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2019-2020年高考物理一輪復習 測定電源的電動勢和內(nèi)阻學案
自主學習
一．考綱解讀
1. 理解測定電源的電動勢和內(nèi)阻的基本原理.
2. 學會用解析法和圖象法求解電動勢和內(nèi)阻.
二．雙基回扣
1.實驗原理：
本實驗的依據(jù)是閉合電路的歐姆定律,實驗電路如圖1所示.
（1）公式法:改變變阻器的阻值,從電流表、電壓表中讀出幾組U、I值,由U=E-Ir可得E=U1+I1r,E=U2+I2r,解得E=、r=,多測幾組數(shù)據(jù),分別求出幾組E和r的值,然后求出它們的平均值.
圖1
圖2
圖1
（2） 圖象法:改變R的阻值,多測幾組U、I值.實驗中至少測出6組U、I值,且變化范圍要大些,然后在U-I坐標系中描點作圖,所得直線與縱軸的交點即為電動勢值,圖線斜率的絕對值即為內(nèi)阻r的值.如圖2所示.
2. 系統(tǒng)誤差.
由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導致的誤差.
(1) 如圖5甲所示,在理論上E=U+(IV+IA)r,其中電壓表示數(shù)U是準確的電源兩端電壓,而實驗中忽略了通過電壓表的電流IV而形成誤差,而且電壓表示數(shù)越大,IV越大.
圖5
結(jié)論:① 當電壓表示數(shù)為零時,IV=0,IA=I短,短路電流測量值=真實值.
② E測
r真,r測為r真和RA的串聯(lián)值,由于通常情況下電池的內(nèi)阻較小,所以這時r測的測量誤差非常大.
要點導學
要點一：對實驗的理解與應用
例1：(xx徐州三模)某同學利用以下器材測量電源電動勢、內(nèi)阻和定值電阻的阻值.
A. 待測電源(電動勢約3V,內(nèi)阻約1Ω)
B. 一個阻值未知的電阻
C. 電壓表兩塊(內(nèi)阻很大,量程3V)
D. 電流表(內(nèi)阻約為5Ω,量程0.6A)
E. 滑動變阻器A(0~30Ω,3A)
F. 滑動變阻器B(0~200Ω,0.2A)
G. 開關(guān)一個,導線若干
該同學設計了如圖甲所示的電路,用U1、U2、I分別表示電表V1、V2、A的讀數(shù).將滑動變阻器的滑片移到不同位置時,得到下表所示數(shù)據(jù):
I/A
0.10
0.20
0.25
0.30
0.40
0.45
U1/V
2.91
2.80
2.76
2.69
2.58
2.55
U2/V
2.40
1.81
1.49
1.21
0.60
0.29
甲 乙
根據(jù)題中所給信息,回答下列問題:
(1) 滑動變阻器應選擇 (填“A”或“B”).
(2) 根據(jù)圖甲用筆畫線代替導線把圖乙中的實物圖補充完整.
(3) 該同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙中已經(jīng)畫出了U3-I(U3=U1-U2)圖線,請你在圖中畫出U2-I圖線.
丙
(4) 根據(jù)圖線,求出電源電動勢E= V,內(nèi)阻r= Ω,定值電阻R0= Ω.
小結(jié)：
練習1.(xx韶關(guān)二模)某同學要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,此干電池的工作電流不能超過0.6A,他根據(jù)老師提供的以下器材,畫出了如圖所示的原理圖(圖甲、乙).
A. 電壓表V(量程3V,內(nèi)阻RV=10kΩ)
B. 電流表G(量程3mA,內(nèi)阻Rg=100Ω)
C. 單量程電流表A(量程3A,內(nèi)阻約為0.5Ω)
D. 滑動變阻器R1(0~20Ω,2A) 甲
E. 滑動變阻器R2(0100Ω,1A)
F. 定值電阻R3=0.5Ω
G. 開關(guān)S和導線若干
乙
丙
(1) 最后該同學沒有選用接單量程電流表A的電路(即圖甲所示電路),原因是 ?
(2) 該同學選用圖乙所示電路,該電路將電流表G與定值電阻R3并聯(lián),然后用這個并聯(lián)電路替代電流表,達到測量電流之目的,它能測量的最大電流是 A.
(3) 為了能準確地進行測量,同時為了操作方便,實驗中應選用的滑動變阻器是 (填寫器材編號).
(4) 該同學利用上述實驗原理圖測得數(shù)據(jù),以電流表G的讀數(shù)為橫坐標,以電壓表V的讀數(shù)為縱坐標繪出了如圖丙所示的圖線,根據(jù)圖線可求出電源的電動勢E= V(保留三位有效數(shù)字),電源的內(nèi)阻r= Ω(保留兩位有效數(shù)字).
