2019版高考物理一轮复习实验增分专题10测定电源的电动势和内阻学案20180504343.doc
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1、实验十测定电源的电动势和内阻考纲要求考情分析命题趋势测定电源的电动势和内阻2017天津卷,92016四川卷,8高考对本实验的考查主要侧重于以下四个方面:1.实验原理的理解;2.实验电路的设计(实验电路的补充连线);3.实验数据的处理(尤其是结合解析式分析图象);4.实验误差的分析知识梳理夯实基础一、实验流程二、注意事项1可选用旧电池:为了使电路的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的1号干电池2电流不要过大,读数要快:干电池在大电流放电时,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大因此,实验中不要将I调得过大,读电表要快,每次读完立即断电3计算法求E、r:要测出不少于6组I、U
2、数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组,分别解出E、r值再求平均值4合理选择标度:为使图线分布空间大,如图乙所示,纵坐标可以不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,电源的内阻不能用r确定,应根据r确定三、误差分析1用图象法求E和r时作图不准确2由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差3本实验中测量结果是:E测E真,r测r真核心考点分层突破考点1实验步骤和实验器材的选择例1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3 V,内阻约2 ),保护电阻R1(阻值10 )和R2(阻值5 ),滑动变阻
3、器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干实验主要步骤:将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;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;以U为纵坐标,I为橫坐标,作UI图线;(U、I都用国际单位)求出UI图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.回答下列问题:(1)电压表最好选用_A_;电流表最好选用_C_.A电压表(03 V,内阻约15 k)B电压表(03 V,内阻约3 k)C电流表(0200 mA,内阻约2 )D电流表(030 mA,内阻约2 )(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_C_.A两导线接在滑
4、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_ka_,r_kR2_,代入数值可得E和r的测量值解析(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电流最大,此时通过电流表电流大小约为I176 mA,所以选量程为200 mA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
5、入电路部分阻值增大,选项C符合题意(3)由EUI(rR2),得UI(rR2)E,对比伏安特性曲线可知,图象斜率的绝对值krR2,所以电源内阻rkR2;令U0,得Im.由题意知与横轴截距为a,所以aIm,则Eka.考点2数据处理和误差分析例2小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻(1)图中电流表的示数为_0.44_A(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下U/(V)1.451.351.271.161.06I/(A)0.120.200.280.360.44请根据表中的数据,在坐标纸上作出UI图线由图线求得:电动势E_1.61(1.591.63都算对)_V;内阻r_1.24(
6、1.221.26都算对)_.(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为_见解析_.解析(1)电流表选用量程为00.6 A,分度值为0.02 A,则其读数为0.44 A(2)坐标系选择合适的标度,根据表中数据描点作出的UI图线如图所示图线与纵轴交点为“1.61 V”,故E1.61 V,由图线的斜率的绝对值1.24知,电池内阻为1.24 .注意此处不要用图象与纵轴交点值除以与横轴交点值(3)长时间保持电路闭合,电池会发热,电池内阻会发生变化,干电池长时间放电,也会引起电动势变化,导致实验误差增大考点3实验改进与创新方法一安阻
7、法(1)实验原理用一个电流表和电阻箱测量,电路如图所示,测量原理为EI1(R1r),EI2(R2r),由此可求出E和r,此种方法测得的是虚线方框内等效电源的电动势和内阻,测得的电动势无偏差,内阻偏大若已知电流表A的阻值可消除测内阻的系统误差(2)图象法处理数据例3某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 ,可当标准电阻用)、一只电流表(量程Ig0.6 A,内阻rg0.1 )和若干导线(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求,设计图甲中器材的连接方式,把它们连接起来(2)闭合开关,逐次改变电
8、阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记录当电阻箱的阻值R2.6 时,其对应的电流表的示数如同乙所示处理实验数据时,首先计算出每个电流值I的倒数;再制作R坐标图,如图丙所示,图中已标注出了(,R)的几个测量对应的坐标点,请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图丙上(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线丙(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E_1.52(1.461.54)_V,内阻r_0.3(0.250.35)_.解析(1)把各器件直接串联即可(2)当R2.6 ,由题图乙可知I0.5 A,2 A1,坐标为(2,2.6)(3)图线是一条倾斜的直线连线时不能连成折线;为减小偶
9、然误差,个别偏离太远的点舍去(4)由闭合电路的欧姆定律得EI(Rrrg),则R(rrg),故图线的斜率k表示电池电动势E的大小,纵轴截距的绝对值表示(rrg)Ek V1.52 V(1.461.54 V范围内均正确),r0.3 .(0.250.35 均正确)方法二伏阻法(1)实验原理用一个电压表和电阻箱测量,电路如图所示;测量原理为EU1r,EU2r,由此可求出r和E,此种方法测得的是虚线方框内等效电源的电动势和内阻,测得的电动势和内阻均偏小(2)图象法处理数据例4某同学用如图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和内阻r,R为电阻箱干电池的工作电流不宜超过0.5 A实验室提供的器
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