专题突破 专题8 第25课时　电学实验(2)——以闭合电路欧姆定律为核心的实验.docx

1、第25课时电学实验(2)以闭合电路欧姆定律为核心的实验命题角度(1)测定电源的电动势和内阻；(2)练习使用多用电表高考题型1测定电源的电动势和内阻测量电源电动势和内阻的方法及误差分析(1)伏安法方案电流表内接电流表外接电路图误差来源电压表的分流电流表的分压真实值和测量值的关系I真I测U真U测IRA图象误差分析E测E真，r测r真 (r测rRA)(2)伏阻法和安阻法方案伏阻法安阻法原理EU rEIRIr电路图关系式R图象误差分析E测E真；r测r真(r测rRA)例1(2020山东卷14)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

2、：干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 )；电压表V(量程3 V，内阻约3 k)；电流表A(量程0.6 A，内阻约1 )；滑动变阻器R(最大阻值为20 )；定值电阻R1(阻值2 )；定值电阻R2(阻值5 )；开关一个，导线若干(1)该小组按照图1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UI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_(单选，填正确答案标号)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电流表内阻较小图1(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，

3、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序号1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52请根据实验数据，回答以下问题：图2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UI图像图2根据实验数据可知，所选的定值电阻为_(填“R1”或“R2”)用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图3所示实物图连接成完整电路图3答案(1)B(2)见解析图(a)R1见解析图(c)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干电池内阻，选项B正确(2)根据数据

4、描点并连成一条直线，如图(a)所示由图像可知E1.55 V，U0时I0.59 A，故r2.63 ，由于2 r7.5 因此电阻箱接入电路的电阻值选15.0 .(3)由闭合电路的欧姆定律可得EU(Rr)化简可得Rr(5)由上面公式可得k，rb由R图像计算可得k0.034 V1延长图线，得到图线与纵轴的交点为0.85 V1，则有0.85 V1(V1)代入可得E1.55 V，r1.0 .(6)如果电压表为理想电压表，则可有R则此时E因此误差为100%5%.高考题型2练习使用多用电表1欧姆表内部构造和原理图8(1)欧姆表内部电路简化如图8.(2)多用电表测电阻阻值的原理：闭合电路欧姆定律红、黑表笔短接，

5、进行欧姆调零时，指针满偏，有Ig；当红、黑表笔之间接有未知电阻Rx时，有I，故每一个未知电阻都对应一个电流值I.我们在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值，所测电阻Rx即可从表盘上直接读出由于I与R是非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处当RxRgRr时，I，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻2多用电表的读数及使用(1)电流的流向电流从多用电表的“”插孔(红表笔)流入，从“”插孔(黑表笔)流出，即“红进黑出”(2)“机械零点”与“欧姆零点”“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻

6、刻度“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮(3)倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，应使指针位于表盘中间附近，若指针偏角过大，则说明所测电阻偏小，应换用小倍率(4)使用欧姆表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，读数之后要乘以倍率例4(2019全国卷23)某同学欲将内阻为98.5 、量程为100 A的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 k刻度正好对应电流表表盘的50 A刻度可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 k)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 )，滑动变阻器R2(最大阻值500 )，电阻箱(099 999.9 )，干电池(E1.5 V，r1.5 )，红、黑表笔和导线若干图

7、9(1)欧姆表设计将图9中的实物连线组成欧姆表欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为_ ；滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”)(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图10所示表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为_、_.图10(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向_ k处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图11所示，则电阻箱接入的阻值为_ .图11答案(1)如图所示900R1(2)455(3)035 000.0解析(1)由

8、题知当两表笔间接入15 k的电阻时，电流表示数为50 A，由闭合电路欧姆定律有，代入数据解得R900 ，所以滑动变阻器选择R1.(2)欧姆表的内阻RgRgrR0R15 k，当电流为25 A时，有，可得Rx45 k；当电流为75 A时，有，可得Rx5 k.(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 k处题图中电阻箱读数为35 000.0 .例5(2017全国卷23)图12(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 A，内阻为480 .虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连该多用电

9、表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA 挡，欧姆100 挡图12(1)图(a)中的A端与_(填“红”或“黑”)表笔相连接(2)关于R6的使用，下列说法正确的是_(填正确答案标号)A在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1R2_，R4_.(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为_；若此时B端是与“3”相连的，则

10、读数为_；若此时B端是与“5”相连的，则读数为_(结果均保留3位有效数字)答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA1.10 k2.95 V解析(1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑表笔相连接(2)在使用多用电表之前，调整表头指针定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误(3)根据题给条件可知，当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的

11、电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，解得R1R2160 .当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联后的总电阻为120 ，两端电压为0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4两端电压为0.88 V，则R4电阻为880 .(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为2.5 mA，读数为1.47 mA.若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11100 1.10 k.若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.95

12、V.1(2021江西南昌市新建区第一中学高三模拟)某学习小组将两个不同金属电极插入一个橙子做成一个“橙子电池”，他们查阅资料得知“水果电池”的电动势约1 V、内阻约几百欧实验室有以下器材：电压表V(量程3 V，内阻约为3 k)；毫安表A(量程为01.0 mA，内阻为50 )；滑动变阻器R1(阻值050 )；滑动变阻器R2(阻值03 000 )；导线和开关为了尽可能准确测定这个“橙子电池”的电动势和内阻(1)图13两个测量电路图应选_(填“甲”或“乙”)图13(2)滑动变阻器应选_(填“R1”或“R2”)(3)该小组实验时记录的数据如下表U/V0.750.680.600.530.45I/mA0.

