2024届高考物理一轮总复习第八章恒定电流第3讲实验专题系统化突破第3课时课标实验__测量电源的电动势和内阻学案.docx
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1、第3课时课标实验测量电源的电动势和内阻把握经典实验方案一、基本原理与操作原理装置图操作要领(1)安装:按照原理装置图安装实验仪器(2)操作:闭合开关,改变滑动变阻器连入电路部分的阻值,测量多组(U、I)值(3)作图:坐标轴标度要适当,单位要标注,连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧,明显偏离图线的点要舍去二、核心关键数据处理公式法图像法画出电源的U-I图像,如图所示,由UrIE可知:(1)图线与纵轴交点为E(2)图线与横轴交点为I短(3)图线的斜率的绝对值表示内阻r融通多彩实验方案1鲁科版新教材科学测量:电源的电动势和内阻要点解读(1)教材只介绍了伏安法测量电源的电动势和内阻。(2)教材介绍
2、了数据处理的两种方法:公式法和图像法。(3)教材在课后练习中涉及了伏阻法、安阻法测量电动势和内阻。2教科版新教材测量电源的电动势和内阻实验原理图要点解读(1)教材介绍了伏安法、安阻法测量电源的电动势和内阻。(2)教材介绍了数据处理的两种方法:公式法和图像法。(3)教材在“实践与拓展”栏目中引导学生自主设计用伏阻法测量电源的电动势和内阻的实验方案。归纳共性实验关键1不变的实验原理测量电动势和内阻的三种法:(1)伏安法:电压表、电流表、滑动变阻器组合使用。(2)安阻法:电流表、电阻箱组合使用。(3)伏阻法:电压表、电阻箱组合使用。2必备的实验器材电池(待测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、
3、导线、坐标纸。3通用的数据处理方法(1)公式法;(2)图像法。4共同的注意事项(1)为了使路端电压变化明显,可使用内阻较大的旧电池。(2)电流不要过大,应小于0.5 A,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确定。5共同的误差分析(1)偶然误差:用图像法求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:E测E真,r测r真。一、基础考法保住分考查点(一)实验原理与操作1某物理兴趣小组准备测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供了如下器材:A电流表A1(量程03
4、mA,内阻为199 )B电流表A2(量程01 500 mA,内阻为1 )C电压表V(量程03 V,内阻很大)D滑动变阻器R1(阻值范围05 ,额定电流2 A)E滑动变阻器R2(阻值范围0500 ,额定电流1 A)F定值电阻R31 G定值电阻R41 k以及待测干电池,开关、导线若干。同学们根据提供的器材,设计了如图甲所示的实验电路图。(1)请根据电路图,将实物图中连线补充完整。(2)该小组查阅资料知干电池的内阻约为3 ,为了尽量减小误差且方便操作,图中电流表应选择_(填“A1”或“A2”),滑动变阻器应选择_(填“R1”或“R2”),定值电阻应选择_(填“R3”或“R4”)。(3)同学们利用上述
5、实验装置测得了多组实验数据,并将电流表的读数作为横坐标,电压表的读数作为纵坐标,选取合适的标度,绘制了如图丙所示的图线。则该小组同学测定的干电池电动势E_V,内阻r_。(均填含有a、b、c的表达式)解析:(1)实物连线图如图所示。(2)因测量一节干电池的电动势,干电池的内阻约为3 ,因此电路的最大电流约为500 mA,因此选A2量程过大,因此要选择A1并联电阻改装电流表即可,则电流表选择A1;滑动变阻器R2阻值过大,不方便操作,则滑动变阻器选择R1;定值电阻选择R3以后可将电流表A1改为600 mA量程,满足实验要求。(3)若设电流表的读数为I,电压表读数为U,则电路中的总电流为200I,由闭
6、合电路的欧姆定律:UE200rI,由图像可知Ea;|k|200r,解得r。答案:(1)见解析图(2)A1R1R3(3)a考查点(二)数据处理与误差分析2(2023广州模拟)如图所示,某同学准备按该电路图选择合适的器材连接好后用来测量电源电动势和内阻。(1)开关闭合前滑动变阻器R的滑片滑到_(填“左侧”或“右侧”)。(2)根据实验测得的几组I、U数据作出U-I图像如图所示,由图像可确定:该电源的电动势为_V,电源的内阻为_(结果保留到小数点后两位)。(3)若该同学在实验中发现电压表坏了,于是不再使用电压表,而是选用电阻箱替换了滑动变阻器,重新连接电路进行实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R以及对应
7、的电流表的示数I,则该同学以R为横坐标,以_为纵坐标得到的函数图线是一条直线。这种方案测得的电动势的值与真实值相比,E测_E真(选填“”“”或“” )。解析:(1)为保护电路安全,由电路图可知,开关闭合前滑动变阻器R的滑片滑到左侧。(2)由图示电源U-I图像可知,图像与纵轴交点坐标值为1.40,则电源电动势为1.40 V。电源内阻r 0.57 。(3)电压表不能用,则变阻器换为电阻箱,由闭合电路欧姆定律得EI(rR),得到R,则要以为纵轴,以R为横轴作图求解。因为使用的电路中电流表是测量的整个串联电路中的电流,是准确值,电阻箱的读数为准确值,测得的电动势的值等于真实值。答案:(1)左侧(2)1
8、.400.57(3)3(2021天津等级考)随着智能手机的广泛应用,充电宝成为手机及时充电的一种重要选择。充电宝可以视为与电池一样的直流电源。一充电宝的电动势约为5 V,内阻很小,最大放电电流为2 A,某实验小组测定它的电动势和内阻。他们剥开充电宝连接线的外绝缘层,里面有四根导线,红导线为充电宝的正极,黑导线为充电宝的负极,其余两根导线空置不用,另有滑动变阻器R用于改变电路中的电流,定值电阻R03 ,两只数字多用电表M、N,两表均为理想电表,并与开关S连成如图所示电路。(1)图中测量电流的电表是_,测量电压的电表是_。(均填写字母M或N)(2)调节滑动变阻器,测得多组I、U数据,记录如下表,其
9、中只有一个数据记录有误,审视记录的数据,可以发现表中第_次的记录数据有误。(填测量次数的序号)次数1234567电流I/A0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516电压U/V4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848(3)电路中接入R0可以达到下列哪个效果_(填选项前的字母)。A使测电流的电表读数变化明显B为了更准确地测量充电宝内阻C避免使充电宝的放电电流过大D减小测量电压的电表分流作用解析:(1)器件N串联在电路中,测量干路电流,所以N为电流表;器件M一端接在开关上,另一端接在充电宝的负极,闭合开关后相当于并联在电源两端,所以M为电压表
10、,测量路端电压;(2)题中表格的电流I不断增大,根据闭合电路的欧姆定律EUIr可知路端电压U不断减小,电压表的示数不断减小,所以第4次的记录数据有误;(3)因为充电宝的内阻很小,所以电阻R0串联在电路中,起保护电路的作用,避免使充电宝的放电电流过大损坏电路中的器件。故选C。答案:(1)NM(2)4(3)C二、创新考法不失分创新角度(一)实验目的的创新1某课外活动小组利用铜片、锌片和橙汁制作了橙汁电池,并利用所学知识设计电路测量该电池的电动势E和内阻r。他们在一个玻璃器皿中放入橙汁,在橙汁中相隔一定距离插入铜片和锌片作为橙汁电池的正、负极。使用的器材有:A毫安表(量程03 mA,内阻未知);B滑
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