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第八章恒定电流返回导航基本实验要求1．实验原理闭合电路欧姆定律．2．实验器材电池、电压表、电流表、___________、开关、导线、坐标纸和刻度尺．3．基本操作(1)电流表用____A的量程，电压表用___V的量程，按图1连接好电路．滑动变阻器0.63返回导航(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最____的一端．(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中．(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．大返回导航规律方法总结1．实验数据求E、r的处理方法(1)列方程求解：由U＝E－Ir得U1＝E－I1rU2＝E－I2r，解得E、r.(2)用作图法处理数据，如图所示．返回导航①图线与纵轴交点为E；②图线与横轴交点为I短＝Er；③图线的斜率表示r＝|ΔUΔI|.2．注意事项(1)为了使路端电压变化明显，可使用内阻较____的旧电池．(2)电流不要过大，应小于0.5A，读数要快．(3)要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些．(4)若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝|ΔUΔI|确定．大返回导航3．误差来源(1)偶然误差：用图象法求E和r时作图不准确．(2)系统误差：电压表分流．(3)本实验中测量结果是：E测E真，r测r真．返回导航考点一教材原型实验【例1】(2016·四川理综·8Ⅱ)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源(电动势约3V，内阻约2Ω)，保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω)，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干．返回导航实验主要步骤：(ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；(ⅲ)以U为纵坐标，I为横坐标，作U－I图线(U、I都用国际单位)；(ⅳ)求出U－I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.返回导航回答下列问题：(1)电压表最好选用________；电流表最好选用______．A．电压表(0～3V，内阻约15kΩ)B．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)C．电流表(0～200mA，内阻约2Ω)D．电流表(0～30mA，内阻约2Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是__________．返回导航A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝________，r＝________，代入数值可得E和r的测量值．返回导航解析：(1)电压表内阻越大，分流越小，误差也就越小，所以选内阻较大的电压表A；当滑动变阻器接入电阻最小时通过电流表的电流最大，此时通过电流表的电流大小约为I＝ER1＋R2＋r≈176mA，所以选量程为200mA的电流表C.(2)由电路分析可知，若滑动变阻器的滑片右移电压表示数变大，则滑动变阻器接入电路部分阻值增大，选项C符合题意．返回导航(3)由E＝U＋I(r＋R2)，得U＝－I(r＋R2)＋E，对比伏安特性曲线可知，图象斜率的绝对值k＝r＋R2，所以电源内阻r＝k－R2；令U＝0，得I＝Er＋R2＝Ek，由题意知U－I图线与横轴截距为a，所以a＝I＝Ek，则E＝ka.答案：(1)AC(2)C(3)kak－R2返回导航【变式1】利用图所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差．供选择的器材有：返回导航A．电流表A(0～0.6A)B．电压表V1(0～3V)C．电压表V2(0～15V)D．滑动变阻器R1(0～20Ω)E．滑动变阻器R2(0～200Ω)F．定值电阻R0＝1ΩG．开关一个，导线若干(1)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)．返回导航(2)闭合开关，电压表和电流表均有示数，但是无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表的读数变化都非常小．同学们讨论后，在原电路的基础上又加了一个定值电阻R0，问题得到解决．请你在方框内画出改进后的电路图．某位同学记录了6组数据，对应的点已经标在坐标纸上．在图坐标纸上画出U－I图线，根据所画图线可得出干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝_________Ω.(结果均保留两位有效数字)返回导航解析：(1)由于干电池的电动势为1.5V，所以应选电压表B，C的量程太大，误差太大；选用小的滑动变阻器便于操作，故选D.(2)电路图如图甲所示，U－I图线如图乙所示返回导航返回导航图象的纵截距表示电源电动势，故有E＝1.5V，所以内阻为r＝ΔUΔI－R0＝1.5－1.00.44Ω－1Ω≈0.14Ω答案：(1)BD(2)见解析图1.50.14(0.13～0.18均可)返回导航【变式2】利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻．要求尽量减小实验误差．(1)应该选择的实验电路是图中的________(选填“甲”或“乙”)．返回导航(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中，请标出余下一组数据的对应点，并画出U－I图线.