2021高考物理二轮复习第一篇专题十二考向3电源电动势和内阻的测量课件

1、考向考向3 3电源电动势和内阻的测量电源电动势和内阻的测量研透真题研透真题破题有方破题有方(2020(2020山东等级考山东等级考) )实验方案对实验测量的精度有直接的影响实验方案对实验测量的精度有直接的影响, ,某学习小组对某学习小组对“测量电源的电动势和内阻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的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有: :干电池一节干电池一节( (电动势约电动势约1.5 v,1.5 v,内阻小于内阻小于1 );1 );电压表电压表v(v(量程量程3 v,3 v,内阻约内阻约3 k);3 k);电流表电流表a(a(量程量程0.6 a,0.6 a,内

2、阻约内阻约1 );1 );滑动变阻器滑动变阻器r(r(最大阻值为最大阻值为20 );20 );定值电阻定值电阻r r1 1( (阻值阻值2 );2 );定值电阻定值电阻r r2 2( (阻值阻值5 );5 );开关一个开关一个, ,导线若干。导线若干。(1)(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验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通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏数逐渐接近满偏, ,记录此过程中电压表和电流表的示数记录此过程中电压表和电流表的示数, ,利用实验数据在利用实验数据在u-iu-i坐坐标纸上描点标纸上描点, ,如图乙所示如图乙所示, ,结

3、果发现电压表示数的变化范围比较小结果发现电压表示数的变化范围比较小, ,出现该现象出现该现象的主要原因是的主要原因是_。( (单选单选, ,填正确答案标号填正确答案标号) ) a.a.电压表分流电压表分流b.b.干电池内阻较小干电池内阻较小c.c.滑动变阻器最大阻值较小滑动变阻器最大阻值较小d.d.电流表内阻较小电流表内阻较小(2)(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题针对电压表示数的变化范围比较小的问题, ,该小组利用实验室提供的器材改该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案进了实验方案, ,重新测量得到的数据如表所示。重新测量得到的数据如表所示。序号序号1 12 23 34 45 56

4、 67 7i/ai/a0.080.080.140.140.200.200.260.260.320.320.360.360.400.40u/vu/v1.351.351.201.201.051.050.880.880.730.730.710.710.520.52请根据实验数据请根据实验数据, ,回答以下问题回答以下问题: :坐标纸上已标出后坐标纸上已标出后3 3组数据对应的坐标点组数据对应的坐标点, ,请在坐标纸上标出前请在坐标纸上标出前4 4组数据对应组数据对应的坐标点并画出的坐标点并画出u-iu-i图象。图象。根据实验数据可知根据实验数据可知, ,所选的定值电阻为所选的定值电阻为_(_(选填选

5、填“r r1 1”或或“r r2 2”)”)。用笔画线代替导线用笔画线代替导线, ,请按照改进后的方案请按照改进后的方案, ,将实物图连接成完整电路。将实物图连接成完整电路。【真题解码真题解码】(1)(1)审题破题眼审题破题眼: :(2)(2)命题陷阱点命题陷阱点: :对定值电阻的常见用途掌握不够对定值电阻的常见用途掌握不够精确测量较小的电阻比较困难精确测量较小的电阻比较困难, ,这时可以将待测电阻与一个定值电阻串联这时可以将待测电阻与一个定值电阻串联, ,测量测量它们的总电阻它们的总电阻, ,可以有效减小测量误差。可以有效减小测量误差。 【解析解析】(1)(1)电压表示数变化过小电压表示数变

6、化过小, ,则原因是外电阻比内阻大得多则原因是外电阻比内阻大得多, ,即电源内阻即电源内阻偏小偏小, ,故选故选b b。(2)(2)根据数据作出根据数据作出u-iu-i图象如图图象如图; ;由图象可知由图象可知r+rr+r定定= =2.63 ,= =2.63 ,则定值电阻小于则定值电阻小于2.63 ,2.63 ,所以定值电阻所以定值电阻应为应为r r1 1; ;定值电阻与电源串联定值电阻与电源串联, ,电路如图所示电路如图所示1.580.6答案答案: :(1)b(1)b(2)(2)见解析图见解析图r r1 1见解析图见解析图必备知能必备知能融会贯通融会贯通【核心必备核心必备】测定电源的电动势和

7、内阻的实验技巧测定电源的电动势和内阻的实验技巧1.1.在电键在电键s s闭合前闭合前, ,滑动变阻器的滑片应使变阻器连入的阻值最大滑动变阻器的滑片应使变阻器连入的阻值最大; ;要测出不少要测出不少于于6 6组组i i、u u数据数据, ,且变化范围大些且变化范围大些, ,用方程组求解时用方程组求解时,1,1与与4 4、2 2与与5 5、3 3与与6 6为一组为一组, ,分别求出分别求出e e、r r的值再求平均值。的值再求平均值。2.2.为了使电池的路端电压变化明显为了使电池的路端电压变化明显, ,电池的内阻宜大些。电池的内阻宜大些。3.3.画画u -iu -i图线时纵轴刻度可以不从零开始图线

8、时纵轴刻度可以不从零开始, ,此时图线和横轴交点不再是短路电此时图线和横轴交点不再是短路电流。流。4.4.实验中不要将实验中不要将i i调得过大调得过大, ,不宜超过不宜超过0.3 a0.3 a。读表要快。读表要快, ,读完立即断电。读完立即断电。5.5.此实验还可以改用一个电阻箱和一个电流表或一个电压表和一个电阻箱来测此实验还可以改用一个电阻箱和一个电流表或一个电压表和一个电阻箱来测定。定。1.(1.(测量电源电动势和内阻测量电源电动势和内阻) )利用如图甲所示电路利用如图甲所示电路, ,可以测量电源电动势和内阻可以测量电源电动势和内阻, ,所用的实验器材有所用的实验器材有: :多维猜押多维

