《 備考指南 物理 》課件-第8章 實(shí)驗(yàn)9

恒定電流第八章實(shí)驗(yàn)九測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻欄目導(dǎo)航01知識梳理查漏03配套訓(xùn)練02題點(diǎn)

各個(gè)擊破知識梳理查漏1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1．掌握用電壓表和電流表測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方法；進(jìn)一步理解閉合電路的歐姆定律．2．掌握用圖像法求電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方法．二、實(shí)驗(yàn)原理1．實(shí)驗(yàn)依據(jù)：閉合電路的歐姆定律．2．實(shí)驗(yàn)電路：如圖所示．三、實(shí)驗(yàn)器材待測電池、電壓表(0～3V)、電流表(0～0.6A)、滑動(dòng)變阻器(10Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙等．四、實(shí)驗(yàn)步驟1．電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好實(shí)物電路．2．把變阻器滑片移到使電路中的阻值達(dá)到最大值的一端．3．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器使電流表有明顯示數(shù)，并記錄下一組電流表和電壓表的示數(shù)．用同樣方法測量并記錄幾組I、U值，并填入表格中．4．?dāng)嚅_開關(guān)，拆除電路，整理好器材．五、數(shù)據(jù)處理方法一：取6組對應(yīng)的U、I數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)滿足的關(guān)系為U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r…讓第1式和第4式聯(lián)立，第2式和第5式聯(lián)立，第3式和第6式聯(lián)立，這樣可解得3組E、r.取其平均值作為電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r的大?。?．相對于電源內(nèi)阻而言，電流表要外接(因?yàn)閞很小)．4．若采用如圖甲所示電路，電流是準(zhǔn)確的．當(dāng)I很小時(shí)，電壓表的分流很小，但隨著電壓的減小，電流I增大，電流表的分壓作用也逐漸增大．此種情況如圖乙所示，所以E測＝E真，r測>r真．題點(diǎn)各個(gè)擊破2例1

(2022年鷹潭一模)某同學(xué)要用伏安法測一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻．現(xiàn)備有下列器材：A．被測干電池一節(jié)B．電流表A1(量程0～0.6A，內(nèi)阻r＝0.3Ω)C．電流表A2(量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω)D．電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻未知)E．電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻未知)F．滑動(dòng)變阻器R1(0～10Ω，2A)G．滑動(dòng)變阻器R2(0～100Ω，1A)H．開關(guān)、導(dǎo)線若干命題點(diǎn)一教材標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)變形在用伏安法測電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差．在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻．(1)在上述器材中請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?填寫器材前的字母)：電流表選擇________，電壓表選擇________，滑動(dòng)變阻器選擇________．(2)實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇如圖中的________(填“甲”或“乙”)．(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U－I圖像，則在修正了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差后，干電池的電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.【答案】(1)B

D

F

(2)甲(3)1.50

0.71．實(shí)驗(yàn)小組要測量一個(gè)電池組的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r，并測量保護(hù)電阻的阻值Rx.已知電池組的電動(dòng)勢約為6V，電池內(nèi)阻和待測電阻阻值均為幾十歐．可選用的實(shí)驗(yàn)器材有：電流表A1(量程0～30mA)；電流表A2(量程0～100mA)；電壓表V1和V2(量程均為0～6V)；滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～5Ω)；滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～300Ω)；開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干．某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程如下：①實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，正確連接電路．②將變阻器R接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)S.③逐漸減小變阻器R的阻值，測量并記錄多組電壓表和電流表的數(shù)據(jù)U1、U2、I.根據(jù)上面信息，回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________．(2)圖乙是根據(jù)步驟③的測量數(shù)據(jù)作出的U1－I圖像．由圖像可知，電源電動(dòng)勢E＝________V，電源內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(3)用U1、U2、I表示待測保護(hù)電阻的阻值Rx＝________.考慮電表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)中待測電阻的測量值與真實(shí)值相比________(填“偏小”“偏大”或“相等”)．2．(2020年山東卷)實(shí)驗(yàn)方案對實(shí)驗(yàn)測量的精度有直接的影響．某學(xué)習(xí)小組對“測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了探究．實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：干電池一節(jié)(電動(dòng)勢約為1.5V，內(nèi)阻小于1Ω)；電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約為3kΩ)；電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約為1Ω)；滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為20Ω)；定值電阻R1(阻值2Ω)；定值電阻R2(阻值5Ω)；開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干．(1)該小組按照圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在U－I坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖乙所示．結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較?。霈F(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是______．A．電壓表分流B．干電池內(nèi)阻較小C．滑動(dòng)變阻器最大阻值較小D．電流表內(nèi)阻較小(2)針對電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問題，該小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，重新測量得到的數(shù)據(jù)如下表所示.請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回答以下問題：①圖丁上已標(biāo)出后3組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)．請標(biāo)出前4組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)并畫出U－I圖像．序號1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，所選的定值電阻為________(填“R1”或“R2”)．③用筆畫線代替導(dǎo)線，請?jiān)趫D丙上按照改進(jìn)后的方案將實(shí)物圖連接成完整電路．【答案】(1)B

