2019年高考物理一轮复习第八章恒定电流实验十测定电源的电动势和内阻学案.doc

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1、1实验十 测定电源的电动势和内阻1实验原理闭合电路欧姆定律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)电流表用 0.6A 的量程，电压表用 3V 的量程，按图 1 连接好电路图 1(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据( I1， U1)用同样的方法再测量几组 I、 U 值，填入表格中(4)断开开关，拆除电路，整理好器材1实验数据求 E、 r 的处理方法(1)列方程求解：由 U E Ir 得Error!，解得 E、 r.(2)用作图法处理数据，如图 2 所示2图 2图线与纵轴交点为 E

2、；图线与横轴交点为 I 短 ；Er图线的斜率表示 r| |. U I2注意事项(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池(2)电流不要过大，应小于 0.5A，读数要快(3)要测出不少于 6 组的( I， U)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，内阻应根据r| |确定 U I(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.命题点一 教材原型实验例 1 (2016四川理综8)用如图 3 所示电路测量电源的电动势和内阻实验器材：待测电源(电动势约 3V，

3、内阻约 2)，保护电阻 R1(阻值 10)和 R2(阻值 5)，滑动变阻器 R，电流表 A，电压表 V，开关 S，导线若干图 3实验主要步骤：3()将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；()逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数 U 和相应电流表的示数 I；()以 U 为纵坐标， I 为横坐标，作 U I 图线( U、 I 都用国际单位)；()求出 U I 图线斜率的绝对值 k 和在横轴上的截距 a.回答下列问题：(1)电压表最好选用_；电流表最好选用_A电压表(03V，内阻约 15k)B电压表(03V，内阻约 3k)C电流表(0200mA，内阻约 2)D电流表(030mA

4、，内阻约 2)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_A两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用 k、 a、 R1和 R2表示待测电源的电动势 E 和内阻 r 的表达式E_， r_，代入数值可得 E 和 r 的测量值答案 (1)A C (2)C(3)ka k R2解析 (1)电压表内阻越大，分流越小，误差也就越小，所以选内阻较大的电压表 A；当滑动变阻器接

5、入电阻最小时通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为 I176mA，所以选量程为 200mA 的电流表 C.ER1 R2 r(2)由电路分析可知，若滑动变阻器的滑片右移电压表示数变大，则滑动变阻器接入电路部分阻值增大，选项 C 符合题意(3)由 E U I(r R2)，得 U I(r R2) E，对比伏安特性曲线可知，图象斜率的绝对值 k r R2，所以电源内阻 r k R2；令 U0，得 I ，由题意知与横轴截距为Er R2 Eka，所以 a I ，则 E ka.Ek41利用图 4 所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差供选择的器材有：图 4A电流表 A(00.6

6、A)B电压表 V1(03V)C电压表 V2(015V)D滑动变阻器 R1(020)E滑动变阻器 R2(0200)F定值电阻 R01G开关一个，导线若干(1)实验中电压表应选用_，滑动变阻器应选用_(选填相应器材前的字母)(2)闭合开关，电压表和电流表均有示数，但是无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表的读数变化都非常小同学们讨论后，在原电路的基础上又加了一个定值电阻 R0，问题得到解决请你在虚线框内画出改进后的电路图某位同学记录了 6 组数据，对应的点已经标在坐标纸上在图 5 坐标纸上画出 U I 图线，并根据所画图线可得出干电池的电动势 E_V，内电阻 r_.(结果均保留两位有效数字)图 5答

7、案 (1)B D (2)见解析图 1.5 0.14(0.130.18)5解析 (1)由于干电池的电动势为 1.5V，所以应选电压表 B，C 的量程太大，误差太大；选用小的滑动变阻器便于操作，故选 D.(2)电路图如图甲所示， U I 图线如图乙所示图象的纵截距表示电源电动势，故有 E1.5V，所以内阻为 r 10.141.5 1.00.442利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻要求尽量减小实验误差(1)应该选择的实验电路是图 6 中的_(选填“甲”或“乙”)图 6(2)现有电流表(00.6A)、开关和导线若干，以及以下器材：A电压表(015V) B电压表(03V)C滑动变阻器(050

