2025年高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件 第10章 實(shí)驗(yàn)12 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

第十章恒定電流實(shí)驗(yàn)十二測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)知識(shí)·自主回顧核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破提能訓(xùn)練練案[51]實(shí)驗(yàn)知識(shí)·自主回顧一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。2．加深對(duì)閉合電路的歐姆定律的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理1．如圖甲或乙所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值，利用閉合電路的歐姆定律求出幾組E、r值，最后分別算出它們的平均值。2．用圖像法處理數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)，用測(cè)出的幾組I、U值畫(huà)出U－I圖像，如圖丙所示，直線跟縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示________________的值，圖線斜率的絕對(duì)值即______________的值。三、實(shí)驗(yàn)器材電池、電壓表、電流表、______________、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺。電源電動(dòng)勢(shì)E電源內(nèi)阻r滑動(dòng)變阻器四、實(shí)驗(yàn)步驟1．電流表用_______________量程，電壓表用__________量程，按實(shí)驗(yàn)原理圖甲或乙連接好電路。2．把滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到接入電路阻值最______的一端。3．閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)，用同樣方法測(cè)量出6組I、U的值，填入表格中。4.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，拆除電路，整理好器材。

第1組第2組第3組第4組第5組第6組U/V

I/A

0.6A3V大五、數(shù)據(jù)處理1．公式法將6組對(duì)應(yīng)的U、I數(shù)據(jù)代入關(guān)系式：U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r、…，讓第1式和第4式聯(lián)立方程，第2式和第5式聯(lián)立方程，第3式和第6式聯(lián)立方程，這樣解得三組E、r，取其平均值作為電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。2．圖像法在坐標(biāo)紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立U－I坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系內(nèi)描出各組(I，U)值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后作一條使落在線上的點(diǎn)盡量多的直線，不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)，則直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值即電源電動(dòng)勢(shì)的大小(一次函數(shù)的縱軸截距)，直線的斜率絕對(duì)值即電源的__________，即r＝______。內(nèi)阻r六、注意事項(xiàng)1．為了使電路的路端電壓變化明顯，應(yīng)選內(nèi)阻______些的電池。2．電流不要過(guò)______，讀數(shù)要快。干電池在大電流放電時(shí)，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大。3．合理選擇標(biāo)度：為使圖線分布空間大，如圖所示，縱坐標(biāo)可以不從零開(kāi)始，則圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，而圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值仍為電動(dòng)勢(shì)大小，電源內(nèi)阻根據(jù)r＝_______確定。4．要測(cè)出不少于6組的(I、U)數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些。大大七、誤差分析1．若采用圖甲電路，由于電壓表的分流作用造成誤差，電壓值越大，電壓表的分流越多，對(duì)應(yīng)的I真與I測(cè)的差越大。其U－I圖像如圖乙所示。結(jié)論：E測(cè)<E真，r測(cè)<r真。2．若采用圖丙電路，由于電流表的分壓作用造成誤差，電流越大，電流表分壓越多，對(duì)應(yīng)U真與U測(cè)的差越大。其U－I圖像如圖丁所示。結(jié)論：E測(cè)＝E真，r測(cè)>r真。核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破1教材原型實(shí)驗(yàn)

(基礎(chǔ)考點(diǎn)·自主探究)【跟蹤訓(xùn)練】(實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理、電路圖連接)實(shí)驗(yàn)方案對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的精度有直接的影響，某學(xué)習(xí)小組對(duì)“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了探究。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：干電池一節(jié)(電動(dòng)勢(shì)約1.5V，內(nèi)阻小于1Ω)；電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約3kΩ)；電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約1Ω)；滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為20Ω)；定值電阻R1(阻值2Ω)；定值電阻R2(阻值5Ω)；開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。(1)該小組按照?qǐng)D甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過(guò)程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在U－I坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖乙所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是______。(單選，填正確答案標(biāo)號(hào))A．電壓表分流B．干電池內(nèi)阻較小C．滑動(dòng)變阻器最大阻值較小D．電流表內(nèi)阻較小B(2)針對(duì)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問(wèn)題，該小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，重新測(cè)量得到的數(shù)據(jù)如表所示。序號(hào)1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答以下問(wèn)題：①圖丙上已標(biāo)出后3組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)趫D丙上標(biāo)出前4組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)并畫(huà)出U－I圖像。②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，所選的定值電阻為_(kāi)_______(填“R1”或“R2”)。③用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，請(qǐng)按照改進(jìn)后的方案，將圖丁中的實(shí)物圖連接成完整電路。[答案]

(2)①見(jiàn)解析圖③見(jiàn)解析圖R1[解析]

