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(共23张PPT)
考向3　电源电动势和内阻的测量
研透真题·破题有方
(2020·山东等级考)实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“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:
干电池一节(电动势约1.5
V,内阻小于1
Ω);　电压表V(量程3
V,内阻约3
kΩ);
电流表A(量程0.6
A,内阻约1
Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20
Ω);
定值电阻R1(阻值2
Ω);　　　定值电阻R2(阻值5
Ω);　　　开关一个,导线若干。
(1)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数逐渐接近满偏,记录此过程中电压表和电流表的示数,利用实验数据在U-I坐标纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小,
出现该现象的主要原因是　　　。(单选,填正确答案标号)
?
A.电压表分流
B.干电池内阻较小
C.滑动变阻器最大阻值较小
D.电流表内阻较小
(2)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进了实验方案,重新测量得到的数据如表所示。
序号
1
2
3
4
5
6
7
I/A
0.08
0.14
0.20
0.26
0.32
0.36
0.40
U/V
1.35
1.20
1.05
0.88
0.73
0.71
0.52
请根据实验数据,回答以下问题:
①坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点,请在坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U-I图象。
②根据实验数据可知,所选的定值电阻为　　　　(选填“R1”或“R2”)。?
③用笔画线代替导线,请按照改进后的方案,将实物图连接成完整电路。
【解析】(1)电压表示数变化过小,则原因是外电阻比内阻大得多,即电源内阻偏小,故选B。
(2)①根据数据作出U-I图象如图;
②由图象可知r+R定=
=2.63
Ω,则定值电阻小于2.63
Ω,所以定值电阻应
为R1;
③定值电阻与电源串联,电路如图所示
答案:(1)B　(2)①见解析图　②R1
③见解析图
【真题解码】
(1)审题破题眼:
(2)命题陷阱点: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,这时可以将待测电阻与一个定值电阻串联,测量它们的总电阻,可以有效减小测量误差。
必备知能·融会贯通
【核心必备】
测定电源的电动势和内阻的实验技巧
1.在电键S闭合前,滑动变阻器的滑片应使变阻器连入的阻值最大;要测出不少于6组I、U数据,且变化范围大些,用方程组求解时,1与4、2与5、3与6为一组,分别求出E、r的值再求平均值。
2.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些。
3.画U
-I图线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流。
4.实验中不要将I调得过大,不宜超过0.3
A。读表要快,读完立即断电。
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定。
1.(测量电源电动势和内阻)利用如图甲所示电路,可以测量电源电动势和内阻,所用的实验器材有:
待测电源(电动势不大于6
V,内阻不大于1
Ω),电阻箱R(最大阻值999.9
Ω),表头G(量程为200
μA,内阻为900
Ω),定值电阻R0、R1,开关S,导线若干。实验步骤如下:
多维猜押·制霸考场
(1)先利用R0将表头G改装成2
mA的电流表,再利用R1将2
mA的电流表改装成量程
为6
V的电压表,则两定值电阻的阻值分别为:R0=　　　Ω,R1=　　　　　Ω;?
(2)将电阻箱阻值调到　　　　　(选填“最大“或“最小”),
再闭合开关S;?
(3)多次调节电阻箱,记下表头G的示数I和电阻箱相应的阻值R;
(4)以
为纵坐标,
为横坐标,作出
-
图线如图乙所示;
(5)根据
-
图线求得电源的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　　Ω(此两
空结果均保留到小数点后一位);?
(6)步骤(5)的近似处理会导致测量的电动势　　　　　,内阻　　　　　(此两
空均选填“偏小”偏大”或“不变”)。?
【解析】(1)表头与电阻R0并联,两端电压相等,表头内阻为RA=900
Ω,量程为
200
μA,则通过电阻R0的电流为通过电流表的9倍,则电阻R0的阻值为电流表内
阻的
,即为100
Ω。电流表示数为0.2
mA时,流过R1的电流为2
mA,电流表的
电压为0.2×10-3×900
V=0.18
V,R1的电压为6
V-0.18
V=5.82
V,则R1=
=2
910
Ω;
(2)首先应将电阻箱阻值调到最大,以免电流太大,再闭合开关S;
(5)根据闭合电路欧姆定律:
E=IRg+10IR1+
由题图乙可知:
=5×103,
可得E=6.0
V;
=5×103r=
可得r=0.2
Ω;
(6)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,会导致测量的电动势偏小,内阻偏小.
答案:(1)100　2
910　(2)最大　(5)6.0　0.2　(6)偏小　偏小
2.(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。
(1)先用多用电表“直流2.5
V挡”粗测该电池电动势,如图所示,读数为
　　　　　V。?
(2)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R约为3
Ω,标有长度刻度的电阻丝ac,每单位长度电阻为R0,电流表内阻不计。根据图甲完成图乙中实物连线。
(3)闭合开关S,滑动触点P,记录aP的长度L和相应电流表的示数I,测得几组L、I
值。以
为纵坐标,L为横坐标,作出如图所示的
-L图象,已知图象斜率为k,
图象与纵轴截距为b,由此可求得电池电动势E=　　　　　　　,
内阻r=　　　　　　。(用题中字母k、b、R、R0表示)?
