=70 R=70 ，圖丙中，圖丙中5 mA5 mA刻度處對應的刻度處對應的溫度數(shù)值為溫度數(shù)值為_ ._ .【解

17、析【解析】(1)(1)由閉合電路歐姆定律由閉合電路歐姆定律E=IE=Ig g(R+R+R(R+R+Rg g) )，可見，可見電流越小電阻越大，而電阻越大溫度則越高，即電流刻電流越小電阻越大，而電阻越大溫度則越高，即電流刻度較小處對應的溫度刻度應該較高度較小處對應的溫度刻度應該較高. .(2)(2)若電阻箱阻值若電阻箱阻值R=70 R=70 時，代入時，代入E=IE=Ig g(R+R+R(R+R+Rg g) )得得熱敏電阻的阻值為熱敏電阻的阻值為130 130 ，結合圖甲可知此時對應的溫，結合圖甲可知此時對應的溫度數(shù)值為度數(shù)值為30 .30 .答案：答案：(1)(1)較高較高 (2)30(2)3

18、05.5.（探究創(chuàng)新）為了測定干電池的電動勢和內(nèi)電阻，現(xiàn)（探究創(chuàng)新）為了測定干電池的電動勢和內(nèi)電阻，現(xiàn)有下列器材：有下列器材：A.6.3 VA.6.3 V蓄電池；蓄電池；B.B.干電池一節(jié)；干電池一節(jié)；C.C.電壓表電壓表V V（0 03 V3 V15 V15 V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為3 k3 k，15 k15 k）；）；D.D.電流表電流表A A（0 00.6 A0.6 A3 A3 A，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為10 10 ，2 2 ）；）；E.E.電流表電流表G G（滿偏電流（滿偏電流3 mA3 mA，內(nèi)阻，內(nèi)阻R Rg g=10 =10 ）；）；F.F.變壓器；變壓器；G.G.滑動變阻器（滑動變阻

19、器（0 020 20 ）；）；H.H.滑動變阻器（滑動變阻器（0 01 000 1 000 ）；）；I.I.電阻箱（電阻箱（0 09 999 9 999 ）；）；J.J.開關、導線開關、導線. .（1 1）用電流表和電壓表測量干電池的電動勢和內(nèi)電阻，）用電流表和電壓表測量干電池的電動勢和內(nèi)電阻，應選用的變阻器是應選用的變阻器是_（用代號回答）（用代號回答）. .（2 2）根據(jù)實驗要求，用筆畫線代替導線在實物圖（如圖）根據(jù)實驗要求，用筆畫線代替導線在實物圖（如圖實九實九-18-18所示）上連線所示）上連線. .（3 3）某次實驗記錄如下表：）某次實驗記錄如下表：根據(jù)表中數(shù)據(jù)在坐標圖實九根據(jù)表中數(shù)

20、據(jù)在坐標圖實九-19-19上畫出上畫出U-IU-I圖線圖線. .由圖可求由圖可求得得E=_VE=_V，r=_.r=_.（4 4）用你設計的電路做實驗，測得的電動勢與電池電動）用你設計的電路做實驗，測得的電動勢與電池電動勢的真實值相比勢的真實值相比_（選填（選填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“相等相等”）；測得的內(nèi)阻與電池內(nèi)阻的真實值相比）；測得的內(nèi)阻與電池內(nèi)阻的真實值相比_（選填（選填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“相等相等”）. .（5 5）如果實驗中電壓表壞了，選用其他器材進行實驗，）如果實驗中電壓表壞了，選用其他器材進行實驗，請畫出相應的電路圖請畫出相應的電路圖. .【解析】【解析】（1

21、 1）滑動變阻器起限流作用，電路中的電流應）滑動變阻器起限流作用，電路中的電流應較大，故滑動變阻器用阻值小的即可滿足實驗要求，故較大，故滑動變阻器用阻值小的即可滿足實驗要求，故滑動變阻器選滑動變阻器選G.G.（2 2）如圖（）如圖（a a）所示）所示（3 3）描點作圖如圖（）描點作圖如圖（b b），圖線與縱軸的交點即為電源），圖線與縱軸的交點即為電源的電動勢的電動勢E=1.50 VE=1.50 V電池內(nèi)阻電池內(nèi)阻（4 4）偏?。┢?偏小偏小80. 050. 130. 050. 1IUr（5 5）如圖（）如圖（c c）所示）所示. .答案：答案：（1 1）G G （2 2）見解析圖（）見解析圖

