测量电源的电动势和内阻
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测量电源的电动势和内阻
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m 实验:测量电源的电动势和内阻学案(粤教版选修3-1)
一、实验原理和
1(画出用电压表、电流表加上滑动变阻器来测量电源的电动势和内阻的电路图(
2(画出用电流表、电阻箱测量电源的电动势和内阻的电路图(
3(画出用电压表、电阻箱测量电源电动势和内阻的电路图(
二、数据处理
1(计算法:取两组实验中获得的数据,列方程:E,U1,I1r,E,U2,I2r,解得:E,_____,r,______________. 为了减小误差,多取几组数据,分别列若干组联立方程,求若干组E和r,最后以电动势的________和内电阻的________作为实验结果(
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2(图象法:若采用第一种实验电路,在坐标纸上以________为横坐标、________为纵坐标建立直角坐标系,根据实验测得的几组数据在坐标系中描点作图.
一、实验原理和方法
[问题情境]
电池已成为人类生活的亲密伙伴,生活中处处需要电池,新旧电池的主要不同是内阻不同(从前面的学习可知伏安法可以测电阻,用欧姆表也可以直接测电阻(而电源的内阻在里面,那又应该怎样测量呢,
1(三种测量
,其原理均遵从什么定律,
2(第二、三种方案中的可变电阻与第一种方案中的相同吗,
[要点提炼]
1(根据具体的实验条件,有下列三种测量电路,如图1(1)、(2)、(3)所示分别写出对应的物理关系式:(1)________;(2)______;(3)________(
图1
2(水果电池不太稳定,也可改为测量干电池的电动势和内
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阻,____________(填“新”或“旧”)干电池的内阻较大,容易测量(
[问题延伸]
恰当选择实验器材,照电路图连好实验器材,使开关处于________状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值________的一端(
二、数据处理
[问题情境]
我们都有这样的体会:手电筒内的电池用久了,灯泡的亮度会下降;收音机、录音机内的电池用久了,声音会变小,这是什么原因呢,
1(用两组I和U的数据,解方程组就可以算出电池的电动势E和内阻r.这样做虽然简单,但有什么缺点,[来源:Www.ks5u.com]
2(描点作图时,为便于研究问题,画出的图象是直线好,还是曲线好,
[要点提炼]
1(数据处理的方法可用以下两个方法,________法和________法(
2(用图象法处理实验数据时,建立合适的坐标系,使画出
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的图象尽量是直线,如________图象(
[问题延伸]
干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画U,I图象时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)(此时图线和横轴的交点不再是________________________________________, 但纵轴的截距仍然是电池的______________,直线斜率的绝对值|ΔUΔI|照样还是电池的______.
例1 某同学的实物连线如图2甲所示(
甲
乙
图2
(1)请指出该同学在接线中错误和不规范的地方( ?
___________________________________________________
_____________________ ?
___________________________________________________
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_____________________ ?
___________________________________________________
_____________________ (2)另有一同学实物连接图正确,也能正确读数,但忙乱中在稿纸上
了一些数据,如图乙所示,请你帮他把数据整理好,并按实际情况填好表格.
实验次数
物理量 123456
电流表示数I/A0.160.240.320.400.480.56
电压表示数U/V
在所给的数据中,求出电源电动势E,______V,内阻r,________Ω
听课记录:
变式训练1 在测定一节干电池(电动势约为1.5V,内阻约为2Ω)的电动势和内阻的实验中,滑动变阻器和电压表各有两个供选:
A(电压表量程为15V
B(电压表量程为3V
c(滑动变阻器为(20Ω,3A)
D(滑动变阻器为(500Ω,0.2A)
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(1)电压表应选________(填“A”或“B”),这是因为_________________________(
(2)滑动变阻器应选________(填“c”或D),这是因为____________________(
例2 如图3所
图3
示为测量某电源电动势和内阻时得到的U,I图线(用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8V(则该电路可能为下图中的( )
听课记录:
变式训练2 某同学采用如图4甲所示的电路测定干电池的电动势和内阻(已知干电池的电动势约为1.5V,内阻约为2Ω,电压表(0,3V,3kΩ),电流表(0,0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有R1(10Ω,2A)和R2(100Ω,0.1A)各一只(
图4
(1)在实验中滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”); (2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路( 【即学即练】
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1(在“用伏安法测量电源的电动势与内阻”的实验中,下列注意事项中错误的是( )
A(应选用旧的干电池作为被测电源,使电压表示数的变化比较明显
B(应选用内阻较小的电压表和电流表
c(移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载[来源:Z&xx&k.com] D(根据实验记录的数据作U,I图线时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧
2.