13、300.400.500.600.70请在图14坐标系中描点并作出UI图线；根据图线求出这个“橙子电池”的电动势为_ V，内阻为_ .图14答案(1)甲(2)R2(3)见解析图0.98703解析(1)“橙子电池”的内阻较大，若采用乙图，电压表的分流比较明显，干路电流的误差较大，而甲图测量的内阻相当于电流表的电阻和电源的内阻的和，但是电流表的内阻已知，故选甲；(2)毫安表满偏时，电路的总电阻R1 000 ，若选择R1，则变化范围很小，为测多组实验数据，故滑动变阻器选择R2；(3)UI图线如图所示图线的纵轴截距即为电动势E0.98 V，图线的斜率的绝对值|k|Rgr 753 ，解得r703 .2(2

14、021湖北宜昌市高三联考)小明想利用多用电表和一粗细均匀的铅笔芯测一节干电池的电动势和内电阻，实验步骤如下：(1)将多用电表调至欧姆“1”挡，调零后，测量该铅笔芯的电阻，指针指示如图15甲所示，则该铅笔芯的电阻R为_ ；(2)将多用电表调至合适的直流电流挡(该挡内阻较小)，按如图乙连接电路；(3)用刻度尺测得铅笔芯连入电路的总长度为L；(4)多次改变铅笔芯接入电路中PN的长度x，并记录相对应的电表读数；(5)在坐标纸上画出x图象如图丙所示，已知该图象的斜率为k，纵轴截距为b，由图象可知，该干电池的电动势E_，内电阻r_；(本问结果均用题中所给字母表示)(6)若不考虑测量中的偶然误差，从实验原理

15、上看，该方法测得的干电池的电动势_(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测得的内电阻_(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，产生的原因是_图15答案(1)8.0(5)(6)等于大于电流表的分压作用解析(1)铅笔芯的电阻R8.01 8.0 (5)由题图丙得kxb，又I，联立解得E，r(6)若不考虑测量中的偶然误差，则有kxb，又I，联立解得E，rRA，所以该方法测得的干电池的电动势等于真实值，测得的内电阻大于真实值，产生的原因是电流表的分压作用专题强化练保分基础练1(2021黑龙江哈尔滨三中模拟)某物理兴趣小组想测量电池组的电动势和内阻已知待测电池组由两节干电池组成(电动势约为3 V，内阻约

16、为3 )在实验室中，同学们找到了如下器材：A电流表A(量程00.6 A，内阻约为0.1 )；B微安表G(量程0300 A，内阻为500 )；C滑动变阻器 R1(020 )；D滑动变阻器 R2(01 k)；E电阻箱R(09 999.9 )；F开关、导线若干(1)小组同学先利用电阻箱R将微安表G改装成量程为3 V的电压表，电阻箱R应调为_；(2)完成改装后，小组同学采用了如图1甲所示电路进行实验，其中滑动变阻器R应该选取_(选填“R1”或“R2”)；图1(3)移动滑动变阻器的滑片，获得多组电流表A的示数I1和微安表G的示数I2，小组同学作出的I2I1图象如图乙所示，则待测电源的电动势E_ V、内阻

17、r_ (结果均保留两位小数)答案(1)9 500(2)R1(3)2.803.26解析(1)由部分电路欧姆定律得RRG，代入数据解得R9 500 ；(2)因电流表的量程为00.6 A，选用R1即可保证A不被烧坏，而R2的阻值太大，不便于调节；(3)路端电压UI2(RGR)，由闭合电路欧姆定律有EU(I1I2)r，整理得EI2(RGR)(I1I2)r，则I2，对应I2I1图象有2.8104，解得E2.80 V，r3.26 2(2021广东广州市一模)某同学为了制作一个简易台灯：先将电源、开关、小灯泡和滑动变阻器连成图2甲所示的电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡达到合适亮度；然后用图乙所

