新教材2023年高中物理第12章电能能量守恒定律习题课测电源电动势和内阻的其他方法课件新人教版必修第三册

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第十二章　电能　能量守恒定律习题课　测电源电动势和内阻的其他方法课内互动探究探究伏伏法(两只电压表)典例剖析　　　　　小明同学看到一个纽扣锂电池标称电动势为3 V，内阻约1 kΩ。为了较准确地测定其电动势和内阻，除待测电池外，还备有如下器材：A．电压表V1：量程为0～3 V，内阻很大B．电压表V2：量程为0～4 V，内阻很大C．电流表A1：量程为0～3 A，内阻约10 Ω典题1D．电流表A2：量程为0～0.6 A，内阻约2 ΩE．定值电阻R1：1 kΩF．定值电阻R2：50 kΩG．滑动变阻器R3：0～50 ΩH．滑动变阻器R4：0～5 kΩI．开关、导线若干(1)要求测量尽可能准确，则电表应选用______、______；定值电阻选用______；滑动变阻器选用______。(填器材符号)(2)在虚线框中画出实验电路图。V1　V2　R1　R4　(3)用图像处理数据，应作__________图像。(用测量物理量的符号表示)U2－U1　解析：(1)(2)由题意可知，电池的内阻较大，故最大电流约几毫安，给定的电流表量程过大，无法进行测量，故采用电压表V1与R1并联测量电流；因电池内阻较大，故应使用总阻值较大的滑动变阻器R4控制电路中的电流，使用V2测量路端电压，则实验电路图如图所示。对点训练1．为了测定电源电动势E、内阻r的大小并同时描绘出小灯泡的伏安特性曲线，某同学设计了如图甲所示的电路。闭合开关，调节电阻箱的阻值，同时记录电阻箱的阻值R，电压表 V1的示数U1，电压表 V2的示数U2。根据记录数据计算出流过电阻箱的电流I，分别描绘了a、b两条U－I图线，如图乙所示。请回答下列问题：(1)写出流过电阻箱的电流I的表达式____________；(2)小灯泡两端电压随电流变化的图像是______；(选填“a”或“b”)(3)根据图乙可以求得电源的电动势E＝_______ V，内阻r＝_______Ω，该电路中小灯泡消耗的最大功率为_______W。b　3.0　2.0　1.0　(2)小灯泡两端电压随电流的增大而增大，所以选图线b。(3)图线a为电源路端电压随电路中电流变化的关系图线，图线a与纵轴的交点为电源的电动势，E＝3.0 V，图线a斜率的绝对值为电源的内阻，r＝2.0 Ω，图线a、b的交点表示U1＝U2，即电阻箱的阻值为0，此时小灯泡消耗的功率最大，P＝UI＝1.0 W。探究所用器材为电流表G(内阻为Rg)和电流表A，滑动变阻器R，定值电阻R0，由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可知，只要能测出两组路端电压和电流即可，但题目中只给出两个电流表，其中一个电流表G的内阻已知，可以把内阻已知的电流表和定值电阻R0串联改装成一个电压表。实验电路图如图所示。安安法(两只电流表)典例剖析　　　　　图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。S为开关，R为滑动变阻器，定值电阻R1和A1内阻之和为10 000 Ω(比电池内阻和滑动变阻器的总电阻大得多)，A2为理想电流表。典题2(1)按电路原理图在图乙实物图上连线。(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，得到的数据如下表所示。b端　在图丙所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1－I2图线。(4)利用所得图线求得电池的电动势E＝_______V，内阻r＝_______ Ω。(结果均保留两位小数)(5)该电路中电源输出的短路电流Im＝________A。(结果保留两位小数)解析：(1)实物图连接如图1所示。(2)实验前滑动变阻器接入电路的阻值应最大，故应将滑动变阻器的滑动端c移动至b端。1.50　0.63　2.38　(3)I1－I2图线如图2所示。对点训练2．(2022·江西九江二模)某探究性学习小组利用图1中的实验器材测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1＝1 000 Ω，电阻R1＝9.9 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝2 Ω的定值电阻。(1)请在图1中完成电路连线；(2)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，作出图像如图2，由I1－I2图像得到电池的电动势E＝_______V，内阻r＝_______Ω。(结果保留2位有效数字)答案：(1)见解析1.4　1.5　解析：(1)图1中完成电路连线如图。(2)根据闭合电路欧姆定律E＝I1(R1＋r1)＋(I1＋I2)(R0＋r)，因为I1≪I2，化简可得E＝I1(R1＋r1)＋I2(R0＋r)，读出两坐标(60,0.12)和(260,0.05)代入方程可得E＝1.4 V，r＝1.5 Ω。