【物理】2018届一轮复习人教版 测定电源的电动势和内阻 学案

【物理】2018届一轮复习人教版 测定电源的电动势和内阻 学案

专题38 测定电源的电动势和内阻 ‎1.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法.‎ ‎2.掌握用图象处理实验数据的方法.‎ ‎3.掌握实物图连接的技巧．‎ ‎ 基本实验要求 ‎1．实验原理 ‎(1)闭合电路的欧姆定律．‎ ‎(2)E和r的求解：由U＝E－Ir得，解得E、r.‎ ‎(3)用作图法处理数据，如图所示．‎ ‎①图线与纵轴交点为E；‎ ‎②图线与横轴交点为I短＝；‎ ‎③图线的斜率表示r＝‎ ‎2．实验器材 电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．‎ ‎3．基本操作 ‎(1)连接电路．‎ ‎(2)电流表用‎0.6 A的量程，电压表用3 V的量程；‎ ‎(3)把滑动变阻器调到最大阻值处；‎ ‎(4)闭合开关，调节变阻器，使表有明显的示数，记下一组数据，同理记录多组数据．‎ 规律方法总结 ‎1．实验数据求E、r的处理方法 ‎(1)列多个方程组求解，再求E、r的平均值．‎ ‎(2)图象法处理：以端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建系、描点、连线，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r.‎ ‎2．注意事项 ‎(1)为了使端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．‎ ‎(2)电流不要过大，应小于‎0.5 A，读数要快．‎ ‎(3)要测出不少于6组的(U，I)数据，变化范围要大些．‎ ‎(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，应根据r＝确定．‎ ‎(5)电流表要内接(因为r很小)．‎ ‎3．误差来源 ‎(1)偶然误差：用图象法求E和r时作图不准确．‎ ‎(2)系统误差：电压表分流或电流表分压.‎ ‎★重点归纳★‎ ‎1、实物图连接的技巧 实物图连接是一类考查学生实验技能和操作能力较为有效的题型，连线前一 定要画出实验电路图，然后按图连线，且必须注意以下几点：‎ ‎(1)连线不能交叉；‎ ‎(2)必须把线接在接线柱上；(3)电流应从电表正接线柱流入，从负接线柱流出；‎ ‎(4)变阻器应处在有效控制状态．在实际操作中，画电路图时，各元件的相对位置 应尽量与实物图相吻合；连实物图时，应先串后并，先连控制电路后连测量电路．‎ 要特别注意变阻器的分压连接，把变阻器的全电阻、开关、电源连成干路，取变 阻器的部分电阻与测量电路并联即可．‎ ‎2、测定电源电动势和内阻的其他方法 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．‎ ‎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＝U1＋r，E＝U2＋r，由此可求出r和E，此种方法测得的电动势和内阻均偏小．‎ ‎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＝≈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＋r，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1′，此时E＝U1′＋r，解方程组可求得E和r.‎ ‎★典型案例★为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R0的阻值，某同学利用DIS设计了如图甲所示的电路。闭合电键S1，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据测量数据计算机分别描绘了如图乙所示的M、N两条U—I直线。请回答下列问题：‎ ‎（1）根据图乙中的M、N两条直线可知（ ）‎ A．直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 B．直线M是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的 C．直线N是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的 D．直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的 ‎（2）图像中两直线交点处电路中的工作状态是（ ）‎ A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端 B．该电源在该电路中的输出功率最大 C．定值电阻R0上消耗的功率为0.5W D．该电源在该电路中的效率达到最大值 ‎（3）根据图乙可以求得定值电阻R0= Ω，电源电动势E = V，内电阻r = Ω。‎ ‎【答案】（1）BC （2）ABC （3）2.0 1.50 1.0‎ ‎【名师点睛】电源的电动势和内阻测量方法的常用方法：‎ ‎（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．‎ ‎（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＝U1＋r，E＝U2＋r，由此可求出r和E，此种方法测得的电动势和内阻均偏小．‎ ‎（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＝≈E，需满足RV≫r.[中教网zzstep]‎ 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＋r，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1′，此时E＝U1′＋r，解方程组可求得E和r.‎ ‎★针对练习1★某学习的研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E和内阻r，用电压表V，电阻箱R、定值电阻，开关S、导线若干和该电池组成电路 ‎①根据电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路。‎ ‎②闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应示数U，该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，用图像法处理数据，则横轴选______（填R或），纵轴选________（选填U或），并将测得数据在坐标纸上描点，作出图线 ‎③如果定值电阻，由②得到图线为右上图，可知电源电动势E=______V（保留2为有效数字）：电源内阻_________r=______Ω（保留1为有效数字）。‎ ‎【答案】①连线如图所示②，③10.0V；0.8Ω ‎【名师点睛】‎ 测定电源的电动势和内电阻是高中阶段电学实验考查的重点，是近几年各地高考题目的出题热点，本题突出了对于实验原理、仪器选择及U-I图象处理等多方面内容的考查，题目层次源于课本，凸显能力，体现创新意识，侧重于对实验能力的考查 ‎★针对练习2★两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路测定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录的是电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据．并根据数据描绘了如图(b)所示的两条UI图线．回答下列问题：‎ ‎(1)根据甲、乙两同学描绘的图线，可知 A．甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据 B．甲同学是根据电压表V2和电流表A的数据 C．乙同学是根据电压表V1和电流表A的数据 D．乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据 ‎(2)根据图(b)，可以求出定值电阻R0＝________Ω，电源电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.‎ ‎【答案】（1）AD；（2）2.0，1.50，1.0。‎