8、) D滑动变阻器(0500)实验中电压表应选用_；滑动变阻器应选用_(选填相应器材前的字母)(3)某位同学记录的 6 组数据如表所示，其中 5 组数据的对应点已经标在图 7，请标出余下一组数据的对应点，并画出 U I 图线.序号 1 2 3 4 5 6电压 U(V) 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10电流 I(A) 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.4806图 7(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势 E_V，内电阻 r_.(5)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数 U 及干电池的输出功率 P 都会发生变化下列示意图中正确

9、反映 P U 关系的是_答案 (1)甲 (2)B C (3)如图所示 (4)1.50(1.491.51) 0.83(0.810.85) (5)C解析 (1)干电池内阻相对一般电流表内阻而言较小，为减小电流表分压带来的系统误差，故应选甲(2)干电池电动势约为 1.5V，电压表选 B 可减小读数误差滑动变阻器应选 C，若选 D，由于总阻值较大，则滑片滑动时移动范围小，不便调节(3)图线应为直线，作图时使尽量多的点在线上，不在线上的点应均匀分布在线的两侧，误差较大的点舍去(4)由 U E Ir 可得图象上的纵轴截距 E1.50V，斜率的绝对值 r0.83.(5)输出功率 P UI (U )2 ，应为

10、开口向下的抛物线，C 正确1r E2 E24r3手机、电脑等电器已经普及到人们的日常生活中，这些电器都要用到蓄电池某同学利7用下列器材测定一节蓄电池的电动势和内阻蓄电池的电动势约为 3V.A量程是 0.6A，内阻约为 0.5 的电流表；B量程是 3V，内阻是 6k 的电压表；C量程是 15V，内阻是 30k 的电压表；D阻值为 01k，额定电流为 0.5A 的滑动变阻器；E阻值为 010，额定电流为 2A 的滑动变阻器；F定值电阻 4，额定功率 4W；G开关 S 一个，导线若干(1)为了减小实验误差，电压表应选择_(填器材代号)，图 8 中的导线应连接到_处(填“”或“”)，改变滑动变阻器阻值

11、的时候，为了使电压表和电流表的读数变化比较明显，滑动变阻器应选择_(填器材代号)图 8(2)用(1)问中的实验电路进行测量，读出电压表和电流表的读数，画出对应的 U I 图线如图 9 所示，由图线可得该蓄电池的电动势 E_V，内阻 r_.(结果保留两位有效数字)图 9答案 (1)B E (2)3.2 1.3 解析 (1)蓄电池的电动势约为 3V，电压表 C 的量程太大，选电压表 B.导线接处，与电池串联的定值电阻阻值已知，有利于准确测出电池的内阻电流表量程为 0.6A，由 R 得EI回路中的总电阻不能小于 5，滑动变阻器 D 总阻值太大，操作不方便，滑动变阻器选E.(2)由图线在纵轴上的截距可

12、得蓄电池的电动势 E3.2V，图线斜率的绝对值8|k|5.3，减去与电池串联的定值电阻的阻值 4，可得电池的内阻 r1.3.命题点二 实验拓展创新例 2 图 10 甲是利用两个电流表 A1和 A2测量干电池电动势 E 和内阻 r 的电路原理图图中 S 为开关， R 为滑动变阻器，定值电阻 R1和 A1内阻之和为 10000(比 r 和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A 2为理想电流表(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线图 10(2)在闭合开关 S 前，将滑动变阻器的滑动端 c 移动至_(填“ a 端” “中央”或“ b端”)(3)闭合开关 S，移动滑动变阻器的滑动端 c 至某一位