9、猜押制霸考场制霸考场待测电源待测电源( (电动势不大于电动势不大于6 v,6 v,内阻不大于内阻不大于1 ),1 ),电阻箱电阻箱r(r(最大阻值最大阻值999.9 ),999.9 ),表头表头g(g(量程为量程为200 a,200 a,内阻为内阻为900 ),900 ),定值电阻定值电阻r r0 0、r r1 1, ,开关开关s,s,导线若干。实验导线若干。实验步骤如下步骤如下: :(1)(1)先利用先利用r r0 0将表头将表头g g改装成改装成2 ma2 ma的电流表的电流表, ,再利用再利用r r1 1将将2 ma2 ma的电流表改装成量程的电流表改装成量程为为6 v6 v的电压表的电

10、压表, ,则两定值电阻的阻值分别为则两定值电阻的阻值分别为:r:r0 0=_,r=_,r1 1=_;=_;(2)(2)将电阻箱阻值调到将电阻箱阻值调到_(_(选填选填“最大最大“或或“最小最小”), ), 再闭合开关再闭合开关s;s;(3)(3)多次调节电阻箱多次调节电阻箱, ,记下表头记下表头g g的示数的示数i i和电阻箱相应的阻值和电阻箱相应的阻值r;r;(4)(4)以以 为纵坐标为纵坐标, , 为横坐标为横坐标, ,作出作出 - - 图线如图乙所示图线如图乙所示; ;1i1r1i1r(5)(5)根据根据 - - 图线求得电源的电动势图线求得电源的电动势e=_v,e=_v,内阻内阻r=_

11、(r=_(此此两空结果均保留到小数点后一位两空结果均保留到小数点后一位););(6)(6)步骤步骤(5)(5)的近似处理会导致测量的电动势的近似处理会导致测量的电动势_,_,内阻内阻_(_(此两此两空均选填空均选填“偏小偏小”偏大偏大”或或“不变不变”) )。1i1r【解析解析】(1)(1)表头与电阻表头与电阻r r0 0并联并联, ,两端电压相等两端电压相等, ,表头内阻为表头内阻为r ra a=900 ,=900 ,量程为量程为200 a,200 a,则通过电阻则通过电阻r r0 0的电流为通过电流表的的电流为通过电流表的9 9倍倍, ,则电阻则电阻r r0 0的阻值为电流表内的阻值为电流

12、表内阻的阻的 , ,即为即为100 100 。电流表示数为。电流表示数为0.2 ma0.2 ma时时, ,流过流过r r1 1的电流为的电流为2 ma,2 ma,电流表的电流表的电压为电压为0.20.21010-3-3900 v=0.18 v,r900 v=0.18 v,r1 1的电压为的电压为6 v-0.18 v=5.82 v,6 v-0.18 v=5.82 v,则则r r1 1= = =2 910 ; =2 910 ;(2)(2)首先应将电阻箱阻值调到最大首先应将电阻箱阻值调到最大, ,以免电流太大以免电流太大, ,再闭合开关再闭合开关s;s;ui1935.822 10(5)(5)根据闭合

13、电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律: :e=ire=irg g+10ir+10ir1 1+ + 由题图乙可知由题图乙可知: =5: =510103 3, ,可得可得e=6.0 v;e=6.0 v; =5 =510103 3r= r= 可得可得r=0.2 ;r=0.2 ;g1ir10irrr，g1g1r10r(r10r )r11ieerg1r10r900 29100eeg1(r10r )re3(155) 1010，(6)(6)由于把流过电阻箱的电流视为干路电流由于把流过电阻箱的电流视为干路电流, ,小于实际的干路电流小于实际的干路电流, ,会导致测量会导致测量的电动势偏小的电动势偏小, ,内阻偏小

14、内阻偏小. .答案答案: :(1)100(1)1002 9102 910(2)(2)最大最大(5)6.0(5)6.00.20.2(6)(6)偏小偏小偏小偏小2.(2.(测量电池电动势和内阻测量电池电动势和内阻) )某同学准备测量一电池的电动势和内阻。某同学准备测量一电池的电动势和内阻。(1)(1)先用多用电表先用多用电表“直流直流2.5 v2.5 v挡挡”粗测该电池电动势粗测该电池电动势, ,如图所示如图所示, ,读数为读数为_v_v。(2)(2)为较精确测量电池电动势和内阻为较精确测量电池电动势和内阻, ,设计了图甲所示的电路。其中定值电阻设计了图甲所示的电路。其中定值电阻r r约为约为3

15、,3 ,标有长度刻度的电阻丝标有长度刻度的电阻丝ac,ac,每单位长度电阻为每单位长度电阻为r r0 0, ,电流表内阻不计。电流表内阻不计。根据图甲完成图乙中实物连线。根据图甲完成图乙中实物连线。(3)(3)闭合开关闭合开关s,s,滑动触点滑动触点p,p,记录记录apap的长度的长度l l和相应电流表的示数和相应电流表的示数i,i,测得几组测得几组l l、i i值。以值。以 为纵坐标为纵坐标,l,l为横坐标为横坐标, ,作出如图所示的作出如图所示的 -l-l图象图象, ,已知图象斜率为已知图象斜率为k,k,图象与纵轴截距为图象与纵轴截距为b,b,由此可求得电池电动势由此可求得电池电动势e=_,e=_,内阻内阻r=_r=_。( (用题中字母用题中字母k k、b b、r r、r r0 0表示表示)1i1i【解析解析】(1)(1)用多用电表用多用电表“直流直流2.5 v2.5 v挡挡”粗测该电池电动势粗测该电池