高考物理总复习 第8章 恒定电流 实验十 测定电源的电动势和内阻课件 教科教科高三全册物理课件

.
I
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解析:(1)电流表电阻是 R1 的 2 倍,所以干路电流为 3I,根据闭合电路欧姆定律 E=3.0I(r+R0+R)+IRA,代入数据,化简得
1 = 3.0 R+ 3.0r 15 .
IE
E
答案:(1) 1 = 3.0 R+ 3.0r 15
IE
E
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(2)实验得到的部分数据(shùjù)如下表所示,其中电阻R=3.0 Ω时电流表的示数如图(b)
(2)如图(乙)是根据步骤②的测量数据作出的U1-I图像,由图像可知,电源电动势E=
V,电源内阻r=
Ω(结果均保留(bǎoliú)两位有效数字).
解析:(2)图像在纵轴上的截距表示电源电动势,可知 E=5.9 V;图像斜率的绝对值表示 电源的内阻,则可知,内阻为 r= U = 5.5 4.0 Ω=25 Ω;
答案(dá àn):(2)U-I图线见解析 1.60(1.58～1.62都算对) 1.2(1.18～1.26都算 对)
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(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(wùchā)考虑,这样的操作不妥,因为
.
解析:(3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致(dǎozhì)实验误差增 大.
I短
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题组冲关
1.(2017·河南郑州第三次质检)实验小组要测量一个电池组的电动势E和内阻r,并测量保护 电阻的阻值Rx.已知电池组的电动势约为6 V,电池内阻和待测电阻阻值均约为几十欧.可 选用的实验器材有: 电流表A1(量程(liángchéng)0～30 mA) 电流表A2(量程0～100 mA) 电压表V1和V2(量程均为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
请根据表中的数据,在图(乙)中作出U-I图线.
由图线求得:电动势E=
V;内阻(nèi zǔ)r=
Ω.
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解析:(2)在 U-I 坐标中描点,作 U-I 图线如图.因 U=E-Ir,故由 U-I 图线可得,电动 势 E=1.6 V,内阻 r= U = 1.6 1.0 Ω=1.2Ω.
I 0.5
答案(dá àn):(3)见解析
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反思总结 电流表的读数方法及图像处理
(1)由于电流表0.6 A量程的最小刻度是0.02 A,故不用估读到最小刻度的下一位.
(2)注意U-I图像的U坐标轴一般不是从零刻度开始,这样(zhèyàng)内阻r只能用r= 计
算,不能由r= 计算.
U
E
I
实验十 测定电源(diànyuán)的电动势和内阻
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实验(shíyàn)基础 核心(héxīn)探究
第二页，共四十七页。
实验基础
解读实验·萃取(cuìqǔ)精华
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●注意事项 1.电池选取:应选用内阻较大的电池. 2.实验操作:实验中不宜将电流调得过大,电表读数要快,每次读完数后立即断开开关. 3.数据要求:要测出不少于6组的(I,U)数据,且变化范围要大些. 4.描点画图:画U-I图线时,应使图线通过尽可能多的点,并使不在直线上的点均匀分布 在直线的两侧,个别偏离直线太远的点可舍去. 5.纵轴标度的确定:画U-I图线时,纵轴的刻度可以(kěyǐ)不从零开始,而是依据测得的数 据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).但这时图线和横轴的交点不再是短路电流, 而图线与纵轴的截距仍为电源电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻.
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探究(tànjiū)点二 创新性实验
高考(ɡāo kǎo)创新实验例析 【典例2】 (2014·全国Ⅰ卷,23)利用如图(a)所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用(suǒ yònɡ)的实验器材有:
待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9 Ω),电阻R0(阻值为3.0 Ω),电阻R1(阻值为3.0 Ω),电流表 (量程为200 mA,内阻为RA=6.0 Ω),开关S.
开的导线.为了确定哪一条导线内部是断开的,将开关S闭合,用多用电表的电压挡先测
量a,b′间电压,读数不为零,再测量a,a′间电压,若读数不为零,则一定是
导线断
开;若读数为零,则一定是
导线断开.
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解析:(1)根据U=IR,导线电阻R等于零,所以良好的同一根导线上任何两点都不 会(bù huì)存在电势差,若一根导线两端有电势差,则导线断开.据此可推断出导线 是完整的还是断开的. 答案(dá àn):(1)aa′ bb′
I 76 16103
答案(dá àn):(2)5.9 25
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(3)用U1,U2,I表示待测保护电阻的阻值为Rx=
,考虑电表内阻对测量结果的影
响(yǐngxiǎng),实验中待测电阻的测量值与真实值相比
(选填“偏小”
“偏大”或“相等”).
解析:(3)由欧姆定律得 Rx= U1 U2 ;由于电压表 V2 的分流作用,电流 I 小于流过 Rx 的实 I
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解析:(1)由题意可知,电池组电动势约为6 V,而电阻约为几十欧姆,为了保证实验的安全,电 流表应选择A2;由电路图可知,滑动变阻器起调节电流(diànliú)的作用,5 Ω的电阻小于待测电 阻较多,故只能选择R2; 答案(dá àn):(1)A2 R2
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答案:(4) 1 + r R0 · 1 E Er0 L
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(5)图(丁)中的“×”是已标出的实验数据(shùjù)所表示的点,根据图线算出电源电动势E=
V,
内阻r=
Ω.(计算结果保留到小数点后两位)
答案(dá àn):(5)1.50(1.43～1.54均可) 0.50(0.35～0.65均可)
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(2)排除故障后,该小组顺利完成实验.通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A1和
A2的多组I1,I2数据(shùjù),作出图像如图.由I1-I2图像得到电池的电动势E=
V,内阻
r=
Ω.
