（北京专用）2020版高考物理总复习 第十章 第4讲 实验：测量电源的电动势和内阻课件

第4讲实验:测量电源的电动势和内阻知识梳理实验原理实验步骤数据处理考点一利用电流表和电压表测电源的电动势和内阻考点二一电表一电阻箱法测电源的电动势和内阻深化拓展知识梳理实验原理实验步骤数据处理 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:A.干电池E(电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0Ω)B.电压表V(0~15V)C.电流表A(0~0.6A、内阻0.1Ω)D.电流表G(满偏电流3mA、内阻Rg=10Ω)E.滑动变阻器R1(0~10Ω、10A)F.滑动变阻器R2(0~100Ω、1A)G.定值电阻R3=990ΩH.开关、导线若干(1)为了方便且能较准确地进行测量,其中应选用的滑动变阻器是(选填“R1”或“R2”);(2)请画出你所设计的实验电路图,并在图中标上所选用器材的符号;(3)如图所示为某一同学根据他设计的实验,绘出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),由图线可求得被测电池的电动势E=V,内电阻r=Ω。 答案(1)R1(2)电路图如图所示 (3)1.47(1.46~1.48均对)0.82(0.80~0.86均对)解析(1)从实验操作方便和安全角度出发,滑动变阻器选小阻值,大电流的R1;(2)所给器材中电压表量程过大,不能选用,需要把电流表G与R3串联当作电压表,被测量电源的内电阻很小,电流表相对电源用外接法;(3)延长图线,图线与纵轴的截距为1.47mA,此时I2=0,则电源电动势E=1.47mA×(R3+Rg)=1.47V,图线与横轴交点坐标为(0.57A,1.0mA),则有E=0.1mA×(Rg+R3)=(0.57A+1.0mA)×r,电源内电阻r=0.82Ω。深化拓展考点一利用电流表和电压表测电源的电动势和内阻 1-1(2017朝阳期末)某同学利用如图所示的电路测定干电池的电动势和内电阻,经过正确的操作获得了若干组实验数据,据此描绘的U-I图像(其中U、I分别为电压表和电流表的读数)如选项图中的实线所示,虚线表示该电池两端的电压与流经电池电流的关系图线,则图像合理的是 () 答案A从电路图可以看出,电压表测量的是路端电压,因此电压表的示数是干电池两端的电压,由于电流表测量的是一个支路的电流,流经电源的电流是干路电流,为电流表示数和流经电压表电流之和,因此电压相同,在同一个电压下,流经电源的电流大于电流表示数,故虚线应在实线右边;当U=0时,电压表不分电流,电流表测量的是真实值,故图像与I轴的交点不变,故选A。1-2(2014北京理综,21)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。(1)应该选择的实验电路是图1中的(选填“甲”或“乙”)。 图1(2)现有电流表(0~0.6A)、开关和导线若干,以及以下器材:A.电压表(0~15V)B.电压表(0~3V)C.滑动变阻器(0~50Ω)D.滑动变阻器(0~500Ω)实验中电压表应选用;滑动变阻器应选用。(选填相应器材前的字母)(3)某位同学记录的6组数据如表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。序号123456电压U(V)1.451.401.301.251.201.10电流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480 图2(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=V,内电阻r=Ω。(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图3的各示意图中正确反映P-U关系的是。 图3答案(1)甲(2)BC(3)如图所示 (4)1.50(1.49~1.51)0.83(0.81~0.85)(5)C解析(1)干电池内电阻较小,远小于电压表内阻,选用甲电路时电源内电阻的测量值相对误差小。(2)一节干电池的电动势只有1.5V左右,故电压表应选用量程较小的B,干电池的内电阻一般只有零点几欧或几欧,为调节方便,滑动变阻器应选用总阻值与之相差较小的C。(3)作图过程略,图见答案。(4)由U=E-Ir知U-I图线在U轴上的截距表示E、斜率的绝对值表示r,由图线可得E=1.50V,r=0.83Ω。(5)由P=IU= ×U= (UE-U2)可知,P-U图线是一条开口向下的抛物线,故选C。EUr1r考点二一电表一电阻箱法测电源的电动势和内阻 (2017海淀一模)研究性学习小组的同学们用如图1甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内电阻r。实验室提供的器材如下:电压表、电阻箱(阻值范围0~999.9Ω)、开关、导线若干。(1)请根据图1甲所示的电路图,在图1乙中画出连线,将器材连接成实验电路。  图1(2)某同学开始做实验,先把电阻箱阻值调到最大,再接通开关,然后逐次改变电阻箱接入电路的阻值R,读取与R对应的电压表的示数U,并将相应的数据转化为坐标点描绘在U- 图中。请将图1丙、丁中电阻箱和电压表所示的数据转化为坐标点描绘在图2所示的坐标系中(用“+”表示),并画出U- 图线;(3)根据图2中由实验数据绘出的图线可以得出该电池组电动势的测量值E=V,内电阻测量值r=Ω。(保留3位有效数字)URUR 图2(4)实验测量都存在误差,关于本实验的误差,下列说法中正确的是(填选项前的字母)。A.由于读数所引起的误差属于偶然误差B.利用图像法处理本实验数据可以减小系统误差C.由于电压表内阻引起的误差属于系统误差D.电压表的内阻越大,其引起的误差越大(5)不同小组的同学分别用不同的电池组(均由同一规格的两节干电池串联而成)完成了上述的实验后,发现不同电池组的电动势基本相同,只是内电阻差异较大。同学们选择了内电阻差异较大的甲、乙两个电池组进一步探究,对电池组的输出功率P随外电阻R变化的关系,以及电池组的输出功率P随路端电压U变化的关系进行了猜想,并分别画出了如图3所示的P-R和P-U图像。若已知甲电池组的内电阻较大,则下列各图中可能正确的是(选填选项的字母)。 图3答案(1)如图所示(2)如图所示(3)2.93(2.85~3.00)1.34(1.25~1.40)(4)AC(5)BC解析(2)电阻箱读数为6.0Ω,电压表读数为2.40V。(3)由图线与纵轴交点坐标可求电动势,由图线斜率可求内电阻。(4)利用图像法处理实验数据可减小偶然误差;电压表的内阻越大,其引起的误差越小。(5)I= ,P=I2R= = ,则当R=r时Pmax= ,B对。E=U+Ir,则P=UI=U· = ,可知C对。ERr22()ERRr22()4ERrrR24ErEUr2EUUr