课堂达标检测1．(2022·四川树德怀远中学高二阶段练习)图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。(1)已知毫安表表头的内阻为10 Ω，满偏电流为3 mA；R1滑动变阻器，R2为电阻箱(0～9999.9 Ω)，若将电阻箱R2的阻值调为990 Ω，改装后的电压表的量程为_______V；(2)电流表A有两种规格，A1(量程0.6 A，内阻约为0.1 Ω)和A2(量程3 A，内阻约为0.05 Ω)；滑动变阻器R1有两种规格，最大阻值分别为20 Ω和200 Ω。则电流表应选用______填(“A1”或“A2”)，R1应选用最大阻值为______Ω的滑动变阻器；3.0　A1　20　(3)实验步骤如下：①闭合开关S前，应将滑动变阻器R1的滑动片移到左端；②多次调节滑动变阻器的滑动片，记下电流表的示数I2和毫安表表头的示数I1；③以I1为纵坐标，I2为横坐标，作I1－I2图线，如图乙所示；④根据图线求得电源的电动势E＝___________________________ V (保留三位有效数字)，内阻r＝____________________________Ω(保留两位有效数字)1.48(1.44～1.52之间均对)　0.88(0.84～0.92之间均对)　解析：(1)将电阻箱R2与毫安表串联后改装成电压表，当阻值调为R2＝990 Ω，改装后的电表的量程为U＝Ig(R2＋Rg)＝3.0 V(2)根据图像可知，整个过程的电流不超过0.5 A，故电流表选A1；因电源内阻较小，为了便于调节，滑动变阻器应选择20 Ω的；(3)改装后的电压表的量程为3.0 V，电压表的内阻为RV＝R2＋Rg＝1 000 Ω，2．(2022·天津静海一中高二期末)某同学设计实验测量一块铭牌数字模糊电池的电动势。(1)他先用多用表直流电压10 V挡直接接在该电池两极粗测电动势，读数如图甲，读出电源电动势为_______V；3.6　(2)为了更准确地测量该电池的电动势，他从实验室里找到了下列实验器材：A． 电流表A1，量程0.6 A，内阻r1＝1.5 ΩB． 电流表A2，量程100 mA，内阻r2＝20 ΩC． 滑动变阻器RL(0～5 Ω)D． 定值电阻R1＝5 ΩE． 定值电阻R2＝50 ΩF． 开关一个、导线若干(3)该同学设计了如图乙所示的实验电路：a．定值电阻R应当选择______(填“R1”或“R2”)；R1　b．闭合开关，调整滑动变阻器触头位置，把电流表A1的读数记做I1，电流表A2的读数记做I2，记录多组实验数据如下：c．在坐标系中描点，并做出该电路的I1－I2图像如图丙。d．根据图丙得该电池的电动势E＝________________ V(结果保留两位有效数字)。3.8(3.8～3.9均可)　解析：(1)根据图甲读数为3.6 V；(3)由于回路中最大电流不能超过0.6 A，电动势约为3.6 V，根据欧姆定律可知回路中最小电阻约为6Ω，为了保护电路，定值电阻选择R1；根据闭合电路欧姆定律可知I1(r1＋R1＋r)＋I2r2＝E，3．(2022·重庆模拟预测)实验室有若干内阻为Rg＝30 Ω、满偏电流为Ig＝30 mA表头(以下电路图中均用G表示)，某同学打算先将表头改装成电压表，再对电源输出电压、电动势和内阻进行测量。(1)若将此表头改装成量程为6 V的电压表，需要________(“串联”或“并联”)一个_______Ω的电阻。(2)将改装后的两个电压表(以下电路图中均用V表示)和两个表头组成如图(a)所示电路图。图中与电压表并联的表头读数为20.0 mA，则电源的输出电压为________V。(3)现将改装后的电压表和电阻箱组成图(b)所示电路，调节电阻箱的阻值，记录多组电压表示数U和电阻箱读数R，描点后绘成图(c)所示串联　170　5.89　一次函数图像，测出斜率为k，纵截距为b，则电源电动势为______，内阻为__________(此问两空用“k”，“b”和电压表电阻RV表示)。4．(2022·河南省杞县高中模拟预测)晓宁利用如图甲所示的电路图测量某电源的电动势和内阻，其中定值电阻R0(阻值约为10 Ω)，电阻箱R的调节范围为0～99.9 Ω，电压表V1、V2的量程分别为3 V,6 V，两电表的内阻很大。实验时晓宇完成了如下的操作：(1)组装好实验器材后，将电阻箱的阻值调到最大，开关闭合，调节电阻箱使电压表V1的指针指到满偏，再增大电阻箱的阻值，读出两电压表V1、V2的示数U1、U2，反复调节记录多组实验数据。(2)为了准确测量R0的阻值，晓宇利用(1)中的数据建立如图乙所示的坐标系并绘制图像，则图像与纵轴的交点应为_______；电路图甲中定值电阻的阻值R0＝_______Ω。(结果保留两位有效数字)1.0　8.0　(3)晓宇又利用(1)中的数据建立如图丙所示的坐标系并绘制图像，由图像可知该电源的电动势为E＝_______V，内阻为r＝_______Ω；内阻r的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(结果均保留两位有效数字)6.0　4.0　偏小