要點二：測電動勢和內(nèi)阻的其他方法
例2．(xx蘇錫常鎮(zhèn)三模)同學用電阻箱、多用電表、開關(guān)和導線測一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻.
(1) 他先用多用電表電壓擋直接接在電源兩極,讀數(shù)如圖甲所示,則電源電動勢約為 V.
甲
(2) 為了更準確地測量電源的電動勢和內(nèi)阻,他用多用電表的“直流100mA”擋設計了如圖乙所示的測量電路.為了電表安全,請估算開關(guān)閉合前電阻箱的最小取值為 Ω.
乙 丙
(3) 將多用電表的選擇開關(guān)從“OFF”擋旋轉(zhuǎn)至“直流100mA”擋,調(diào)節(jié)電阻箱到合適的值并記錄其讀數(shù)R,合上開關(guān),從多用電表上讀出相應的示數(shù)I.
(4) 重復(3)獲得多組數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)作出了如圖丙所示的R-圖線.
(5) 由圖線得干電池的電動勢E= V(保留三位有效數(shù)字),內(nèi)阻r= Ω(取整數(shù)),多用電表的內(nèi)阻對 (填“E”、“r”或“E和r”)的測量結(jié)果有影響.
小結(jié)：
練習2.(xx南師附中)某同學為了較精確地測量某一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,實驗室準備了下列器材:
A. 待測干電池E(電動勢約為1.5 V,內(nèi)阻約為1 Ω)
B. 電流表G(滿偏電流3.0 mA,內(nèi)阻為100 Ω)
C. 電流表A(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約為1 Ω)
D. 滑動變阻器R1(0~10 Ω,額定電流為2 A)
E. 滑動變阻器R2(0~1 kΩ,額定電流為1 A)
F. 定值電阻R0(阻值為900 Ω)
G. 開關(guān)一個,導線若干
甲 乙
(1) 為了能比較準確地進行測量,同時還要考慮操作的方便,實驗中滑動變阻器應選 .
丙
(2) 根據(jù)題意在圖甲中畫出該實驗所需要的電路圖.
(3) 根據(jù)電路圖,將實物圖乙連接起來,組成完整的電路.
(4) 如圖丙所示是某同學據(jù)正確的實驗得到的數(shù)據(jù)作出的圖線,其中,縱坐標I1為電流表G的示數(shù),橫坐標I2為電流表A的示數(shù),由圖可知,被測干電池的電動勢為 V,內(nèi)阻為 Ω (保留兩位有效數(shù)字).
要點三: 對實驗電路故障的分析與創(chuàng)新
例3. 某同學測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻時,用aa、bb、cc、dd、de和fb共6根導線連成如圖甲所示的實驗電路圖.
甲 乙
丙
(1) 根據(jù)電路圖,請在圖乙的實物圖中完成余下電路的連線.
(2) 如果這6根導線中僅有一根內(nèi)部斷開,其他器材及連接均完好,現(xiàn)閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表的示數(shù)均為零,由此可以肯定內(nèi)部沒有斷開的導線是de、fb和 .
(3) 閉合開關(guān)的情況下,要求用多用電表對每根導線進行排查并找出斷導線,正確的操作是:將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)至 (填“Ω10”、“直流電壓2.5V”或“直流電流10mA”)擋,把 (填“紅”或“黑”)表筆固定在a點,另一支表筆依次接a、b、c、d、…,如果某次檢測時,表盤指針如圖丙所示,則其讀數(shù)為 .
小結(jié)：
練習3.(xx鹽城三模)某實驗桌上有下列器材:
A. 定值電阻R0(約2kΩ)
B. 電源(電動勢約3V,內(nèi)阻約0.5Ω)
C. 電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約4kΩ)
D. 電流表A1(量程0.6A,內(nèi)阻約0.5Ω)
E. 電流表A2(量程100mA,內(nèi)阻約50Ω)
F. 電流表A3(量程2mA,內(nèi)阻約50Ω)
G. 滑動變阻器R1(0~40Ω,額定電流1A)
(1) 為了測定R0的阻值,電流表應選 (填“A1”、“A2”或“A3”).
(2) 小明設計的測定R0的阻值的電路實物圖如圖甲所示,用筆畫線代替導線將實物圖補充完整.
甲
乙
(3) 小華選擇了一組器材,連接成如圖乙所示的電路,想測量該電源的電動勢和內(nèi)阻,對于電路的設計,不合理的是 .
(4) 小華操作時,發(fā)現(xiàn)滑動變阻器滑片在右端略向左移動時電流表就滿偏,造成這種現(xiàn)象的主要原因是? .
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