22、（a a）（3 3）見解析圖）見解析圖 （b b）1.50 0.801.50 0.80（4 4）偏?。┢?偏小偏小 （5 5）見解析圖（）見解析圖（c c）6.(20106.(2010廣州模擬）某同學在用電流表和電壓表測電池廣州模擬）某同學在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，串聯(lián)了一只的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，串聯(lián)了一只2.5 2.5 的保護電的保護電阻阻R R0 0，實驗電路如圖實九，實驗電路如圖實九-20-20甲所示甲所示. .（1 1）連好電路后，當該同學閉合電鍵，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)）連好電路后，當該同學閉合電鍵，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為為0 0，電壓表示數(shù)不為，電壓表示數(shù)不為0.0.檢

23、查各接線柱均未接錯，接觸良檢查各接線柱均未接錯，接觸良好且未發(fā)生短路；他用多用電表的電壓擋檢查電路，把好且未發(fā)生短路；他用多用電表的電壓擋檢查電路，把兩表筆分別接兩表筆分別接a a、b,bb,b、c,dc,d、e e時，示數(shù)均為時，示數(shù)均為0 0，把兩表筆，把兩表筆接接c c、d d時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，由此可推斷故障是時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，由此可推斷故障是_._.（2 2）按電路原理圖及用多用電表的電壓擋檢查電路，把）按電路原理圖及用多用電表的電壓擋檢查電路，把兩表筆分別接兩表筆分別接c c、d d時的實物電路圖（如圖乙）用筆畫線時的實物電路圖（如圖乙）用筆畫線代替導線連接起來代替導

24、線連接起來. .（3 3）排除故障后，該同學順利完成實驗，測定下列數(shù)據(jù)，）排除故障后，該同學順利完成實驗，測定下列數(shù)據(jù)，請根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標圖（如圖實九請根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標圖（如圖實九-21-21）中畫出）中畫出U-IU-I圖線，圖線，由圖知：電池的電動勢為由圖知：電池的電動勢為_，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為_._.（4 4）考慮電表自身電阻對測量結果的影響，造成本實驗）考慮電表自身電阻對測量結果的影響，造成本實驗的系統(tǒng)誤差的原因是：的系統(tǒng)誤差的原因是：_._.（5 5）實驗所得的電池的電動勢和內(nèi)阻的測量值與真實值）實驗所得的電池的電動勢和內(nèi)阻的測量值與真實值比較，比較，E E測測_E E真真，r r測測_r r

25、真真（選填（選填“”）. .【解析】【解析】（1 1）該同學閉合電鍵，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為）該同學閉合電鍵，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0 0，電壓表示數(shù)不為電壓表示數(shù)不為0 0，表明電源、，表明電源、R R0 0、電鍵是好的，電路中、電鍵是好的，電路中有斷路故障，用多用電表兩表筆分別接有斷路故障，用多用電表兩表筆分別接a a、b b，b b、c c，d d、e e時，示數(shù)均為時，示數(shù)均為0 0，表明，表明a a、b b，b b、c c，d d、e e間的電路和元間的電路和元件均無故障，兩表筆接件均無故障，兩表筆接c c、d d時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，表明表明R R斷路斷路. .（

26、2 2）實物連接如圖（）實物連接如圖（a a）(3)(3)圖象中圖線與圖象中圖線與U U軸的交點為電源電動勢，斜率為電源軸的交點為電源電動勢，斜率為電源的內(nèi)電阻與的內(nèi)電阻與R R0 0的和，的和，E=1.5 V,r=0.5 .E=1.5 V,r=0.5 .（4 4）考慮電表自身電阻對測量結果的影響，造成本實驗）考慮電表自身電阻對測量結果的影響，造成本實驗的系統(tǒng)誤差的原因是：電壓表內(nèi)阻的分流的系統(tǒng)誤差的原因是：電壓表內(nèi)阻的分流. .（5 5）在理論上）在理論上E=U+E=U+（I IV V+I+IA A)(r+R)(r+R0 0）, ,其中其中U U是準確的，而是準確的，而忽略了通過電壓表的電流

27、忽略了通過電壓表的電流I IV V而形成誤差，電壓表讀數(shù)越而形成誤差，電壓表讀數(shù)越大偏差越大，電壓表讀數(shù)越小偏差越小，短路時，大偏差越大，電壓表讀數(shù)越小偏差越小，短路時，I IV V=0=0，短路電流測量值等于真實值，偏差為短路電流測量值等于真實值，偏差為0 0，所以測量值的圖，所以測量值的圖象與真實值的圖象關系如圖（象與真實值的圖象關系如圖（c c）所示，所以）所示，所以E E測測EE真真，r r測測rr真真. .答案答案: :（1 1）R R斷路斷路 （2 2）見解析圖（）見解析圖（a a）（3 3）見解析圖（）見解析圖（b b）1.5 V 0.5 1.5 V 0.5 （4 4）電壓表內(nèi)阻的分流）電壓表內(nèi)阻的分流 （5 5）