2024届高考物理三轮冲刺精选微专题－第05讲 以闭合电路欧姆定律为核心的实验.docxVIP

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第5讲以闭合电路欧姆定律为核心的实验

1．掌握以测电动势和内电阻为核心的实验；

2．掌握欧姆表的结构与原理。

考向1以测电动势和内电阻为核心的实验

对实验的两点说明

1．任何一种实验方法，一定要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，其中最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I.

2．利用图象得出电动势和内阻是常见的方法，对于不同的电路设计，一般采用化曲为直的方法，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图象中的斜率与截距求解．

[例1]某同学用如图甲所示的电路来测量电源的电动势和内阻，已知图中电流表的内阻为，定值电阻的阻值为，实验开始前三个开关均断开。实验的主要步骤如下：

A．闭合和，调节滑动变阻器的滑片在某个位置，读出电流表的示数为，保持滑片的位置不变，再断开，读出电流表的示数为；

B．移动滑片的位置，重复A步骤的实验操作，多测几组相对应的数值，作出的函数关系图像如图乙所示；

C．断开，闭合和，读出电流表的示数为。

（1）写出乙图的函数表达式（用来表示），图像的纵轴截距为；

（2）若乙图斜率的绝对值为，则电源的电动势，内阻（用题中的已知量来表示）；

（3）根据上述的测量原理，电源电动势的测量值真实值，内阻的测量值真实值（均选填“等于”、“大于”或“小于”）。

【答案】1等于等于

【详解】（1）[1][2]闭合和时，电流表与滑动变阻器串联，根据欧姆定律可得

断开后，电流表、滑动变阻器、定值电阻串联，根据欧姆定律可得

两式联立可得

则纵轴截距为1。

（2）[3][4]乙图斜率的绝对值为，则根据表达式可得

则电源的电动势为

断开，闭合和时，电流表、定值电阻串联，根据欧姆定律可得

则电源内阻为

（3）[5][6]测量中考虑到了电流表的内阻，且电源电动势的表达式与电流表内阻无关，故电源电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值等于真实值。

考向2“补偿法”测量电源E、r

补偿“电压表的分流”补偿“电流表的分压”

[例2]（2023·江苏苏州·高三常熟中学校考期末）小明同学利用如图甲所示的电路测量一节干电池的内阻。

（1）请用笔画线代替导线，在图乙中完成实验电路连接______。

（2）调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数并在图丙中描点，请作出U-I图线______，由图线求得电源的内阻r=______Ω。（结果保留两位有效数字）

（3）小明查阅资料得到第二种测量方案，如图丁所示。E＇是辅助电源，G是灵敏电流计。连接好电路之后，正确的操作顺序是______。

①调节R和R＇使得灵敏电流计G的示数为零

②读出电压表和电流表的示数U1和I1

③再次调节R和R＇使得灵敏电流计G的示数为零

④将R和R＇阻值调到最大

⑤闭合开关S1、S2

⑥再次读出电压表和电流表的示数U2和I2

（4）正确操作的情况下，记录的数据是U1=1.23V，I1=0.30A，U2=1.05V，I2=0.50A，求得电源内阻r=______Ω。（结果保留两位有效数字）

（5）小明认为第二种方案测量更准确，你同意他的观点吗？请说明理由。______

【答案】????见解析????见解析????0.86????④⑤①②③⑥????0.90????同意，第二种方案消除了由于电表内阻造成的系统误差。（第二种方案中电流表所测电流为干路电流，电压表所测电压为路端电压，消除了第一种方案中由于电压表分流造成的系统误差）

【解析】（1）根据电路图，连接实物图如图所示

（2）作出U-I图线如图所示

由图线的斜率求得电源的内阻

（3）根据小明的第二种测量方案，连接好电路之后，先将R和R＇阻值调到最大，再闭合开关S1、S2，调节R和R＇使得灵敏电流计G的示数为零，读出此时电压表和电流表的示数U1和I1；再次调节R和R＇使得灵敏电流计G的示数为零，再次读出电压表和电流表的示数U2和I2，故正确的操作顺序是：④⑤①②③⑥

（4）由闭合电路欧姆定律可知

联立求得

（5）同意，第二种方案消除了由于电表内阻造成的系统误差。（第二种方案中电流表所测电流为干路电流，电压表所测电压为路端电压，消除了第一种方案中由于电压表分流造成的系统误差）

考向3欧姆表的结构与原理

1．欧姆表内部构造和原理

（1）欧姆表内部电路简化如图.

（2）多用电表测电阻阻值的原