13、置，读出电流表 A1和 A2的示数 I1和I2.多次改变滑动端 c 的位置，得到的数据为：I1(mA) 0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145I2(mA) 480 400 320 232 140 68在图 11 所示的坐标纸上以 I1为纵坐标、 I2为横坐标画出所对应的 I1 I2图线图 11(4)利用所得图线求得电源的电动势 E_V，内阻 r_.(均保留两位小数)(5)该电路中电源输出的短路电流 Im_A(保留两位有效数字)9答案 (1)见解析图 (2) b 端 (3)见解析图 (4)1.49(1.481.50) 0.60(0.550.65) (5)2.5(2

14、.32.7)解析 (1)连线如图所示(2)实验前滑动变阻器接入电路电阻值应最大(3)如图所示(4)由图线上读出两组数值，代入 E I1(R1 RA1)( I1 I2)r 构成方程组联立求解 E 和 r.(5)短路电流 Im .Er4某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内阻A待测干电池一节，电动势约为 1.5V，内阻约为几欧姆B直流电压表 V，量程为 3V，内阻非常大C定值电阻 R0150D电阻箱 RE导线和开关根据如图 12 甲所示的电路连接图进行实验操作多次改变电阻箱的阻值，记录每次电阻箱的阻值 R 和电压表的示数 U.在 R 坐标系中描出的坐标点如图乙所示1U10图 12(1)分别用

15、 E 和 r 表示电源的电动势和内阻，则 与 R 的关系式为_1U(2)在图乙坐标纸上画出 R 关系图线1U(3)根据图线求得斜率 k_V 1 1 ，截距 b_V 1 (保留两位有效数字)(4)根据图线求得电源电动势 E_V，内阻 r_(保留三位有效数字)答案 (1) R (2)见解析图 (3)4.410 3 (4.2103 4.610 3 ) 1U 1ER0 R0 rER00.70(0.690.71) (4)1.52(1.451.55) 9.09(7.5010.5)解析 (1)由闭合电路欧姆定律可知： E U (R r)，整理可知 R .UR0 1U 1ER0 R0 rER0(2)作图如图所

16、示11(3)根据图线求得斜率 k V 1 1 4.410 3 V1 1 ，截距1.50 0.70180b0.70V 1 .(4)由方程可知 k4.410 3 V1 1 ， b0.70，解得1ER0 R0 rER0E1.52V； r9.09.5某同学设想运用如图 13 甲所示的实验电路，测量未知电阻 Rx的阻值、电流表 A 的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求(1)为了测量未知电阻 Rx的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至_(填“最大”或“最小”)，然后闭合开关 K1，将开关 K2拨至 1 位置，调节 R2使电流表 A 有明显读数 I0；接着

17、将开关 K2拨至 2 位置保持 R2不变，调节 R1，当调节R134.2 时，电流表 A 读数仍为 I0，则该未知电阻的阻值 Rx_.(2)为了测量电流表 A 的内阻 RA和电源(内阻忽略不计)的电动势 E，他将 R1的阻值调到R11.5， R2调到最大，将开关 K2拨至 2 位置，闭合开关 K1；然后多次调节 R2，并在表格中记录下了各次 R2的阻值和对应电流表 A 的读数 I；最后根据记录的数据，他画出了如图乙所示的图象，根据你所学知识和题中所给字母写出该图象对应的函数表达式为：_；利用图象中的数据可求得，电流表 A 的内阻 RA_，电源(内阻忽略不计)的电动势 E_V.图 1312答案 (1)最大 34.2 (2) 0.5 41I R2E R1 RAE解析 (1)为了保护电路，需要将电阻箱的阻值都调至最大，因为两种情况下电流表示数相同， Rx和 R1等效，所以 Rx R134.2.(2)根据闭合电路欧姆定律得： E I(R1 R2 RA)，解得 R2 ，故 R2图象的斜1I 1E R1 RAE 1I率为 ，则纵截距为 ，代入数据可得： ， 0.5，解得1E R1 RAE 1E 1 0.52 R1 RAEE4V， RA0.5.