(2)①如圖甲所示②R1

③如圖乙所示1．用一只電流表和一只電阻箱測量電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r，如圖所示．命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新遷移2．用一只電壓表和一只電阻箱測量電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r，如圖所示．若能測出多組U、R值，也可以用上述方法通過圖像法求得電源的內(nèi)阻和電動(dòng)勢．以上方法均未考慮電表內(nèi)阻對電路的影響．當(dāng)考慮電表內(nèi)阻時(shí)，不同電路中引起的測量誤差不相同，這里不討論．例2

(2021年全國乙卷)一實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示的電路測量一電池的電動(dòng)勢E(約1.5V)和內(nèi)阻r(小于2Ω)．圖中電壓表量程為1V，內(nèi)阻RV＝380.0Ω；定值電阻R0＝20.0Ω；電阻箱R，最大阻值為999.9Ω；S為開關(guān)．按電路圖連接好電路．完成下列填空：(1)為保護(hù)電壓表，閉合開關(guān)前，電阻箱接入電路的電阻值可以選__________(填“5.0”或“15.0”)Ω；(2)閉合開關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄下阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U；甲乙1．(2021年湖南卷)某實(shí)驗(yàn)小組需測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻．器材有：一節(jié)待測電池、一個(gè)單刀雙擲開關(guān)、一個(gè)定值電阻(阻值為R0)、一個(gè)電流表(內(nèi)阻為RA)、一根均勻電阻絲(電阻絲總阻值大于R0，并配有可在電阻絲上移動(dòng)的金屬夾)、導(dǎo)線若干．由于缺少刻度尺，無法測量電阻絲長度，但發(fā)現(xiàn)桌上有一個(gè)圓形時(shí)鐘表盤．某同學(xué)提出將電阻絲繞在該表盤上，利用圓心角來表示接入電路的電阻絲長度．主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)將器材如圖甲連接．甲(2)開關(guān)閉合前，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的________(填“a”或“b”)端．(3)改變金屬夾的位置，閉合開關(guān)，記錄每次接入電路的電阻絲對應(yīng)的圓心角θ和電流表示數(shù)I，得到多組數(shù)據(jù)．(4)整理數(shù)據(jù)并在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)繪圖，所得圖像如圖乙所示．圖線斜率為k，與縱軸截距為d.設(shè)單位角度對應(yīng)電阻絲的阻值為r0.則該電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻可表示為E＝__________，r＝__________.(用R0、RA、k、d、r0

表示)乙(5)為進(jìn)一步確定結(jié)果，還需要測量單位角度對應(yīng)電阻絲的阻值r0.利用現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在圖丙方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．(電阻絲用滑動(dòng)變阻器符號表示)(6)利用測出的r0，可得該電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻．丙(5)實(shí)驗(yàn)器材中有定值電阻R0

和單刀雙擲開關(guān)，考慮使用等效法測量電阻絲電阻，如圖．原理的簡單說明：①將開關(guān)置于R0

位置，讀出電流表示數(shù)I0；②

將開關(guān)置于電阻絲處，調(diào)節(jié)電阻絲的角度直到電流表示數(shù)為I0，讀出此時(shí)角度θ；③

此時(shí)θr0＝R0，即可求得r0

的數(shù)值．2．用如圖所示的電路測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻．定值電阻R1＝16Ω.(1)閉合開關(guān)S后，電壓表V1無讀數(shù)，電壓表V2有讀數(shù)．經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電路中存在斷路故障，則該故障可能在________(填“a、b”“b、c”或“c、d”)兩點(diǎn)間．(2)排除故障后，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄多組電壓表的示數(shù)U1、U2，如表所示．請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中作出U2－U1的圖像．(3)由圖像可知，電源電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(4)實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是______________________．【答案】(1)c、d

(2)見