2024年高考物理第一轮复习：创新实验课(12)　测量电源的电动势和内阻课件PPT

这是一份2024年高考物理第一轮复习：创新实验课(12)　测量电源的电动势和内阻课件PPT，共56页。PPT课件主要包含了实验基础知识，命题点一，实验原理与操作，命题点二，数据处理与误差分析，命题点三，创新拓展实验等内容，欢迎下载使用。
一、实验基本技能1．实验目的(1)掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法．(2)学会用图像法求电源的电动势和内阻．
3．实验器材电池(待测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．4．实验步骤以方法1(伏安法)为例：(1)根据电路图甲，电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，连接好电路，如图乙所示．
(2)把滑动变阻器的滑片移到其接入电路阻值最大的一端．(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．
二、规律方法总结1．数据处理本实验中数据的处理方法：一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法．
2．误差分析(1)偶然误差①由读数不准引起的误差．②用图像法求E和r时，由于作图不准确造成的误差．③测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化．
3．注意事项(1)为了使电池的路端电压变化明显，应选内阻稍大些的电池(选用已使用过一段时间的干电池)．(2)在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时极化现象严重，使得E和r明显变化．(3)在画UI图线时，要使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点应对称分布在直线两侧，可舍弃个别离直线较远的点，以减小偶然误差．
(2020·山东卷)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________．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下表所示．
请根据实验数据，回答以下问题：①图丙中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出UI图像．②根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(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(图丁)连接成完整电路．
解析：(1)电压表示数的变化范围小，原因是外电阻的阻值远大于电源内阻，选项B正确．(2)①根据数据描点并连成一条直线，如图1所示．图1
[对点演练]1．为测定一节新干电池的电动势和内电阻(已知该干电池的内电阻相当小，额定电流为0.7 A)，可供选择的器材有：A．电压表：量程3 V，内阻为10 kΩB．电压表：量程15 V，内阻为20 kΩC．电流表：量程0.8 A，内阻约为0.5 ΩD．电流表：量程3 A，内阻约为0.2 ΩE．滑动变阻器：最大电阻10 Ω，额定电流0.7 AF．滑动变阻器：最大电阻2 kΩ，额定电流2 AG．定值电阻R0＝1 ΩH．开关、导线若干
(1)要使实验误差较小且操作方便，可选择的器材是________(填字母代号)．(2)图中的电路图应选择________．
解析：(1)一节干电池的电动势约为1.5 V，则电压表选3 V的量程；应用伏安法测一节干电池电动势与内阻时，最大电流约为零点几安培，则电流表选择0.8 A的量程；为方便实验操作，滑动变阻器应选E；为了准确测量应接入定值电阻等效为电源内阻再进行测量；同时还需要开关和导线．故所用仪器为A、C、E、G、H.(2)因干电池的内电阻相当小，电压表的读数变化很小，将定值电阻与电源串联以增大等效内阻．由于电流表的内阻未知，为减小误差，应采用相对电源的外接法，故电路图应选择D项．答案：(1)ACEGH　(2)D
(2021·北京海淀区高三二模)在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，可选用的器材有：A．电压表V：0～3 V，内阻约3 kΩB．电流表A1：0～0.6 A，内阻约0.1 ΩC．电流表A2：0～3 A，内阻约0.01 ΩD．滑动变阻器R1：0～100 ΩE．滑动变阻器R2：0～15 ΩF．开关S和导线若干．
(1)电流表应选用________，滑动变阻器应选用________；(选填项目前的符号)(2)用所选器材按照图1连接好电路后，将滑动变阻器滑片置于合适位置，闭合开关S，通过调整滑动变阻器，得到多组电流I和电压U.根据实验数据，绘制出如图2所示的UI图像，由图线可求出E＝________V，r＝________Ω；(结果均保留3位有效数字)
(3)通过以上测量方法求得的结果会存在误差，其中由电表引起的误差不能通过多次测量取平均值的方法减小．下列说法中正确的是________．A．由于电流表的分压作用，使电动势的测量值小于真实值B．由于电流表的分压作用，使电动势的测量值大于真实值C．由于电压表的分流作用，使内阻的测量值小于真实值D．由于电压表的分流作用，使内阻的测量值大于真实值
(3)实验电路采用的是外接法测电源电动势与内阻，由于引起误差的原因为电压表分流，当外电阻越小时，电压表分流越小，短路时，电流的测量值与真实值相等，外电阻越大时，电压表分流越大，则测量的内阻为电压表与电源真实内阻并联的值，所以内阻的测量值偏小，测量的电动势为断路时电压表两端的电压，所以测量的电动势偏小，则C正确；ABD错误．答案：(1)B　E　(2)1.48～1.50　0.750～0.790　(3)C
[对点演练]2．在“测定电源的电动势和内阻”的实验中：(1)按图甲所示的实验电路，用笔画线代替导线把图乙中的实物电路连接完整．(2)图丙是根据实验数据做出的U­I图像，由图可知，电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
3．(2020·浙江卷)某同学分别用图1甲和图1乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻．(1)请画出图1乙的电路图；图1
(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图2所示，则电流I＝________A，电压U＝________V；(3)实验得到如图3所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图1________(选填“甲”或“乙”)；(4)该电池的电动势E＝________V(保留三位有效数字)，内阻r＝________Ω(保留两位有效数字)．
解析：(1)如图所示．(2)测电池的电动势和内阻所用电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V，则两表示数分别为0.40 A(0.39 A～0.41 A都正确)、1.30 V(1.29 V～1.31 V均正确)．(3)由E＝U＋Ir，得U＝－rI＋E，即Ⅰ、Ⅱ两图线的斜率绝对值表示电源内阻，且rⅡ>rⅠ.图甲中由于电流表的分压作用，所测电阻为电源内阻与电流表电阻的和，r甲测>r；图乙中由于电压表的分流作用，所测电阻为电源内阻与电压表电阻的并联值，r乙测