图5
如图5所示为闭合回路中两个不同电源的U,I图象,下列判断错误的是( )
A(电动势E1,E2,发生短路时的电流I1,I2 B(电动势E1,E2,内阻r1,r2
c(电动势E1,E2,内阻r1,r2
D(当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化大
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3.
图6
如图6所示是根据某次实验记录数据画出的U,I图象,下列关于这个图象的说法中正确的是( )
A(纵轴截距表示待测电源的电动势
B(横轴截距表示短路电流
c(根据r,EI短,计算出待测电源内电阻为12Ω D(电流为0.3A时的外电阻是18Ω
4(在测定电池的电动势和内电阻实验的实物连接图中(如图7所示),电流表和电压表的正接线柱都尚未连接,为了做这个实验,应该把( )
图7
A(电流表的正接线柱与c点相连
B(电流表的正接线柱与b点相连
c(电压表的正接线柱与a点相连
D(电压表的正接线柱与c点相连
参考
课前自主学习
一、
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1.
2.
3.
二、
1.I1U2,I2U1I1,I2 U1,U2I2,I1 平均值 平均值 2(电流I 电压U
核心知识探究
一、
[问题情境]
1(闭合电路欧姆定律
2(不同(第二、三方案中是变阻箱,而第一方案中只需滑动变阻器(
[要点提炼]
1((1)E,U,Ir (2)E,IR,Ir(3)E,U,URr 2.旧 [问题延伸]
断开 最大
二、
[问题情境]
1(误差可能很大 2.直线
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[要点提炼]
1(计算 图象 2.U,I
[问题延伸]
短路电流 电动势 内阻
解题方法探究
例1 见解析
解析 (1)?电压表没有并接在开关和电源串接后的两端;?电流表正负接线柱错误;?电压表量程选用不当( (2)表格数据依次按顺序为1.40、1.36、1.32、1.28、1.24、1.20
代入
E,U,Ir,
联立解得E,1.48V,r,0.5Ω
变式训练1 见解析
解析 (1)由于电源电动势约为1.5V,故选量程为0,3V的电压表,读数既准确,又方便;(2)D中滑动变阻器的额定电流太小,最大阻值太大,调节不方便,故滑动变阻器应选c. 例2 B [由U,I图线的斜率及截距可得该电源E,6V,r,0.5Ω.当U,4.8V时,I,E,Ur,2.4A,R,UI,2Ω,B正确(]
变式训练2 见解析
解析 (1)R1
(2)实验电路如下图所示(
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即学即练
1(B [实验中选用的电压表的内阻应尽可能的大,而电流表的内阻则尽可能的小,故选项B错误;其他三个选项的内容均为正确操作(]
2(B [闭合电路的U,I图象中,I是电路的总电流,U是路端电压(图象上图线与U轴的交点表示电路电流为零,属断路,路端电压即电源电动势;图线与I轴交点表示路端电压为零,电路短路,交点坐标值即为短路电流,I,Er,即r,EI,可见图线的斜率的绝对值为电源的内阻(从坐标中可以看出图线1、2与U轴交于一点表明电动势E1,E2;图线1斜率比图线2斜率小,表明r1,r2;图线1与I轴交点坐标大于图线2与I轴交点坐标,表明I1,I2.可见A、c正确(两个电源电动势相等,内阻r1,r2,当电流变化量ΔI1,ΔI2时,ΔI1r1,ΔI2r2,即电源1内电压变化量小于电源2内电压变化量,所以电源2路端电压变化量大(D项正确(] 3(AD [图象与纵轴的交点,电流取值为0,此时为断路状态,截距即等于电源电动势,选项A对;但图象与横轴的交点处,电压等于5.0V,所以0.5A是路端电压为5.0V时的电流,而不是短路电流,所以B错;根据r,E,UI得:r,2Ω,所以c错;根据R,UI,5.40.3Ω,18Ω,选项D对(] 4(Ac
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