第7章 实验9

第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识实验九测定电源的电动势和内阻第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识夯实·必备知识第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识夯实·必备知识第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识一、注意事项1．可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池．2．电流不要过大，读数要快：干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A，因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电．第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识3．计算法求E、r：要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组，分别解出E、r值再求平均值．4．合理选择标度：为使图线分布空间大，如图所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用r＝EI短确定，应根据r＝ΔUΔI确定．第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识二、误差分析1．用图象法求E和r时作图不准确．2．由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差．本实验中测量结果是：E测E真，r测r真．第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识精研·疑难要点第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识[典例赏析1](2014年北京卷，21)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差．(1)应该选择的实验电路是图1中的________(选填“甲”或“乙”)．伏安法测电源电动势和内阻第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识图1(2)现有电流表(0～0.6A)、开关和导线若干，以及以下器材：A．电压表(0～15V)B．电压表(0～3V)C．滑动变阻器(0～50Ω)D．滑动变阻器(0～500Ω)第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识实验中电压表应选用________；滑动变阻器应选用________(选填相应器材前的字母)．(3)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出UI图象.序号123456电压U/V1.451.401.301.251.201.10电流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识图2第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.(5)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化．图3的各示意图中正确反映PU关系的是________．图3第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识[解析](1)由于电源内阻较小，电流表相对电源应外接，故电路图应选甲．(2)由于测一节干电池的电动势(约1.5V)，电压表应选用B，由于电源内阻较小．滑动变阻器应选用C.(3)第2组数据描点及UI图象如图所示．第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识(4)由U­I图象可得：电动势E＝1.50V.内电阻r＝ΔUΔI＝1.50－1.000.6Ω＝0.83Ω(5)随着滑动变阻器滑片的移动．外电阻越来越大．电压表示数U逐渐增大．电源的输出功率先增大后减小．当外电阻等于电源内电阻时，输出功率最大，故D对，A、B、C均错．[答案](1)甲(2)BC(3)见解析(4)1.50(1.49～1.51)0.83(0.81～0.85)(5)D第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识1．(2013年浙江卷，22)采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”．第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识(1)除了选用照片中的部分器材外，________(填选项)；第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识A．还需要电压表B．还需要电流表C．还需要学生电源D．不再需要其他器材(2)测量所得数据如下：测量次数物理量123456R/Ω1.21.00.80.60.40.2I/A0.600.700.800.891.001.20U/V0.900.780.740.670.620.43第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识用作图法求得电池的内阻r＝________；(3)根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA＝________.解析：(1)照片中已有电流表、电阻箱和干电池，还缺少电压表，故选A.(2)作出U­I图象，由图象斜率可求得r＝(0.75±0.10)Ω.(3)由欧姆定律得：R＋RA＝UI，得RA＝UI－R＝0.22Ω.第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识答案：(1)A(2)0.75Ω(3)0.22Ω第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识电源的电动势和内阻测量方法一般为伏安法，另外还有以下几种方法：1．安阻法：用一个电流表和电阻箱测量，电路如图甲所示，测量原理为：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大．测定电源电动势和内阻的其他方法第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识2．伏阻法：用一个电压表和电阻箱测量，电路如图乙所示，测量原理为：E＝U1R1r，E＝U2＋U2R2r由此可求出r和E，此种方法测得的电动势和内阻均偏小．第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识3．粗测法：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时U＝ERVRV＋r≈E，需满足RV≫r.4．双伏法：用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图所示．测量方法为：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时，E＝U1＋U2＋U1RVr，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U′1，此时E＝U′1＋U′1RVr，解方程组可求得E和r.第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识[典例赏析2](2014年新课标全国卷Ⅰ，23)利用如图(a)所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9Ω)，电阻R0(阻值为3.0Ω)，电阻R1(阻值为3.0Ω)，电流表(量程为200mA，内阻为RA＝6.0Ω)，开关S.第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识图(a)实验步骤如下：①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识③以1I为纵坐标，R为横坐标，作1I­R图线(用直线拟合)；④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.回答下列问题：(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则1I与R的关系式为______________．(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0Ω时电流表的示数如图(b)所示，读出数据，完成下表．第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识答：①________；②________.R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.0771I/A－16.998.00②10.011.011.913.0第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝_______A－1·Ω－1，截距b＝________A－1.(4)根据图线求得电源电动势E＝_____V，内阻r＝_____Ω.[解析](1)因为RA＝6.0Ω，R1＝3.0Ω，所以IR＝2IA，由闭合电路欧姆定律得：E＝IRA＋3I(R＋R0＋r)，所以1I＝3.0ER＋3R0＋r＋RAE＝3.0ER＋3.0E(5.0＋r)(2)根据图(b)可知电流表的读数为110mA＝0.110A所以1I＝9.09A－1.第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识(3)根据描点，画出如图所示的图象，第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识则斜率k＝12－6A－16Ω＝1.0A－1·Ω－1截距b＝6.0A－1(4)由(1)、(3)结合得：3.0E＝1.0，3R1＋r＋RAE＝6.0，代入数据得：E＝3.0V，r＝1.0Ω.第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识[答案](1)1I＝3.0ER＋3.0E(5.0＋r)(2)①0.110A②9.09A－1(3)如解析图k＝1.0(或在0.96～1.04之间)b＝6.0(或在5.9～6.1之间)(4)E＝3.0(或在2.7～3.3之间)r＝1.0(或在0.6～1.4之间)第七章2016年新课标高考·大一轮复习讲义创新·拓展实验演练·目标课堂人教物理精研·疑难要点夯实·必备知识2．某同学把较粗的铜丝和铁丝相隔较近插入苹果中．制成一个苹果电池．用如下器材研究苹果电池的电动势与内阻：开关、电