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1、实验十 测定电源的电动势和内阻实验基础命题研析实验基础落实基础·提炼精髓●注意事项1.电池选取:应选用内阻较大的电池.2.实验操作:实验中不宜将电流调得过大,电表读数要快,每次读完数后立即断开开关.3.数据要求:要测出不少于6组的(I,U)数据,且变化范围要大些.4.描点画图:画U-I图线时,应使图线通过尽可能多的点,并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧,个别偏离直线太远的点可舍去.5.纵轴标度的确定:纵轴的刻度可以不从零开始,而是依据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).但这时图线和横轴的交点不再是短路电流,而图线与纵轴的截距仍为电源电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻.●误差分
2、析1.偶然误差(1)由于电表读数不准引起误差.(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.2.系统误差(1)若采用(甲)图,其U-I图像如(乙)图所示.由于电压表的分流作用造成误差.①当电压表示数越大时,电压表分流越大;反之,电压表分流越小,可推断电压表示数为零时,IV=0,短路电流测量值等于真实值.②E测3、数等于电动势.②E测=E真,r测>r真,一般地r测的误差非常大.命题研析突破常规·注重创新命题点一 常规实验【典例1】(2019·福建厦门双十中学高三热身)图(甲)为某同学测量某一电源的电动势和内电阻的电路图,其中虚线框内为用毫安表改装成双量程电流表的电路.已知毫安表的内阻为10Ω,满偏电流为100mA,电压表V量程为3V,R0,R1,R2为定值电阻,其中R0=3Ω.(1)若使用a和b两个接线柱,电流表量程为0.6A;若使用a和c两个接线柱,电流表量程为3A.由题中条件和数据,可求出R1=Ω,R2=Ω.答案:(1)0.41.6(2)实验步骤:①按照原理图连接电路;②开关S2拨向b,将滑动变阻器
4、R的滑片移动到(选填“左”或“右”)端,闭合开关S1;③多次调节滑动变阻器的滑片,记下相应的毫安表的示数I和电压表示数U.答案:(2)左解析:(2)实验中为了保护电路,应让电流由最小开始调节,故滑动变阻器阻值应调至最大,因此滑片开始时应滑至最左端;答案:(3)3.01.4(3)数据处理:①利用实验测得的数据画成图(乙)所示的U-I图像;②由图像得电源的电动势E=V,内阻r=Ω(结果均保留2位有效数字).反思总结(1)在测量电池电动势和内阻的实验中,无论测量仪器方法如何改变,其原理都是通过关系式E=U+Ir推导出有关表达式,然后求解.(2)在E=U+Ir中,I为通过电源的电流,本例中所知电流为表
5、头中的电流,推导关系式时应转化为通过电流表的电流.【典例2】用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材有:电流表A1(量程0～30mA);电流表A2(量程0～100mA);电压表V(量程0～6V);滑动变阻器R1(阻值0～5Ω);滑动变阻器R2(阻值0～300Ω);开关S一个,导线若干条.某同学的实验过程如下:Ⅰ.设计如图(甲)所示的电路图,正确连接电路.Ⅱ.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并记录.以U为纵轴,I为横轴,得到如图(乙)所示的图线.Ⅲ.断开开关,将Rx改接在B,C之间
6、,A与B直接相连,其他部分保持不变.重复Ⅱ的步骤,得到另一条U-I图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U0).回答下列问题:(1)电流表应选用,滑动变阻器应选用;(2)由图(乙)的图线,得电源内阻r=Ω;(3)用I0,U0和r表示待测电阻的关系式Rx=,代入数值可得Rx;答案:(1)A2R2(2)25(3)-r解析:(1)由闭合电路欧姆定律,要想调节时电流表和电压表的读数有明显变化,起限流作用的滑动变阻器应选用R2;由题图(乙)可知,电流表应选A2.(2)根据U-I图线的斜率求得电源内阻为25Ω.(4)若电表为理想电表,Rx接在B,C之间与接在A,B之间,滑动
7、变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围,电压表示数变化范围.(选填“相同”或“不同”)解析:(4)Rx所接位置的改变并不影响干路电流的测量,故电流表示数变化范围相同;但是改接前后电压表测量的分别是路端电压与滑动变阻器两端的电压,故电压表示数变化范围不同.答案:(4)相同 不同方法技巧图像法处理电源电动势和内阻总结题组训练1.(2018·安徽淮北一模)在“用电流表