2.【解析】(1)用多用电表“直流2.5
V挡”粗测该电池电动势,最小刻度为
0.05
V,则读数为1.55
V。
(2)实物连线如图:
(3)由闭合电路欧姆定律:E=I(r+R+LR0)
解得
·L,可知
=b,
=k,解得E=
,r=
-R。
答案:(1)1.55　(2)见解析图
(3)
　
-R专题十五　电学、光学实验
考向3　电源电动势和内阻的测量
　(2020·山东等级考)实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“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:
干电池一节(电动势约1.5
V,内阻小于1
Ω);　电压表V(量程3
V,内阻约3
kΩ);
电流表A(量程0.6
A,内阻约1
Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20
Ω);
定值电阻R1(阻值2
Ω);　　　定值电阻R2(阻值5
Ω);　　　开关一个,导线若干。
(1)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数逐渐接近满偏,记录此过程中电压表和电流表的示数,利用实验数据在U-I坐标纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小,
出现该现象的主要原因是　　　。(单选,填正确答案标号)
?
A.电压表分流
B.干电池内阻较小
C.滑动变阻器最大阻值较小
D.电流表内阻较小
(2)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进了实验方案,重新测量得到的数据如表所示。
序号
1
2
3
4
5
6
7
I/A
0.08
0.14
0.20
0.26
0.32
0.36
0.40
U/V
1.35
1.20
1.05
0.88
0.73
0.71
0.52
请根据实验数据,回答以下问题:
①坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点,请在坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U-I图象。
②根据实验数据可知,所选的定值电阻为　　　　(选填“R1”或“R2”)。?
③用笔画线代替导线,请按照改进后的方案,将实物图连接成完整电路。
(1)审题破题眼:
(2)命题陷阱点: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,这时可以将待测电阻与一个定值电阻串联,测量它们的总电阻,可以有效减小测量误差。
测定电源的电动势和内阻的实验技巧
1.在电键S闭合前,滑动变阻器的滑片应使变阻器连入的阻值最大;要测出不少于6组I、U数据,且变化范围大些,用方程组求解时,1与4、2与5、3与6为一组,分别求出E、r的值再求平均值。
2.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些。
3.画U
-I图线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流。
4.实验中不要将I调得过大,不宜超过0.3
A。读表要快,读完立即断电。
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定。
1.(测量电源电动势和内阻)利用如图甲所示电路,可以测量电源电动势和内阻,所用的实验器材有:
待测电源(电动势不大于6
V,内阻不大于1
Ω),电阻箱R(最大阻值999.9
Ω),表头G(量程为200
μA,内阻为900
Ω),定值电阻R0、R1,开关S,导线若干。实验步骤如下:
(1)先利用R0将表头G改装成2
mA的电流表,再利用R1将2
mA的电流表改装成量程为6
V的电压表,则两定值电阻的阻值分别为:R0=　　　Ω,R1=　　　　　Ω;?
(2)将电阻箱阻值调到　　　　　(选填“最大“或“最小”),
再闭合开关S;?
(3)多次调节电阻箱,记下表头G的示数I和电阻箱相应的阻值R;
(4)以为纵坐标,为横坐标,作出-图线如图乙所示;
(5)根据-图线求得电源的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　　Ω(此两空结果均保留到小数点后一位);?
(6)步骤(5)的近似处理会导致测量的电动势　　　　　,内阻　　　　　(此两空均选填“偏小”偏大”或“不变”)。?
2.(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。
(1)先用多用电表“直流2.5
V挡”粗测该电池电动势,如图所示,读数为
　　　　　V。?
(2)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R约为3
Ω,标有长度刻度的电阻丝ac,每单位长度电阻为R0,电流表内阻不计。根据图甲完成图乙中实物连线。
(3)闭合开关S,滑动触点P,记录aP的长度L和相应电流表的示数I,测得几组L、I值。以为纵坐标,L为横坐标,作出如图所示的-L图象,已知图象斜率为k,图象与纵轴截距为b,由此可求得电池电动势E=　　　　　　　,内阻r=　　　　　　。(用题中字母k、b、R、R0表示)?
专题十五　电学、光学实验
考向3
///研透真题·破题有方///
　【解析】(1)电压表示数变化过小,则原因是外电阻比内阻大得多,即电源内阻偏小,故选B。
(2)①根据数据作出U-I图象如图;
②由图象可知r+R定=Ω=2.63Ω,则定值电阻小于2.63Ω,所以定值电阻应为R1;
③定值电阻与电源串联,电路如图所示
答案:(1)B　(2)①见解析图　②R1
③见解析图
///多维猜押·制霸考场///
1.【解析】(1)表头与电阻R0并联,两端电压相等,表头内阻为RA=900Ω,量程为200μA,则通过电阻R0的电流为通过电流表的9倍,则电阻R0的阻值为电流表内阻的,即为100Ω。电流表示数为0.2mA时,流过R1的电流为2mA,电流表的电压为0.2×10-3×900V=0.18V,R1的电压为6V-0.18V=5.82V,则R1==Ω=2910Ω;
(2)首先应将电阻箱阻值调到最大,以免电流太大,再闭合开关S;
(5)根据闭合电路欧姆定律:
E=IRg+10IR1+r,
=+×
由题图乙可知:==5×103,
可得E=6.0V;
=5×103r=,
可得r=0.2Ω;
(6)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,会导致测量的电动势偏小,内阻偏小.
答案:(1)100　2910　(2)最大　(5)6.0　0.2　(6)偏小　偏小
2.【解析】(1)用多用电表“直流2.5V挡”粗测该电池电动势,最小刻度为0.05V,则读数为1.55V。
(2)实物连线如图:
(3)由闭合电路欧姆定律:E=I(r+R+LR0)
解得=+·L,可知=b,=k,解得E=,r=-R。
答案:(1)1.55　(2)见解析图
(3)　-R

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