2018高考一轮物理课件 第八章 恒定电流 实验10 测定电源的电动势和内阻 精品

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．
(2)图实-10-1 为正确选择仪器后，连好的部分电路．为了使测量误差尽可能 小，还需在电路中用导线将____________和________相连、________和________ 相连、__________和________相连(均填仪器上接线柱的字母代号)．
图实-10-1
(3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱 替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验．实验中读出几组电阻箱的 阻值 R 和对应电压表的示数 U.用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中 得到的函数图象是一条直线，则可以________为纵坐标，以________为横坐标．
【解析】 (1)为了使测量更准确，电流表选量程为 0.6 A 的电流表 A，电池 组的电动势约 4.5 V，故电压表选 D，为了便于调节滑动变阻器应选 F.
(2)为了使测量误差尽可能小，测量电源电动势和内电阻的原理图如图甲所 示，因此将 a、d 相连，c、g 相连，f、h 相连．
甲
乙
(3)用电阻箱和电压表测量电源电动势和内电阻的实验原理图如图乙所示， 根据闭合电路欧姆定律，得
(2)坐标系选择合适的标度，根据表中数据描点作出的 U-I 图线如图所示． 图线与纵轴交点为“1.61 V”，故 E＝1.61 V， 由图线的斜率ΔΔUI ＝1.24 知，电池内阻为 1.24 Ω. 注意此处不要用图象与纵轴交点值除以与横轴交 点值．
(3)长时间保持电路闭合，电池会发热，电池内阻会发生变化，干电池长时 间放电，也会引起电动势变化，导致实验误差增大．
甲
乙
图实-10-7
某同学的实验过程如下： Ⅰ.设计如图实-10-7 甲所示的电路图，正确连接电路． Ⅱ.将 R 的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小 R 的阻值，测出多组 U 和 I 的值，并记录．以 U 为纵轴，I 为横轴，得到如图乙所示的图线． Ⅲ.断开开关，将 Rx 改接在 B、C 之间，A 与 B 直接相连，其他部分保持不 变．重复Ⅱ的步骤，得到另一条 U-I 图线，图线与横轴 I 的交点坐标为(I0,0)，与 纵轴 U 的交点坐标为(0，U0)．
【答案】 (1)甲 (2)B C (3)如图所示 (4)1.50(1.49～1.51) 0.83(0.81～0.83)
2．(2016·四川高考)用如图实-10-4 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 3 V，内阻约 2 Ω)，保护电阻 R1(阻值 10 Ω)和 R2(阻值 5 Ω)，滑动变阻器 R，电流表 A，电压表 V，开关 S，导线若干．
图实-10-5
(1)图实-10-3 中电流表的示数为________A. (2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：
U(V) 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I(A) 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44 请根据表中的数据，在图一的方格纸上作出 U-I 图线．
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(0～3 V，内阻约 15 kΩ) B．电压表(0～3 V，内阻约 3 kΩ) C．电流表(0～200 mA，内阻约 2 Ω) D．电流表(0～30 mA，内阻约 2 Ω)
(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________．
【解析】 (1)由题 U-I 图线可知电流表量程应为 0～100 mA，故选 A2.路端 电压大于 5.5 V，而电源电动势 E＝6 V，故 R 外≫r，则滑动变阻器选 R2.(2)由题 图得：r＝ΔΔUI ＝25 Ω.(3)Rx＋r＝UI00，Rx＝UI00－r.(4)电流 I＝R＋rE＋R x，r＋Rx 一定， R 从 300 Ω 变到某同一阻值，电流变化范围相同．Rx 接 AB 间时，U＝R＋REx＋r(R ＋Rx)，Rx 接 BC 间时，U′＝R＋ERx＋rR，故两种情况下电压变化不同．
【解析】 (1)由于待测电源的电动势为 3 V，故电压表应选 0～3 V 量程， 而该电路中电压表分流越小，实验误差越小，故选大内阻的电压表，故电压表 选 A.回路中电流的最大值 Imax＝R1＋R2E＋r＋rA≈158 mA，故电流表选 C.
(2)当电压表示数变大时，说明外电路电阻变大，即滑片从左向右滑动时， 滑动变阻器接入电路的电阻变大，对于 A、B 两选项，在滑片移动的过程中回路 电阻不变，选项 C 中滑片向右移动时回路电阻变大，选项 D 中，滑片向右移动 时回路电阻变小，故选项 C 正确．
【答案】 (1)0.44 (2)U-I 图线见解析 1.61(1.59～1.63 都算对) 1.24(1.22～1.26 都算对) (3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化， 导致实验误差增大
[借题悟法·核心点拨] 1.考查电流表的读数[第(1)问] (1)电流表选用的量程为 0.6 A，最小分度值为 0.02 A，不需要估读到下 一位. (2)读数规则：0.4 A＋2×0.02 A＝0.44 A.
回答下列问题： (1)电流表应选用______，滑动变阻器应选用______． (2)由图乙的图线，得电源内阻 r＝________Ω. (3)用 I0、U0 和 r 表示待测电阻的关系式 Rx＝________，代入数值可得 Rx. (4)若电表为理想电表，Rx 接在 B、C 之间与接在 A、B 之间，滑动变阻器滑 片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围 ________，电压表示数变化范围________．(选填“相同”或“不同”)
E＝U＋URr， 所以U1 ＝E1＋Er ·R1 或U＝E－URr或UR＝Er ＋E1R， 因此可作出U1 -R1或UUR或UR-R图象处理数据．
【答案】 (1)A D F (2)a d c g f h
1 (3)U
R1或U
UR或UR R(横纵坐标互换亦可)
[借题悟法·核心点拨] 1.考查实验原理[题干部分] 电池组的内阻很小，电流表应外接. 2.考查实验器材的选取[第(1)问] (1)由电池组的电动势选电压表. (2)根据电路中的最大电流选电流表．如果要求测量结果尽量准确， 一般选择小量程的. (3)滑动变阻器限流时，应选最大值比被测电阻稍微大一些的.
