第十章 第5讲　实验十二：测量电源的电动势和内阻 课时练作业ppt

(共60张PPT)
简洁
实用
高效
第十章　电路及其应用
第5讲　实验十二：测量电源的电动势
和内阻
物理
内容索引
必备知识梳理
关键能力提升
第一部分
第二部分
考点一　教材原型实验
考点二　拓展创新实验
01
02
课时作业
第三部分
必备知识梳理
第
分
部
一
自主学习·基础回扣
实验原理 实验操作 注意事项
1.电路图 2．原理：根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，改变滑动变阻器的电阻，测多组U、I值，列方程组计算E、r 1.选量程、连线路：按原理图连接电路，注意电压表、电流表的量程和正、负接线柱的连接。 2．滑动变阻器滑片移到阻值最大一端。 3．测量：闭合开关，改变滑动变阻器阻值，测多组U、I值。 4．求解：利用公式法或图像法求E、r 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
实验原理 实验操作 注意事项
误差 分析 1.读数不准确和电表线性不良引起误差。 2．用图像法求E和r时，由于作图不准确造成误差。 3．实验时通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化。 4．若采用图甲电路，由于电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差值越大。其U－I图像如图丙所示。结论：E测＜E真，r测＜r真。 5．若采用图乙电路，由于电流表的分压作用造成误差，电流值越大，电流表的分压越多，对应的U真与U测的差值越大。其U－I图像如图丁所示。结论：E测＝E真，r测＞r真
关键能力提升
第
分
部
二
互动探究·考点精讲
考点一　教材原型实验
【典例1】　（2024·甘肃卷）精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有：电压表（量程1.5 V，内阻约为1.5 kΩ）、电流表（量程0.6 A）、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。
(1)考虑电流表内阻影响
①用图1所示电路测量电流表的内阻。从图2电压表和电流表读数可得电流表内阻RA＝______ Ω（结果保留两位有效数字）。
②用图3所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和RA表示。则干电池电动势E＝U＋____________（用I、r和RA表示）。
③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图4所示的U－I图像。则待测干电池电动势E＝________ V（结果保留三位有效数字）、内阻r＝______ Ω（结果保留一位小数）。
1.0
I(r＋RA)
1.40
1.0
(2)考虑电压表内阻影响该小组尝试用图5所示电路测量电压表内阻，但发现实验无法完成。原因是__。
A．电路设计会损坏仪器
B．滑动变阻器接法错误
C．电压太大无法读数
D．电流太小无法读数
【解析】　由于将电压表串联接在电路中，电压表内阻很大，电路中电流太小，故无法完成实验的原因是电流太小无法读数，故选D。
D
1．（2023·浙江6月选考）在“测量干电池的电动势和内阻”实验中：
对点演练
(1)部分连线如图甲所示，导线a端应连接到__（选填“A”“B”“C”或“D”）接线柱上。正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图乙所示，其示数为________ V。
解析：电压表测量的电压应为路端电压，开关应能控制电路，所以导线a端应连接到B处；干电池电动势约为1.5 V，电压表选择0～3 V量程，分度值为0.1 V，题图乙中电压表读数为1.20 V。
B
1.20
(2)测得的7组数据已标在如图丙所示U－I坐标系上，用作图法求干电池的电动势E＝________ V和内阻r＝________ Ω。（结果均保留两位小数）
解析：作出U－I图像如图所示。
根据闭合电路欧姆定律U＝E－Ir，
可知U－I图像纵轴截距为干电池的电动势，可得E＝1.50 V。
1.50
1.04
考点二　拓展创新实验
1．实验器材、数据获取上的创新
2.测量电池的电动势和内阻时，有时会遇到实验需要的电表没有给出，或者给出的电表的量程不符合要求，如果电表的内阻已知（或可以看成理想电表），可以利用定值电阻对电表进行改装。
【典例2】　某研究小组用实验测量水果电池的电动势和内阻，把铜片和锌片相隔约1 cm插入一个柠檬中，就可制成一个水果电池，查阅资料后得知该水果电池的电动势约为1 V，内阻约为5 000 Ω。
(1)该小组设计了如下两种测量方案，如图甲所示，为减小测量误差，应选用方案__（选填“一”或“二”）。
二
流表串联组成的等效电源的电动势和内阻，即测量值E2＝E真，r2＝r真＋RA。由题知r真≈5 000 Ω，则由方案一测得的电动势和内阻误差均较大，由方案二测得的电动势无系统误差，测得的电源内阻误差较小，故选用方案二。
100
0.88
(ⅲ)若考虑电流表的内阻，则水果电池电动势的测量值____（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
等于
2．某探究小组准备用图甲所示电路测量某电源的电动势和内阻，实验室准备的器材如下：
待测电源（电动势约2 V）；
电阻箱R（最大阻值为99.99 Ω）；
定值电阻R0（阻值为2.0 Ω）；
定值电阻R1（阻值为4.5 kΩ）；
电流表G（量程为400 μA，内阻Rg＝500 Ω）；
开关S，导线若干。
对点演练
(1)图甲中将定值电阻R1和电流表G串联，相当于把电流表G改装成了一个量程为__ V的电压表。
解析：由串联电路的特点可知，U＝Ig(R1＋Rg)＝400×10-6×(4 500＋500)V＝2 V。
