人教版高考物理一轮复习专题8恒定电流实验10测定电源的电动势和内阻课件

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必 备 知 识·深 悟 固 基
1．实验原理闭合电路欧姆定律．
2．实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等．3．实验步骤(1)电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图连接好电路．(2)把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端．(3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样方法测量出多组I，U值，填入表格中．(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．
5．注意事项(1)在实验时，电流不能过大，通电时间不能太长，以免对E与r产生较大影响．(2)画U－I图线时，由于偶然误差，描出的点不在一条直线上，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．
关 键 能 力·突 破 要 点
命题一　课标教材原型实验　[基础考查]
1．内接法误差：如图甲所示，在理论上E＝U＋(IV＋IA)r，其中U是准确的电源电压．但实验中忽略了IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大．结论：①当电压表示数为零时，IV＝0，IA＝I短，短路电流的测量值＝真实值．②E测甲　　　　　　　乙
2．外接法误差：若采用如图甲所示的电路，IA为电源电流真实值，理论上有E＝U＋UA＋IAr，其中UA不可知，而造成误差，而且电流表示数越大，UA越大，当电流为零时，UA＝0，电压为准确值，等于E.
甲　　　　　　　　　 乙
例1　某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内电阻，备有下列器材：①待测电池：电动势约为1.5 V(小于1.5 V)②电流表：量程3 mA③电流表：量程0.6 A④电压表：量程1.5 V⑤电压表：量程3 V⑥滑动变阻器：0～20 Ω⑦开关一个，导线若干
(1)请选择实验中需要的器材__________(填标号)．(2)按电路图将实物(如图甲所示)连接起来．(3)小组由实验数据作出的U－I图像如图乙所示，由图像可求得电源电动势为____________V，内电阻为________Ω.
【答案】(1)①③④⑥⑦　(2)如图　(3)1.4　2.8
【解析】(1)电流表量程3 mA不能满足实验需要，故选量程为0.6 A电流表；电动势小于1.5 V，故选量程为1.5 V的电压表．其他都是电路必需器材，故所需器材为①③④⑥⑦.(3)根据图像得E＝1.40 V，r＝2.8 Ω.
变式1　(2020年山东卷)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究．实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)；电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；定值电阻R1(阻值2 Ω)；定值电阻R2(阻值5 Ω)；开关一个，导线若干．
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是______．
A．电压表分流　　　　　　　B．干电池内阻较小C．滑动变阻器最大阻值较小 　D．电流 表内阻较小
③在图丙中用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将实物图连接成完整电路．
【答案】(1)B　(2)①如图甲　②R1　③如图乙
命题二　拓展创新实验　[创新考查]
例2　某同学利用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻．(1)现备有下列器材：A．待测干电池一节B．电流表G(量程0～150 mA，内阻Rg＝3.0 Ω)C．电压表V(量程0～3 V，内阻RV约1 kΩ)D．滑动变阻器R(0～20 Ω，1.0 A)E．电阻箱R0(0～99.99 Ω)F．开关和若干导线
该同学发现上述器材中电流表的量程较小，他想利用现有的电流表和电阻箱改装成一个量程为0～0.6 A的电流表，则电阻箱R0的阻值应取________Ω.请在虚线框内画出利用上述器材测量干电池电动势和内阻的实验电路图．
(2)下图甲为该同学根据合理电路所绘出的U－I图像(U，I分别为电压表V和电流表G的示数)．根据该图像可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
(3)该同学完成实验后又尝试用以下方案测定一节干电池的电动势．如图乙所示，Ex为待测干电池，Es为电动势已知的标准电池，AB为一根粗细均匀的直线电阻丝，R1为保护电阻．该同学的操作步骤如下：①闭合开关S1，粗调滑动变阻器R，使直线电阻AB两端的电压约为2.0 V(可用电压表粗测)；②将开关S2拨到位置“1”，调节滑动触头C至C1点时灵敏电流计G的示数为零，测出AC1的长度为L1; ③将开关S2拨到位置“2”，调节滑动触头C至C2点时灵敏电流计G的示数再次为零，测出AC2的长度为L2.则待测电池电动势的表达式Ex＝________.
变式2　某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时，发现里面除了一节1.5 V的干电池外，还有一个方形电池(电动势9 V左右)．为了测定该方型电池的电动势E和内电阻r，实验室中提供如下器材：A．电流表A1(满偏电流10 mA，内阻RA1＝10 Ω)B．电流表A2(0～0.6 A，内阻未知)C．滑动变阻器R0(0～100 Ω，1 A)D．定值电阻R(阻值990 Ω)E．开关与导线若干
(1)根据现有的实验器材，设计一个电路，较精确测量该电池的电动势和内阻，请在图甲的虚线框中画出电路图．(2)请根据设计的电路图，写出电流表A1的示数I1与电流表A2的示数I2之间的关系式I1＝________.(3)图乙为该同学根据正确设计的实验电路测出多组数据并绘出的I1－I2图线，由图线可以求出被测方形电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω(结果保留2位有效数字)．
　　　甲　　　　　　　　　乙