2020版高考物理一轮复习 第八章 实验九 测定电源的电动势和内阻课件 新人教版

实验十测定电源的电动势和内阻高效演练强化提升研透命题点研透命题点命题点一教材原型实验在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路．(1)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接；【答案】(1)如图所示(2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到________(填“a”或“b”)端；(3)闭合开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器接入电路的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器接入电路的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数．在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB.a①S2接2位置时，作出的U­I图线是图丙中的________(填“A”或“B”)线；测出的电池电动势E测和内阻r测与真实值相比有E测________E真，r测________r真(填“”“”或“＝”)；②由图丙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为：E真＝________，r真＝________.[审题指导]解答本题的关键是明确U­I图象中纵轴截距与斜率的含义，要注意明确用“等效电源”法分析“测量电源电动势和内阻”实验误差的方法．A＝UAUAIB【解析】(1)根据电路图，连接实物线图如图所示；(2)为保护电流表，实验开始前，应将滑片P移至接入电路的电阻最大的a端；(3)①当S2接2位置时，可把电流表的内阻等效为电源的内阻，也就是说，电源的内阻大了，U­I图象的斜率也大了，所以图线是图丙中的A；S2接2位置时，电源电动势的测量值等于真实值，但电源内阻的测量值大于真实值．②根据闭合电路欧姆定律可知，电源的电动势为UA；B图线与横轴的交点表示电源的短路电流，因此电源的内阻r＝EI＝UAIB.某同学通过实验测定一特殊电源的电动势(约3V)和内电阻(约900Ω)．实验室提供如下实验器材：电压表V(量程为0～3V，内阻约1500Ω)电流表A(量程为0～3mA，内阻约20Ω)滑动变阻器(最大阻值为2000Ω)开关和若干导线(1)某同学设计了如图甲、乙所示的实验原理图，为减小实验误差，实验原理图应选_____________乙．(2)根据所选实验原理图，用笔画线代替导线将丙图连接成完整电路．答案：如图所示(3)该同学通过上述实验记录6组数据，并画出U­I图线如图丁所示，由图象可知，电源的电动势为_____________V，电源内电阻为_____________Ω.3.0833(4)考虑到电表内阻的影响，不考虑偶然误差的影响，电源电动势的测量值_____________真实值，电源内阻的测量值_____________真实值(均填“大于”“等于”或“小于”)．等于大于解析：(1)由于待测电源的内阻较大，故实验原理图应选乙图．(2)根据实验原理图乙连实物图见答案．(3)由题图丁可知，电源的电动势为3.0V，内电阻为r＝ΔUΔI＝3.0－1.02.4×10－3Ω＝833Ω.(4)若电压表和电流表均为理想电表，根据闭合电路欧姆定律有：E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，联立解得E＝I1U2－I2U1I1－I2，r＝U2－U1I1－I2.对于图乙，考虑到电流表内阻，则有E真＝U1＋I1(RA＋r真)，E真＝U2＋I2(RA＋r真)，联立解得E真＝I1U2－I2U1I1－I2，r真＋RA＝U2－U1I1－I2.由此可知E测＝E真，r测r真．命题点二实验拓展创新类型1安阻法测电动势和内阻(2018·江苏卷)一同学测量某干电池的电动势和内阻．(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处．【答案】(1)①开关未断开；②电阻箱阻值为零．(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的1I数据见下表：R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.261I/A－16.76.05.34.53.8根据表中数据，在方格纸上作出R­1I关系图象．由图象可计算出该干电池的电动势为________________________V；内阻为__________________________Ω.1.4(1.30～1.44都算对)1.2(1.0～1.4都算对)(2)如图所示(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100mV的电压表并联在电流表的两端．调节电阻箱，当电流表的示数为0.33A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为______________________________________V；内阻应为______________________________________Ω.[审题指导]本题是在课本实验基础上拓展出来的计算型实验题，需要利用闭合电路欧姆定律列方程求解．1.4[结果与(2)问第一个空格一致]1.0[结果比(2)问第二个空格小0.2]【解析】本题考查测量干电池的电动势和内阻．(1)在连接电路过程中，要求开关处于断开状态；在闭合开关前，要求电阻箱接入电路的电阻最大．(2)依照表中数据，描点连线，如答案图所示．由闭合电路欧姆定律可得I＝ER＋r，整理可得R＝E·1I－r，与图象对应，则E＝1.4V，r＝1.2Ω.(3)由题图可知电压表的读数为66mV，由欧姆定律可得电流表的内阻r′＝UI＝0.2Ω，则由闭合电路欧姆定律可得I＝ER＋r＋r′，整理可得R＝E·1I－(r＋r′)，与图象对应，则E＝1.4V，r＝1.0Ω.