返回导航序号123456电压U(V)1.451.401.301.251.201.10电流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480返回导航(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．下列示意图中正确反映P－U关系的是________．返回导航解析：(1)干电池内阻相对一般电流表内阻而言较小，为减小电流表分压带来的系统误差，故应选甲．(2)干电池电动势约为1.5V，电压表选B可减小读数误差．滑动变阻器应选C，若选D，由于总阻值较大，则滑片滑动时移动范围小，不便调节．(3)图线应为直线，作图时使尽量多的点在线上，不在线上的点应均匀分布在线的两侧，误差较大的点舍去．(4)由U＝E－Ir可得图象上的纵轴截距E＝1.50V，斜率的绝对值r≈0.83Ω.返回导航(5)输出功率P＝UI＝U·EUr＝－1r(U－E2)2＋E24r，应为开口向下的抛物线，C正确．答案：(1)甲(2)BC(3)如图所示(4)1.50(1.49～1.51均可)0.83(0.81～0.85均可)(5)C返回导航【变式3】手机、电脑等电器已经普及到人们的日常生活中，这些电器都要用到蓄电池．某同学利用下列器材测定一节蓄电池的电动势和内阻．蓄电池的电动势约为3V.A．量程是0.6A，内阻约为0.5Ω的电流表；B．量程是3V，内阻是6kΩ的电压表；C．量程是15V，内阻是30kΩ的电压表；D．阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器；E．阻值为0～10Ω，额定电流为2A的滑动变阻器；F．定值电阻4Ω，额定功率4W；G．开关S一个，导线若干．返回导航(1)为了减小实验误差，电压表应选择________(填器材代号)，图中的导线应连接到________处(填“①”或“②”)，改变滑动变阻器阻值的时候，为了使电压表和电流表的读数变化比较明显，滑动变阻器应选择________(填器材代号)．返回导航(2)用(1)问中的实验电路进行测量，读出电压表和电流表的读数，画出对应的U－I图线如图所示，由图线可得该蓄电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)返回导航解析：(1)蓄电池的电动势约为3V，电压表C的量程太大，选电压表B.导线接①处，与电池串联的定值电阻阻值已知，有利于准确测出电池的内阻．电流表量程为0.6A，由R＝EI得回路中的总电阻不能小于5Ω，滑动变阻器D总阻值太大，操作不方便，滑动变阻器选E.(2)由图线在纵轴上的截距可得蓄电池的电动势E＝3.2V，图线斜率的绝对值|k|≈5.3Ω，减去与电池串联的定值电阻的阻值4Ω，可得电池的内阻r＝1.3Ω.答案：(1)B①E(2)3.21.3返回导航考点二实验拓展创新【例2】(2017·天津理综·9(3))某探究性学习小组利用如图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．返回导航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，将电键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．返回导航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．由I1－I2图象得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.解析：①用电压挡检测电路故障，电压表的表头是电流计，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接在a、b′间后有示数，说明电路被接通，即a、b′间有断路故障，再测量a、a′间电压，电压表读数不为零，说明断路故障的范围被缩小到a、a′间，则一定是aa′导线断开；若读数为零，则说明电路仍未被接通，电路故障一定是bb′导线断开．返回导航②根据闭合电路的欧姆定律得E＝I1(R1＋r1)＋(I1＋I2)(R0＋r)，I1≤I2，上式可简化为E＝I1(R1＋r1)＋I2(R0＋r)，读出两点坐标：(60mA，0.12mA)和(260mA，0.05mA)，代入方程解得：电动势E＝1.41V，内阻r＝0.5Ω.答案：①aa′bb′②1.41(1.36～1.44均可)0.5(0.4～0.6均可)返回导航【变式4】某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内阻．A．待测干电池一节，电动势约为1.5V，内阻约为几欧姆B．直流电压表V，量程为3V，内阻非常大C．定值电阻R0＝150ΩD．电阻箱RE．导线和开关根据如图甲所示的电路连接图进行实验操作．多次改变电阻箱的阻值，记录每次电阻箱的阻值R和电压表的示数U.在1U－R坐标系中描出的坐标点如图乙所示．返回导航返回导航(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则1U与R的关系式为________．(2)在图乙坐标纸上画出1U－R关系图线．(3)根据图线求得斜率k＝________V－1·Ω－1，截距b＝________V－1(保留两位有效数字)．(4)根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω(保留三位有效数字)．返回导航解析：(1)由闭合电路欧姆定律可知：E＝U＋UR0(R＋r)，整理可知1U＝1ER0R＋R0＋rER0.(2)作图如图所示．返回导航(3)根据图线求得斜率k＝1.500.70180V－1·Ω－1≈4.4×10－3V－1·Ω－1，截距b＝0.70V－1.(4)由1U、R关系式可知1ER0＝k＝4.4×10－3V－1·Ω－1，R0＋rER0＝b＝0.70V－1，解得E≈1.52V；r≈9.09Ω.答案：(1)1U＝1ER0R＋R0＋rER0(2)见解析图：(3)4.4×10－3(4.2×10－3～4.6×10－3均可)0.70(0.69～0.71均可)(4)1.52(1.45～1.55均可)9.09(7.50～10.5均可)返回导航【变式5】某同学设想运用如图甲所示的