(2)闭合开关，多次调节电阻箱，并记下电阻箱的阻值R和电流表G的示数I。
2
2.08（2.07～2.09均可）
(5)该实验测得的电动势E测与真实值E真相比，理论上E测__（选填“>”“<”或“＝”）E真。
解析：由以上分析可知本实验中电动势测量准确，即电动势的测量值等于电动势的真实值。
＝
3．某兴趣小组测量一电源的电动势（约3 V）和内阻，该小组在实验室找到的器材：电压表（量程0～1 V，内阻1 kΩ）、电阻箱（量程0～999.9 Ω）、定值电阻R1＝1 kΩ和R2＝2 kΩ、开关和若干导线。具体操作：设计如图甲所示的电路图，连接电路，闭合开关，调节电阻箱，记录多组电阻箱的阻值R和电压表的读数U。
(1)电路图中与电压表串联的电阻应是_____（选填“R1”或“R2”）。
R2
(2)根据实验电路图，用笔画线代替导线，完善图乙的实物电路图。
答案：见解析图
解析：电路图如图所示。
(3)实验得到的数据如下表所示：
答案：见解析图
(4)根据图丙，电源的电动势E＝________ V，电源的内阻r＝________ Ω。（结果均保留两位小数）
2.73
3.49
(5)某同学发现图丙右上方的点较为稀疏，打算在横坐标为0.3～0.4之间再加测一组数据，应将电阻箱阻值调为______（选填“1.0”“3.0”“5.0”或“7.0”）Ω再次测量。
3.0
课时作业53
第
分
部
三
1．（6分）（2024·北京卷）某兴趣小组利用铜片、锌片和橘子制作了水果电池，并用数字电压表（可视为理想电压表）和电阻箱测量水果电池的电动势E和内阻r，实验电路如图甲所示。连接电路后，闭合开关S，多次调节电阻箱的阻值R，记录电压表的读数U，绘出图像，如图乙所示，可得：该电池的电动势E＝______ V，内阻r＝______ kΩ。（结果均保留两位有效数字）
1.0
3.3
2．（12分）（2023·湖北卷）某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示电路，所用器材如下：
电压表（量程0～3 V，内阻很大）；
电流表（量程0～0.6 A）；
电阻箱（阻值0～999.9 Ω）；
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图甲，完成图乙中的实物图连线。
答案：见解析图
解析：实物图连线如图所示。
(2)调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U－I图像如图丙所示，则干电池的电动势为________ V（结果保留三位有效数字），内阻为__________________________________ Ω（结果保留两位有效数字）。
1.58
0.64（0.62～0.66均可）
2.5
(4)由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值____（选填“偏大”或“偏小”）。
偏小
3．（15分）（2022·天津卷）实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图甲所示实验电路，由测得的实验数据绘制成的U－I图像如图乙所示。
(1)图甲中的电路图为下图中的__（选填“A”或“B”）。
解析：通过观察题图甲中的实物图可知电压表接在电源两端，故电路图为B。
B
(2)如果实验中所用电表均视为理想电表，根据图乙得到该电池的电动势E＝______ V，内阻r＝______ Ω。
4.5
1.8
(3)实验后进行反思，发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图乙中重新绘制U－I图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将____，与纵坐标轴交点的数值将____。（两空均选填“变大”“变小”或“不变”）
不变
变大
故新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将不变，与纵坐标轴交点的数值将变大。
4．（12分）（2024·辽宁卷）某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表、电阻丝、定值电阻（阻值为R0）、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下：
①将电阻丝拉直固定，按照图甲连接电路，金属夹置于电阻丝的__（选填“A”或“B”）端。
②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L。
③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、L的值，作出图丙中图线Ⅰ。
A
④按照图乙将定值电阻接入电路，多次重复步骤②，再根据记录的若干组U、L的值，作出图丙中图线Ⅱ。
解析：①为了保护电路，闭合开关前，金属夹置于电阻丝的最大阻值处，由题图可知，应该置于A端。
(2)由图线得出纵轴截距为b，则待测电池的电动势E＝__。
5．（15分）一实验小组利用图甲所示的电路测量一电池的电动势E（约1.5 V）和内阻r（小于2 Ω）。图中电压表量程为1 V，内阻RV＝380.0 Ω；定值电阻R0＝20.0 Ω；电阻箱R，最大阻值为999.9 Ω；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：
(1)为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选________（选填“5.0”或“15.0”）Ω。
15.0
(2)闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U。
(5)通过图乙可得E＝________ V（结果保留两位小数），r＝______ Ω（结果保留一位小数）。
1.55
1.0
5