图实-10-3
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 0.480
(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＝
________Ω.
【导学号：92492324】
图实-10-4
实验主要步骤： (ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关； (ⅱ)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； (ⅲ)以 U 为纵坐标，I 为横坐标，作 U-I 图线(U、I 都用国际单位)； (ⅳ)求出 U-I 图线斜率的绝对值 k 和在横轴上的截距 a.
(3)根据闭合电路欧姆定律，得 E＝U＋I(R2＋r)，即 U＝E－I(R2＋r)，所以 k ＝R2＋r，所以 r＝k－R2，横截距为 U＝0 时，I＝a，即 0＝E－ak，所以 E＝ak.
【答案】 (1)A C (2)C (3)ak k－R2
考点二 | 数据处理和误差分析 [母题] (2015·江苏高考)小明利用如图实-10-5 所示的实验装置测 量一干电池的电动势和内阻．
3.考查实物图连线[第(2)问] (1)总的原则为：先串联后并联. (2)注意电表和电源的正负极.
4.考查利用电阻箱测 E 和 r[第(3)问] (1)画出利用电阻箱和电压表测量 E 和 r 的电路图. (2)根据闭合电路欧姆定律写出关于 R 和 U 的函数 关系式，如下： ①U1 ＝Er ·R1＋E1 ②U＝E－URr ③UR＝E1R＋Er
图实-10-6 由图线求得：电动势 E＝______V；内阻 r＝______Ω.
(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电 路闭合．其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为______________________．
【解析】 (1)电流表选用量程为 0～0.6 A，分度值为 0.02 A，则其读数为 0.44 A.
C．滑动变阻器(0～50 Ω) D．滑动变阻器(0～500 Ω)
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 组数据如下表所示，其中 5 组数据的对应点已经标在 图实-10-3 的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出 U-I 图线．
[母题迁移] 1．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小 实验误差． (1)应该选择的实验电路是图实-10-2 中的________．(选填“甲”或“乙”)
甲
乙
图实-10-2
(2)现有电流表(0～0.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材：
A．电压表(0～15 V)
B．电压表(0～3 V)
3.考查实验误差的分析[第(3)问] (1)本实验系统误差产生的原因有： ①电压表的分流； ②通电时间过长可能引起电阻值变化. (2)偶然误差产生的原因有： ①电表的读数； ②作图.
[母题迁移] (2015·四川高考)用实验测一电池的内阻 r 和一待测电阻的阻值 Rx.已知电池 的电动势约 6 V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有： 电流表 A1(量程 0～30 mA) 电流表 A2(量程 0～100 mA) 电压表 V (量程 0～6 V) 滑动变阻器 R1(阻值 0～5 Ω) 滑动变阻器 R2(阻值 0～300 Ω) 开关 S 一个，导线若干条
【解析】 (1)干电池内电阻较小，远小于电压表内阻，选用甲电路时电源 内电阻的测量值相对误差小．(2)一节干电池的电动势只有 1.5 V 左右，故电压表 应选用量程较小的 B，干电池的内电阻一般只有零点几欧或几欧，为调节方便， 滑动变阻器应选用总阻值与之相差较小的 C.(3)作图过程略，图见答案．(4)由 U ＝E－Ir 知 U-I 图线在 U 轴上的截距表示 E，斜率的绝对值表示 r，由图线可得 E ＝1.50 V，r＝0.83 Ω.
考 点 一
考
Байду номын сангаас
实验十 测定电源的电动势和内阻
点
三
考 点 二
一、实验目的 (1)测定电源的电动势和内阻． (2)加深对闭合电路欧姆定律的理解．
二、实验器材 电流表、电压表、电池(被测电源)、滑动变阻器、开关、导线、 坐标纸和刻度尺．
考点一 | 实验原理与操作
[母题] (2015·天津高考)用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的 电池组(电动势约 4.5 V，内电阻约 1 Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、 导线外，还有下列器材供选用：
A．电流表：量程 0.6 A，内电阻约 1 Ω B．电流表：量程 3 A，内电阻约 0.2 Ω C．电压表：量程 3 V，内电阻约 30 kΩ D．电压表：量程 6 V，内电阻约 60 kΩ E．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流 0.5 A F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流 2 A
(1) 为 了 使 测 量 结 果 尽 量 准 确 ， 电 流 表 应 选 用 ________ ， 电 压 表 应 选 用 ________，滑动变阻器应选用________(均填仪器的字母代号)．
2.考查作图和数据处理能力[第(2)问] (1)作图时纵坐标起点为 1.00 V. (2)通过图线获取信息和处理数据. ①在电源的 U-I 图线中，若两坐标轴均从零开始的，则图线与 U 轴的截 距为电源电动势，图线与 I 轴的截距为电源的短路电流； ②若 U 轴不以零开始，则 U 轴截距仍为电动势，I 轴截距不再是短路电 流，则 r＝ΔΔUI .