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解析:(2)将电流表 A1 和 R1 串联当成电压表使用,电压表测量值 U=I1(r1+R1),根据闭
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实验步骤如下: ①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关 S; ②多次调节电阻箱,记下电流表的示数 I 和电阻箱相应的阻值 R;
③以 1 为纵坐标,R 为横坐标,作 1 -R 图线(用直线拟合).
I
I
④求出直线的斜率 k 和在纵轴上的截距 b.
回答下列问题:
(1)分别用 E 和 r 表示电源的电动势和内阻,则 1 与 R 的关系式为
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①当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,短路电流测量值等于真实值. ②E测<E真. ③因为r测= ,E 所测 以r测<r真. (2)若采用(丙I)短 图,其U-I图像(tú xiànɡ)如(丁)图所示.
由于电流表的分压作用造成误差. ①E为真实值. ②I短测<I短真. ③因为r测= ,所以r测>r真,r测为r真和RA的串联值,由于通常情况下电池的内阻较小,所以这
【创新/改进点分析(fēnxī)】 1.实验器材的改进:利用内阻已知的电流表和电阻箱测电源的电动势和内阻. 2.数据处理的创新改进:利用 -R图像的斜率和截距求E和r.
1 I
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【典例3】 (2017·天津卷,9)某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻.
其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ,电阻R1=9.0 kΩ,为了方便读数和作图,给电池串联一个 R0=3.0 Ω的电阻. (1)按图示电路进行连接后,发现aa′,bb′和cc′三条导线中,混进(hùn jìn)了一条内部断
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解析:(3)电路(diànlù)接线如图. 答案(dá àn):(3)图见解析
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(4)闭合开关S,记录ab的长度L和电压表V的示数U;滑动(huádòng)b点改变ab的长度L,测得6
组L和U值,并算出对应的值.写出U与L,E,r,R0,r0的关系式 =
所示,读出数据,完成下表.答:①
,②
.
R/Ω 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
I/A
0.14 3
0.125
①
0.100 0.091 0.084 0.077
I-1/A-
1
6.99
8.00
②
10.0 11.0 11.9 13.0
(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率
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某同学设计的实验过程如下:
①实验电路图如图(甲)所示,正确连接电路;将变阻器R接入电路的阻值调到最大,闭合开关S;
②逐渐减小变阻器R的阻值,测量并记录多组电压表和电流表的数据U1,U2,I.
根据上面信息,回答(huídá)下列问题:
(1)实验中电流表应选用
,滑动变阻器应选用
.
(3)1.0 6.0
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(4)根据图线求得电源(diànyuán)电动势E=
ห้องสมุดไป่ตู้V,内阻r=
Ω.
解析:(4)斜率 k= 3 , E
因此 E= 3 =3.0 V, k
截距 b= 3r 15 ,r= bE -5=1.0 Ω.
E
3
答案(dá àn):(4)3.0 1.0
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所示,则该电动势的读数 为
V; 测量时多用电表的红表笔应该与电池的
(填“正”或“负”)极相连.
解析:(1)在题图(甲)中可读出该电动势为1.50 V;测量时多用表的红表笔应该与电池 的正极相连.
答案(dá àn):(1)1.45 正
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(2)接着(jiē zhe)小组成员按如图(乙)原理图测量电源电动势E和内阻r.R0=2.5 Ω 为定值保 护电阻,电压表内阻较大,单位长度电阻r0=0.20 Ω/cm的电阻丝ac上标有长度刻度. (3)请根据原理图连接图(丙)中的实物图.
k=
A-1Ω-1,截距b=
A-1.
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解析(jiě xī):(2)电流表每小格表示4 mA,因此电流表读数是0.110 A,倒数是9.09 A-1.
(3)根据给出的点,画出一条直线,如图所示,得出斜率k=1.0 A-1Ω-1,截距b= 6.0 A-1.
答案(dá àn):(2)0.110 9.09
时r测的误差非常大. E I短 测
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核心(héxīn)探究
通法悟道·拓宽思路
探究(tànjiū)点一 基础性实验
【典例1】 (2015·江苏卷,10)小明(xiǎo mínɡ)利用如图(甲)所示的实验装置测量一干电池 的电动势和内阻.
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(1)图中电流表的示数为
际电流,实验中待测电阻的测量值与真实值相比偏大.
答案(dá àn):U(13)U 2 I
偏大
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2.(2018·江苏南京模拟(mónǐ))某研究性学习小组欲测量一节干电池的电动势和内阻.
(1)该小组成员先直接用多用电表粗测该电池(diànchí)电动势,用2.5 V量程读数如图(甲)
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●误差分析
1.偶然误差 (1)由于电表读数不准引起误差. (2)用图像法求E和r时,由于作图不准确造成的误差. (3)测量(cèliáng)过程中通电时间过长或电流过大,都会引起E,r变化. 2.系统误差 (1)若采用(甲)图,其U-I图像如(乙)图所示.由于电压表的分流作用造成误差.
A.
解析:(1)电流表所用(suǒ yònɡ)量程为0～0.6 A,其分度值为0.02 A,其示数为0.4
A+
2×0.02 A=0.44 A.
答案(dá àn):(1)0.44
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(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下(rúxià):
U(V) 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I(A) 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44
.1
U
解析:(4)由电路图可知 E=U+I(r+R0),I= U 变形可得 1 = 1 + r R0 · 1 .根据所描点
Lr0
U E Er0 L
作出图线求出截距 b=0.67,即 1 =0.67,所以 E≈1.50 V; 由图线求出斜率 k=10,即 E
r R0 =10,把已知数据代入解得 r=0.50 Ω. Er0