测量电源电动势和内阻的常用方法复习课

测量电源电动势和内阻的常用方法《测量电源电动势和内阻》第二课时：高三物理一轮复习考纲要求高考回眸省市题号、考察侧重点分值测量电源电动势和内阻（实验、探究）Ⅱ10年江苏第10题，实验注意事项、根据图像求物理量8分10年上海第29题，根据图像求物理量6分10年广东第34题，实验步骤、误差分析12分利用电流表和电压表测定E、r实验在高中电学实验中占有很重要的地位，此实验的基本原理是闭合电路欧姆定律，其变形式为：，对于不同的变形式，进行适当的转化，又对应不同的求E、r的方法。rREIrRUEUIrEIRIrEU、、【例1】在“用电流表和电压表测电池的电动势和内阻”的实验中,提供的器材有:A.干电池一节B.电流表(量程0.6A)C.电压表(量程3V)D.电键S和若干导线E.滑动变阻器R1(最大阻值20Ω,允许最大电流1A)F.滑动变阻器R2(最大阻值300Ω,允许最大电流0.5A)G.滑动变阻器R3(最大阻值1000Ω,允许最大电流0.1A)实验测得的数据标在下图所示的坐标中(1)①按如图20甲所示电路测量干电池的电动势和内阻,滑动变阻器应选(填写前面的选项).E方法一：用一只电压表、一只电流表测量（伏安法）由实验数据可知，实验中的电流可达到0.6A分析：所以选择E(1)②为使测量尽可能精确,将如图乙所示的实物图连接成实验电路(已连接了部分线),要求变阻器的滑动触头滑至最右端时,其使用电阻值最大.(2)实验步骤:①按实验要求连接好电路.闭合电键前把变阻器的滑动触头滑至一端,使接入电路的阻值＿＿＿＿.②闭合电键,调节滑动变阻器,使电流表的指针有明显偏转,读取和＿＿的示数.用同样方法测量多组数据.③断开电键,整理好器材.④数据处理.最大电流表电压表(3)将实验测得的数据标在如图所示的坐标图中,请作出U—I图线,由此求得待测电池的电动势E=V,内阻r=Ω.(结果保留三位有效数字)1.501.88由闭合电路欧姆定律U=E-Ir知，在U-I图像中，图像与纵轴的截距表示E，斜率的绝对值表示r分析：归纳总结：1、实验器材的选择2、实物图连接3、实验步骤的考查4、通过处理U--I图像求E、r5、有效数字的保留用一只电压表、一只电流表测量（伏安法）如果在这个实验中没有给电压表或者电流表，而是给了一只灵敏电流计、一个定值电阻R0，那又如何来测量E和r?【例2】某同学为了较精确地测量某一节干电池的电动势和内阻,实验室准备了下列器材:A.待测干电池E(电动势约为1.5V,内阻约为1Ω)B.电流表G(满偏电流3.0mA,内阻为100Ω)C.电流表A(量程0~0.6A,内阻约为1Ω)D.滑动变阻器R1(0~10Ω,额定电流为2A)E.滑动变阻器R2(0~1kΩ,额定电流为1A)F.定值电阻R0(阻值为900Ω)G.开关一个,导线若干方法二：一只灵敏电流计、一只电表、一个定值电阻R0(1)为了能比较准确地进行测量,同时还要考虑操作的方便,实验中滑动变阻器应选.D(3)根据电路图,将实物图连接起来,组成完整的电路(2)根据题意在图中画出该实验所需要的电路图.(4)如图所示,是某同学根据正确的实验得到的数据作出的图线,其中,纵坐标I1为电流表G的示数,横坐标I2为电流表A的示数,由图可知,被测干电池的电动势为V,内电阻为Ω(保留2位有效数字)1.40.672001IRRrRREIgg：由闭合电路欧姆定律得结合I1-I2图像，900100104.13E截距：90010006.0100.14.13r）（斜率的绝对值：67.0,4.1rVE所以：分析：1I2I归纳总结：当实验中只给一只电流表或电压表、一只灵敏电流计、一个定值电阻R0时，应该把灵敏电流计和定值电阻R0改装成缺少的电压表或电流表，如图所示：1I2I01002IRRrRREIggIRrRREUg00)(UI根据闭合电路欧姆定律写出表达式：画图：由斜率和截距求出E和r有一电池,它的电动势E约为9V,内阻r约50Ω,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,实验室提供以下器材:器材符号规格理想电压表测量范围0~15V电流表测量范围0~1mA,内阻r1=100Ω电流表测量范围0~0.6A，内阻r2=0.01Ω滑动变阻器R总电阻约1kΩ定值电子阻R0电阻R0=5Ω开关（K）一个，导线若干（1）画出实验电路原理图.图中各元件要用题目中给出的符号或字母标出.(2)根据两次实验数据可以求出E=r=(用已知量和测得量的符号表示);式中各符号的意义是：122112IIUIUI))(()(1012021rRIIRUUU1、U2是电压表两次的读数,I1、I2是电流表两次的读数如果实验中只给一只电流表、滑动变阻箱，如何测量E和r?方法三：用一只电流表、滑动变阻箱测量（安阻法）电路如图：则由闭合电路欧姆定律得：)(ARrRIE适当转化后可得：)(ARrIER则在图像中，IR1与纵轴的截距表示ARr斜率k表示ERI1方法三：用一只电流表、滑动变阻箱测量（安阻法）【例3】某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池.该同学想测量一下这个电池的电动势E和内阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9Ω,可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig=0.6A,内阻rg=0.1Ω)和若干导线.(1)请根据测定电动势E和内阻r的要求,设计图中器件的连接方式,画线把它们连接起来.方法三：用一只电流表、滑动变阻器测量（安阻法）(2)在图上把描绘出的坐标点连成图线得出这个电池的电动势E=V,内阻r=Ω.1.520.3还有没有别的方案来测量E和r?提示：如果用于测量的器材中只给一只电压表和滑动变阻箱，如何进行测量？方法四：用一只电压表、滑动变阻箱测量（伏阻法）例题4（2010年江苏高考）在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路．（1）实验时，应先将电阻箱的电阻调到___．（选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）最大值（2）改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值为10欧姆的定值电阻两端的电压U，下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是．（选填“1”或“2”）方案编号电阻箱的阻值2（3）根据实验数据描点，绘出的图象是一条直线．若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E=，内阻r=．（用k、b和R0表示）1RU1U01kR0Rkb方法五：用两只电压表（伏伏法）【例5】在“测定电源电动势和内阻”的实验中,除待测电源(E、r),足够的连接导线外,实验室仅提供:两只量程合适的电压表V1、V2及V1的内阻R1,一只单刀双掷开关S.实验原理图如下.写出用测量值表示的电源电动势E和内阻r的表达式,并注明式中各物理量的含义.分析：设当开关S与1接触时,电压表V1的读数为U0;当开关S与2接触时,电压表V1、V2的读数分别为U1、U2,由欧姆定律E=U+Ir,即有1121100,RrUEUURrUEU1010211020)(,UURUUUrUUUUE可得归纳：测量电源电动势和内阻的常用方法方法一：用一只电压表、一只电流表测量（伏安法）方法二：一只灵敏电流计、一只电表、一个定值电阻R0方法三：用一只电流表、滑动变阻器测量（安阻法）方法四：用一只电压表、滑动变阻箱测量（伏阻法）方法五：用两只电压表（伏伏法）