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  • 2021-05-13 发布

2012高考复习 电学部分恒定电流专题复习教案4

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‎2012高考复习 电学部分 精讲精练 恒定电流 ‎5 测电源的电动势和内电阻 ‎【课标要求】‎ ‎1.会用电压表和电流表测电池的电动势和内阻 ‎2.掌握利用作图法处理数据而得到结果的方法 ‎3.会根据电路图连接实物图 ‎【知识精要】‎ ‎1.实验原理:‎ 根据闭合电路欧姆定律:E=Ir+U,测出U和I,改变滑动变阻器的阻值就可以得到两组的U、I值,解二元一次方程组即:E=I1r+U1,E=I2r+U2,就可以求出E和r.按惯例,为了减小偶然误差,测出5—6组的数据,计算出E和r的平均值作为试验的结果.另外,我们通常采用图像法获得“平均”的效果,求出E和r。‎ 我们知道:U=E-Ir,可以看出U是I的一次函数,(y=a-bx)所以U—I图线应是一条斜率为负值的直线.(如图)‎ 由图可知:‎ ‎(1)A点,R=∞,断路,I=0,则U=E,即U—I图线在纵轴U上的截距等于电源电动势.‎ ‎(2)B点,R=0,短路,U=0,则I=,即U—I图线在横轴I上的截距等于短路电流.根据: ,可知:,即:图线斜率的绝对值.‎ 为了减小实验误差,应使测得的数据尽量分布在整个坐标纸上,纵坐标一般不从零开始取.)所以横轴的截距不再是短路电流,但图线斜率的绝对值依然是r,在求斜率时要注意到这一点。‎ 在实际实验中,我们可以在电路中串入一个1─2Ω的定值电阻R0,如图将R0与r一起看成是一个电源的内阻r',将计算出的r'再减去R0就是电池的内阻.我们还可以测两节电池的电动势和内阻.‎ 测电池的电动势和内阻是有两种不同的电路连接方式,如图 采用图1的电路连接方式,电动势和内阻的测量值都小于真实值,但相对误差较小;采用图2的电路连接方式,电动势的测量值与真实值相等,内阻的测量值大于真实值,为电源内阻和电流表内阻的和,所以内阻测量误差较大.所以我们通常采用图1的电路连接方式来测电源的电动势和内阻。‎ ‎2.数据处理 ‎(1)测出两组U、I值,列方程组可解出E、r.‎ ‎(2)图象法处理数据,测出多组(不少于6组) U、I值,在U—I直角坐标系中标出各点,画出U—I图象,如图所示,图象的纵截距为E,横截距为短路电流,。‎ 图象法比较好地利用各组测量数据,并能排除奇异点,能够减小偶然误差.‎ ‎【名师点拨】‎ 例1:某电源的曲线如图,则电源的电动势为 ,电源的内阻为 ‎ 解析:由截距得E=6.0V,又由U=E-Ir得r=|ΔU/ΔI|=(6.0-5.2)/0.5=1.6Ω 初做这类图象题时容易犯这样的错误:在求内阻时由斜率r= E/ Im=6/0.5=12Ω,或斜率r=tg45o=1Ω.在物理图象中横纵坐标标度的大小、起点常常根据实际需要选取,如在本实验中由于电源内阻r一般很小,图线斜率的绝对值就较小,在实验数据处理时,为了使测量结果准确,经常将纵轴的坐标不从零开始.在处理时既不能生搬硬套上面的方法得出r=12Ω,要细心看清图象坐标轴的起点(同时要注意:标度、单位),也不能简单的将物理图象等同与数学图象,算出r=1Ω.‎ 例2:(2011常德模拟)利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键,测量一个电池组的电动势和内电阻.画出实验电路图,并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路.用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式.‎ 解析:与学生实验相比,用电阻箱代替了电流表.由于电压可测,由电压、电阻就可以算出电流,电路图如右,实验方法有两种:‎ ‎(1)改变电阻箱阻值,读出两组外电阻和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2,根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程,.解这个方程组可得E和r:.‎ ‎(2)改变电阻箱阻值,读出电压表对应的示数,多测几组数据,求出电流,利用U-I图象求电动势和内电阻。这样偶然误差会更小一些。‎ 点评:该实验的系统误差是由于电压表的分流引起的,所以电压表则应该选用内阻较大的.‎ 例3:用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,以下说法正确的是(  )‎ A.用图a所示电路时,   ‎ B.用图a所示电路时, ‎ C.用图b所示电路时,  ‎ D.用图b所示电路时,‎ 解析:根据闭合电路的欧姆定律:E=U+Ir.由两次测量列方程为:, ‎ 解得 , ‎ 若是考虑电流表和电压表的内阻,对上图a中应用闭合电路的欧姆定律,式中的E与r是电动势和内阻的真实值.解得:‎ ‎,‎ 比较得,,若是考虑电流表和电压表的内阻,对上图b中应用闭合电路的欧姆定律:,式中的E与r是电动势和内阻的真实值.解得:‎ ‎,,比较得:.由上面的分析可知应选取AB。‎ ‎【及时反馈】‎ ‎1.在测定电源电动势和内电阻的实验中,为使实验效果明显且不会损害仪器,应选择下列电源中( )‎ A.内阻较大的普通干电池 B.内阻较小的普通干电池 C.小型交流发电机 D.小型直流发电机 ‎2.在测定电源的电动势和内阻的实验中,待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器,可以达到测定目的( )‎ A.一只电流表和一个滑动变阻器 B.一只电流表和一只电压表 C.一只电流表和一个电阻箱 D.一只电压表和一个电阻箱 ‎3.如图是测量电源电动势和内电阻的电路,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 A v 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 E.测出的电动势与真实值相同 F.测出的电动势比真实值小 ‎4.(2011包头模拟)用伏安法测电池的电动势和内电阻,由于电路存在问题,当电键S闭合后,移动变阻器的滑片P时,出现下列异常现象(   )‎ A.电流表示数可变,电压表示数始终为零 ‎ B.电流表示数为零,电压表示数不变 C.电流表烧坏 ‎ D.电流表示数不变,电压表示数可变 以上四种情况对应的电路如图中的(A)____,(B)____,(C)____,(D)_____. ‎ ‎5.一位同学记录的6组数据见表.试根据这些数据在图中画出U—I图线,并根据图线读出电池的电动势E= V,电池内阻 r = Ω.‎ ‎1.05‎ ‎0.57‎ ‎1.10‎ ‎0.50‎ ‎1.20‎ ‎0.35‎ ‎1.24‎ ‎0.31‎ ‎1.32‎ ‎0.20‎ ‎1.37‎ ‎0.12‎ U(V)‎ I(A)‎ U/‎ I/‎ ‎1.A 2.BCD 3.CF 4.丁,乙,甲,丙 5. 1.5V 0.6Ω