物理选修310 实验：测定电池的电动势和内阻教课内容课件ppt

这是一份物理选修310 实验：测定电池的电动势和内阻教课内容课件ppt，共52页。PPT课件主要包含了图实－9－1，图实－9－2，图实－9－3，图实－9－4，图实－9－5，图实－9－6，解析1，图实－9－7，答案见解析，图实－9－8等内容，欢迎下载使用。

一、实验目的1．描绘小电珠的伏安特性曲线．2．分析伏安特性曲线的变化规律．
二、实验原理1．用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来．2．电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式：使电压能从零开始连续变化．
3．滑动变阻器的限流接法和分压接法．(1)两种接法比较
(2)两种接法的适用条件①限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．因为Rx小，限流式中滑动变阻器分得电压大，移动滑动触头调节范围大．②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)．因为Rx大，分压式中Rx几乎不影响电压的分配，移动滑动触头电压变化明显，便于调节．
③以下几种情况必须采用分压接法：a．若采用限流式不能控制电路中电流满足实验要求，即不论怎样调节滑动变阻器，待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式接法．b．若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，不利于多次测量求平均值，此时，应改用分压式接法．
c．若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法．④在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低．4．仪器的选择(1)电表的选择：先估算电流或电压值，在选择电流表或电压表时，应使指针达到半偏以上．
(2)滑动变阻器的选择：实验电路若采用限流式接法，一般选用阻值适当大一些的滑动变阻器，但不可过大；实验电路若采用分压式接法，应选择阻值小一些的滑动变阻器，以便于调节，但要注意其额定电压和额定电流值．(3)电源的选择：综合考虑小电珠、电压表、电流表的量程以及滑动变阻器的阻值，保证能为实验提供合适的电流或电压．
三、实验器材 小电珠，电压表与电流表，滑动变阻器，学生低压直流电源(或电池组)，开关，导线若干，坐标纸、铅笔．
四、实验操作1．实验步骤(1)根据小电珠上标示的额定电压和额定电流，选定电源的输出电压和电表的量程；(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图实－9－1所示的电路；
(3)将滑动变阻器的触头移动到右端，闭合开关，调节滑动变阻器，读出并记录多组U、I数值，将测量数据填入表格中；(4)断开开关，拆除电路，整理仪器．
2．数据处理实验中的U、I数据记入下表中：
(1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立坐标系，选取合适的标度； (2)在坐标纸上描出以上各组数据所对应的点，用一条平滑的曲线把这些点连起来，得到小电珠的伏安特性曲线．
五、注意事项1．电路的连接方式：电流表应采用外接法，滑动变阻器应采用分压式连接．2．闭合开关前，滑片应移到使小电珠的电压为0的一端．3．在I－U图线弯曲处，绘点要密．4．I－U图线上各点要用平滑曲线连接．
六、误差分析1．由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差．2．电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数．3．在坐标纸上描点，作图带来误差．
[例1]　(2011·海淀模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：
(1)在上述器材中，滑动变阻器应选__________；电流表应选__________．(2)在图实－9－2中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路．
(3)利用实验中得到的实验数据在I­U坐标系中，描绘出了图实－9－3所示的小电珠的伏安特性曲线．根据此图给出的信息，可以判断出图实－9－4中正确的是(图中P为小电珠功率)________．
[答案]　(1)R1　A2　(2)见解析图　(3)BD
[例2]　(2010·浙江高考)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流－电压的数据如下表所示：
(1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图实－9－6所示；请指出图线的特征，并解释形成的原因．
(2)电阻随电流增大存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢
1．在描绘小灯泡的伏安特性曲线时，采用如图实－9－8所示的电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数变化而电压表的指针不动，下列原因可能的是 (　　)A．灯泡中灯丝已烧断B．滑片接触不良C．灯泡内部短路D．滑动变阻器A端接触不良
解析：由图知，若电压表的电阻无穷大，移动滑片时，因电流表示数有变化，故和电流表串联的回路中不存在断点，故A错．若滑片接触不良，电路中不可能有电流，故B错．若滑动变阻器A端接触不良，滑片移动时电流表和电压表读数均变，故D错．若灯泡内部短路则灯泡两端电压为零，电压表指针不变，移动滑片时，只有电流表指针变化，故选C.
2．在如图实－9－9甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，当开关S闭合后 (　　)
A．通过L1的电流为通过L2的电流的2倍B．L1的电阻为7.5 ΩC．L1消耗的电功率为0.75 WD．L2消耗的电功率为0.375 W
3．(2011·马鞍山质检)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，(1)下面有四个电路图，你在实验中采用的电路图是：________.
(2)在实验中得到的小灯泡的I－U特性曲线是一条__________线(填“直”或“曲”)，这表明小灯泡的电阻随温度升高而________(填“增大”、“减小”或“不变”)．
解析：(1)电流表应外接，变阻器应采用分压电路，选D.(2)小灯泡的灯丝是金属做的，金属的电阻率随温度的升高而增大，所以小灯泡的I－U特性曲线是一条曲线，这表明小灯泡的电阻随温度升高而增大．
答案：(1)D　(2)曲　增大
4．用图实－9－11(a)中所给的实验器材测量一个“12 V,5 W”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3 A和0.6 A两挡，内阻可忽略，电压表有15 V和3 V两挡，内阻很大，测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0 V调到12 V.
(1)按要求在实物图上连线；(2)某次测量时电流表的指针位置如图(b)所示，其计数为________ A.
解析：对于“12 V,5 W”的小灯泡其额定电流大约是I＝5/12 A<0.6 A，故安培表的量程应选0～0.6 A，根据测量要求，电压连续地从0 V调到12 V，应接成分压电路，又因为电流表内阻可忽略，电压表内阻很大，对电路无影响，电流表内接或外接都可以，故电路连接如图所示．电流表读数为0.24 A.
答案：(1)见解析图　(2)0.24
5．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“6 V，1.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源6 V(内阻不计)B．直流电流表0～3 A(内阻0.1 Ω以下)C．直流电流表0～300 mA(内阻约为5 Ω)D．直流电压表0～10 V(内阻约为15 kΩ)E．滑动变阻器10 Ω，2 AF．滑动变阻器1 kΩ，0.5 A实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．
(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号表示)．(2)在方框内画出实验电路图．
(3)试将图实－9－12所示器材连成实验电路．
答案：(1)C　E(2)实验电路如图所示
(3)实物图连线如图所示
6．有一个标有“12 V,24 W”的灯泡，为了测定它在不同电压下的实际功率和额定电压下的功率，需测定灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材：A．直流电源15 V(内阻可不计)B．直流电流表0～0.6 A～3 A(内阻0.5 Ω、0.1 Ω)C．直流电流表0～300 mA(内阻约5 Ω)D．直流电压表0～3 V～15 V(内阻约3 kΩ、15 kΩ)E．直流电压表0～25 V(内阻约200 kΩ)F．滑动变阻器10 Ω、5 AG．滑动变阻器1 kΩ、3 A
(1)实验台上已放置开关、导线若干及灯泡，为了完成实验，需要从上述器材中再选用__________(用序号字母表示)．(2)在下面的虚线框内画出最合理的实验原理图．
(3)若测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化关系的图线如图实－9－13所示，由这条曲线可得出：正常发光条件下，灯丝消耗的电功率是________．
(4)如果灯丝电阻与(t＋273)的大小成正比，其中t为灯丝摄氏温度值，室温t＝27℃，则正常发光时灯丝的温度是________℃.