类型2伏阻法测电动势和内阻小刚、小聪和小明所在的小组收集了手机的电池以及从废旧收音机上拆下的电阻、电容器、电感线圈等电子器件．现从这些材料中选取两个待测元件进行研究，一是电阻Rx(阻值约2kΩ)，二是手机中常用的锂电池(电动势E的标称值为3.4V)．还准备了如下实验器材：A．电压表V(量程0～4V，内阻RV约10kΩ)B．电流表A1(量程0～100mA，内阻约5Ω)C．电流表A2(量程0～2mA，内阻约50Ω)D．滑动变阻器R(0～40Ω，额定电流1A)E．电阻箱R0(0～999.9Ω)F．开关S一个、导线若干(1)小刚采用伏安法测定Rx的阻值，他使用的电源是待测的锂电池．图甲是他连接的部分实验器材，请你完成实物连接．小刚选用的电流表应是________(填“A1”或“A2”)；他用电压表的读数除以电流表的读数作为Rx的测量值，则测量值________(填“大于”或“小于”)真实值．A2大于【答案】(1)如图所示(2)小聪和小明设计了图乙所示的电路图来测量锂电池的电动势E和内阻r.a．小聪的实验操作是：闭合开关S，调节电阻箱的阻值为R1时，读出电压表的示数为U1；调节电阻箱的阻值为R2时，读出电压表的示数为U2.根据小聪测出的数据可求得该电池的电动势，其表达式为E＝_______________________；U1U2R1－R2U2R1－U1R2b．小明认为用线性图象处理数据更便于分析．他在实验中多次改变电阻箱阻值，获取了多组数据，画出的1U­1R图象为一条直线，如图丙所示．则该图象的函数表达式为1U＝____________，由图丙可知该电池的电动势E＝____________V，内阻r＝________Ω.rER＋1E103(或3.3)0.25【解析】(1)测量Rx的阻值时，滑动变阻器采取分压接法，由于待测电阻的阻值较大，电流表采取内接法；通过待测电阻的最大电流为Im＝3.42000A＝1.7mA，故电流表选取A2；由于电流表采取内接法，用电压表的读数除以电流表的读数应为待测电阻与电流表内阻的阻值之和，所以测量值大于真实值．(2)a.由闭合电路欧姆定律可知E＝U1＋U1R1r，E＝U2＋U2R2r，联立解得E＝U1U2R1－R2U2R1－U1R2.b.E＝U＋URr，整理得1U＝rER＋1E，所以截距1E＝0.3V－1，解得E＝103V，斜率rE＝0.6－0.34.0Ω·V－1＝340Ω·V－1，解得r＝0.25Ω.类型3双伏法测电动势和内阻在测量某电池电动势的实验中，备有如下器材：A．干电池B．电压表(表的内阻已知)C．电压表(表的内阻未知)D．开关、导线若干(1)同学们根据桌面上所提供的器材，设计了如图甲、乙两种实验电路，其中合理的是图________所示电路．(2)实验操作时，同学们测量了以下物理量：S断开时，、表的示数分别记为U1、U2；S闭合时，有示数的电压表的示数记为U，请用测量的物理量，导出该电池电动势的表达式：________________________.甲E＝UU2U－U1(3)在实验员协助下同学们找到了其他合适的电压表、电流表及滑动变阻器，并用伏安法测量了该电池的电动势和内阻，根据实验数据作出了相应的U­I图象，如图丙所示，根据图线，可得该电池电动势E＝_____________________________V，内阻r＝_____________________________Ω.(结果保留两位有效数字)[审题指导]本实验考查用伏安法测电池电动势和内阻(E＝U＋Ir)，即要测出路端电压和干路电流，已知电压表的内阻，所以它相当于一个已知电阻的电流表，只需要测出其中的两组值即可，因此必须始终接入电路．1.48(1.47～1.49均算正确)0.86(0.84～0.88均算正确)【解析】(1)电压表内阻已知，为了能够根据欧姆定律求出电动势，应将当成电流表使用，测出两组值，即选用图甲所示电路．(2)设电压表的内阻为R1、电池电动势为E，电池内阻为r，断开S时，由闭合电路欧姆定律得E＝U1＋U2＋U1R1r；闭合S时，由闭合电路欧姆定律得E＝U＋UR1r，联立两式可得E＝UU2U－U1.(3)由闭合电路欧姆定律得U＝E－rI，可得U­I图线为一条直线，纵轴的截距等于电池电动势，斜率的绝对值等于电池内阻，将图线延长，可得E＝1.48V，r＝ΔUΔI＝0.86Ω.高效演练强化提升1．某探究性学习小组利用如图甲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＝1.0kΩ，电阻R1＝9.0kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0Ω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，混进了一条内部断开的导线．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．aa′bb′(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，作出图象如图乙所示．由I1­I2图象得到电池的电动势E＝_________________________V，内阻r＝_________________________Ω.1.4(1.36～1.44均可)0.5(0.4～0.6均可)解析：本题考查“闭合电路测电源电动势和内阻”实验．(1)测a、b′间电压，读数不为零，说明cc′没有断开，若测a、a′间电压，读数不为零，说明bb′没有断开，所以是aa′断开；若测a、a′间电压，读数为零，说明aa′没有断开，所以是bb′断开．(2)根据闭合电路欧姆定律及如题图所示电路得E＝U外＋U内＝I1(R1＋r1)＋(I1＋I2)(R0＋r)，代入图象中两组数据(60mA,0.12mA)、(260mA,0.05mA)，解得电动势E＝1.4V，内阻r＝0.5Ω.2．(2019·山东菏泽一模)某同学设计如图所示的电路测电源的电动势和内阻，图中两个电流表相同，定值电阻阻值为R0.(1)电路中R0的作用为_________________________________保护电路元件(或保护电路)．(2)闭合开关S1之前，先将电阻箱接入电路的