(1)電壓表示數(shù)的變化范圍小，原因是外電路的總電阻遠(yuǎn)大于電源內(nèi)阻，電壓表示數(shù)總是接近電源的電動(dòng)勢(shì)，B項(xiàng)正確。(2)①根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)并連成一條直線，如圖(a)所示。③先畫(huà)出原理圖，如圖(b)所示，然后依據(jù)原理圖將各儀器依次連接起來(lái)，如圖(c)所示。(實(shí)驗(yàn)操作、誤差分析和電路選擇)(2022·福建卷)在測(cè)量某電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，因?yàn)殡妷罕砗碗娏鞅淼挠绊懀徽撌褂煤畏N接法，都會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，為了消除電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差，某實(shí)驗(yàn)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖甲實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行測(cè)量。已知R0＝2Ω。(1)按照?qǐng)D甲所示的電路圖，將圖乙中的器材實(shí)物連線補(bǔ)充完整。(2)實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：①將滑動(dòng)變阻器滑到最左端位置；②接法Ⅰ：?jiǎn)蔚峨p擲開(kāi)關(guān)S與1接通，閉合開(kāi)關(guān)S0，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，記錄下若干組數(shù)據(jù)U1－I1的值，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S0；③將滑動(dòng)變阻器滑到最左端位置；④接法Ⅱ：?jiǎn)蔚峨p擲開(kāi)關(guān)S與2接通，閉合開(kāi)關(guān)S0，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，記錄下若干組數(shù)據(jù)U2－I2的值，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S0；⑤分別作出兩種情況所對(duì)應(yīng)的U1－I1和U2－I2圖像。(3)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接1時(shí)，某次讀取電表數(shù)據(jù)時(shí)，電壓表指針如圖丙所示，此時(shí)U1＝__________V。1.30(4)根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)，作出U1－I1和U2－I2圖像如圖丁所示，根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢(shì)E＝___________，內(nèi)阻r＝____________。(結(jié)果均保留兩位小數(shù))1.80V2.50Ω(5)由圖丁可知___________(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)測(cè)得的電源內(nèi)阻更接近真實(shí)值。(6)綜合考慮，若只能選擇一種接法，應(yīng)選擇___________(填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)測(cè)量更合適。接法Ⅱ接法Ⅱ[解析]

(1)根據(jù)圖甲所示的電路圖，實(shí)物連接如圖所示。(3)量程為3V的電壓表分度值為0.1V，需要估讀到分度值的下一位，由圖丙可知電壓表讀數(shù)為U1＝1.30V。(4)當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)接1時(shí)，電流表示數(shù)為零時(shí)，電壓表測(cè)量準(zhǔn)確，故電動(dòng)勢(shì)為U1－I1的縱軸截距，則有E＝1.80V(5)由圖丁可知U1－I1圖像的斜率為(6)由電路圖可知接法Ⅰ的誤差來(lái)源是電流表的分壓，接法Ⅱ的誤差來(lái)源是電壓表的分流，由于電源內(nèi)阻較小，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，結(jié)合(5)問(wèn)分析可知，若只能選擇一種接法，應(yīng)選擇接法Ⅱ更合適。[答案]

(1)見(jiàn)解析圖2創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提升(能力考點(diǎn)·深度研析)除伏安法外，測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻還有以下幾種方法：1．安阻法(1)實(shí)驗(yàn)原理用一個(gè)電流表和電阻箱測(cè)量，電路如圖所示，測(cè)量原理為：E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)，由此可求出E和r，或用圖像法處理數(shù)據(jù)。此種方法使測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)無(wú)偏差，但內(nèi)阻偏大。若已知電流表

的阻值可消除測(cè)內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差。(2)圖像法處理數(shù)據(jù)(3)誤差分析①誤差來(lái)源：電流表有電阻，導(dǎo)致內(nèi)阻測(cè)量不準(zhǔn)確；②結(jié)論：E測(cè)＝E真，r測(cè)>r真(r測(cè)＝r真＋rA)。2．伏阻法(1)實(shí)驗(yàn)原理(2)圖像法處理數(shù)據(jù)(3)誤差分析①誤差來(lái)源：電壓表有內(nèi)阻，干路電流表達(dá)式不準(zhǔn)確，導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)測(cè)量不準(zhǔn)確；②結(jié)論：E測(cè)<E真，r測(cè)<r真。3．雙伏法?考向1伏阻法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

現(xiàn)有一種特殊的電池，它的電動(dòng)勢(shì)E約為9V，內(nèi)阻r約為50Ω。已知該電池允許輸出的最大電流為50mA，為了測(cè)量這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖(a)所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖中電壓表的內(nèi)阻很大，對(duì)電路的影響可不考慮，R為電阻箱，取值范圍0～9999Ω，R0是定值電阻，起保護(hù)電路的作用。(1)實(shí)驗(yàn)室備有以下幾種規(guī)格的定值電阻R0，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選______。A．10Ω

2.5W B．100Ω

1.0WC．200Ω

1.0W D．2000Ω

5.0WC(2)該同學(xué)接入符合要求的R0后，閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電壓表的示數(shù)，改變電阻箱的阻值，取得多組數(shù)據(jù)，作出了如圖(b)所示的