2020版物理新增分大一轮新高考（京津鲁琼）讲义：第八章 恒定电流 实验九 含解析.docxVIP

实验九　测定电源的电动势和内阻 1．实验原理 闭合电路欧姆定律． 2．实验器材 电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺． 3．实验步骤 (1)电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，按图1连接好电路． 图1 (2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端． (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． 1．用实验数据求E、r的处理方法 (1)列方程求解：由U＝E－Ir得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U2＝E－I2r))，解得E、r. (2)用作图法处理数据，如图2所示． 图2 ①图线与纵轴交点为E； ②图线与横轴交点为I短＝eq \f(E,r)； ③图线的斜率表示r＝|eq \f(ΔU,ΔI)|. 2．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＝|eq \f(ΔU,ΔI)|确定． 3．误差来源 (1)偶然误差：用图象法求E和r时作图不准确． (2)系统误差：电压表分流． (3)本实验中测量结果是：E测E真，r测r真． 命题点一　教材原型实验 例1　(2018·陕西省宝鸡市质检二)某实验小组的同学在实验室发现了一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，于是设计了如图3甲所示的电路进行了实验探究，其中MN为电阻丝，R0是阻值为1.0 Ω的定值电阻，实验中调节滑动变阻器的滑片P，记录电压表示数U，电流表示数I以及对应的PN长度x，绘制了U－I图线如图乙所示． 图3 (1)由图乙求得电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω. (2)实验中由于电表内阻的影响，电动势测量值________其真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)． (3)根据实验数据可绘出图象如图丙所示．图象斜率为k，电阻丝横截面积为S，可求得电阻丝的电阻率ρ＝______，电表内阻对电阻率的测量________(选填“有”或“没有”)影响． 答案　(1)1.49　0.45　(2)小于　(3)kS　没有 解析　(1)由闭合电路欧姆定律可知：U＝E－I(r＋R0)，则题图乙中的图象与纵轴交点的坐标表示电动势，故E＝1.49 V，图象斜率的绝对值大小表示r＋R0，则r＋R0＝eq \f(1.49－1.2,0.20) Ω＝1.45 Ω，解得：r＝1.45 Ω－1.0 Ω＝0.45 Ω. (3)根据欧姆定律可知，电阻R＝eq \f(U,I)＝eq \f(ρx,S)，则可知k＝eq \f(ρ,S)，解得：ρ＝kS，若考虑电表内阻，图象的斜率不变，所以电表内阻对电阻率的测量没有影响． 变式1　(2019·福建省莆田市一中月考)在测量一节干电池的电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图4甲所示的实验电路． 　 图4 (1)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接． (2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P移至________(选填“a”或“b”)端． (3)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数． 在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB. ①S2接1位置时，作出的U－I图线是图丙中的________线(选填“A”或“B”)； ②S2接1位置时，测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是________表(选填“电压”或“电流”)的示数偏________(选填“大”或“小”)． 答案　(1)如图所示 (2)a　(3)①B　②电流　小 解析　(1)实物图如图所示 (2)为保护电表，闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值要最大，应将滑片滑至a端； (3)S2接1位置时，引起误差的原因是电压表的分流，使得电流的测量值偏小，故电动势和内阻的测量值都偏小，所以作出的图象是B. 命题点二　实验拓展创新 例2　(2018·河北省衡水中学模拟)学习了“测量电源的电动势和内阻”后，物理课外活动小组自制了一个西红柿电池组，设计了如图5所示的实验电路测定电流表的内阻，并用多种方法测量该电池组的电动势与内阻，请协助完成实验． 图5 (1)闭合开关S1和S2，调节电阻箱并记录电阻箱的示数R、电流表(灵敏)的示数I0和