18、示的多用电表测量滑动变阻器接入电路的阻值，以便用定值电阻代替滑动变阻器完成制作图2请完成相关实验步骤(多用电表已机械调零，小灯泡仍在发光)：(1)预估：根据滑动变阻器的最大阻值及滑片位置，估计接入电路的阻值约20 ；(2)选挡：将_(选填“K”“S”或“T”)旋转到_位置；(3)调零：将红、黑表笔分别插入“”“”插孔，短接红、黑表笔，旋转_(选填“K”“S”或“T”)，使指针_；(4)测量：_；将黑表笔与滑动变阻器金属杆上的接线柱接触，红表笔与滑动变阻器的接线柱_(选填“a”“b”“c”或“d”)接触多用电表的指针位置如图丙，其读数为_ .答案(2)K1(3)T对准欧姆“0”(零)刻度线(4)

19、断开电路开关(或将滑动变阻器从电路中拆离)a18.0(17.918.2均可)解析(2)选挡：因电阻约为20 ，则将选择开关K旋转到1位置；(3)调零：将红、黑表笔分别插入“”“”插孔，短接红、黑表笔，旋转T，使指针对准欧姆“0”(零)刻度线；(4)测量：断开电路开关(或将滑动变阻器从电路中拆离)；将黑表笔与滑动变阻器金属杆上的接线柱接触，红表笔与滑动变阻器的接线柱a接触多用电表的指针位置如题图丙，其读数为18.0 .3(2020青海省模拟)如图3所示为某同学测量电源的电动势和内阻的电路图其中包括电源E，开关S1和S2，电阻箱R，电流表A，保护电阻Rx.该同学进行了如下实验步骤：图3(1)将电阻

20、箱的阻值调到合适的数值，闭合S1、S2，读出电流表示数为I，电阻箱读数为9.5 ，断开S2，调节电阻箱的阻值，使电流表示数仍为I，此时电阻箱读数为4.5 .则保护电阻的阻值Rx_ .(结果保留两位有效数字)(2)S2断开，S1闭合，调节R，得到多组R和I的数值，并画出R图象，如图4所示，由图象可得，电源电动势E_ V，内阻r_ .(结果均保留两位有效数字)图4(3)本实验中，内阻的测量值_(填“大于”或“小于”)真实值，原因是_答案(1)5.0(2)3.02.2(3)大于电流表也有内阻解析(1)由题意可知，闭合S1和S2时只有电阻箱接入电路，闭合S1、断开S2时，电阻箱与Rx串联接入电路，两种

21、情况下电路电流相等，由欧姆定律可知，两种情况下电路总电阻相等，所以保护电阻的阻值Rx9.5 4.5 5.0 (2)根据闭合电路的欧姆定律可得，EI(RRxr)，整理可得R，可见R图象的斜率k，纵截距b，结合图象中的数据可得E3.0 V，r2.2 .(3)本实验中，内阻的测量值大于真实值，原因是电流表也有内阻，测量值等于电源内阻和电流表内阻之和争分提能练4(2021安徽省高三二模)某课外兴趣小组想利用如图5甲所示电路测量电阻Rx的阻值和一节电池的电动势与内阻，除待测电池和待测电阻外还备有如下器材：电压表V1：量程为500 mV，内阻为1 k电压表V2：量程为2 V，内阻为2 k电压表V3：量程为

22、5 V，内阻为5 k电阻箱R开关、导线若干图5(1)为了较准确地测定Rx的电阻值、电池的电动势和内阻，在三个电压表中选择一个合适的电压表是_(填入所给器材符号)(2)根据图甲的电路图连接好电路后，测定电阻Rx时主要进行了两步实验第1步：闭合S1和S3，断开S2，记录电压表示数U1；第2步：闭合S1和S2，断开S3，调节电阻箱R的阻值，使电压表示数仍为U1，此时电阻箱R的相应读数如图乙所示，则被测电阻Rx的电阻值为_ .(3)闭合S1和S2，断开S3，通过多次改变电阻箱R的阻值，记录R的值和对应的电压表示数U，画出U随变化的图线为直线，如图丙所示，则待测电池电动势为_ V，内阻为_ ；从实验原理

23、来看，实验测量值与真实值相比较，电动势的测量值_，内阻的测量值_(后两空填“偏大”“偏小”或“不变”)答案(1)V2(2)62.0(3)1.61(1.591.63均可)1.24(1.221.26均可)偏小偏小解析(1)根据电池的电动势可知，电压表选V2量程最合适；(2)R接入电路和Rx接入电路，效果相同，所以RxR，由题图乙可知，电阻箱的阻值为R(61021) 62.0 (3)由闭合电路欧姆定律EUr，得UEr，U图线与纵轴交点为1.61 V，故E1.61 V，由图线的斜率的绝对值表示待测电池的内阻r，则r|1.24 ，由于电压表的分流作用，考虑误差后的函数式为UE，所以纵截距为E，斜率的绝对

24、值为，测量值均偏小5某同学用如图6甲所示的电路测量某电池组的电动势E和内阻r，R为电阻箱电池组的工作电流不宜超过0.5 A，实验室提供的器材有：电压表(量程03 V，内阻约3 k)；电阻箱(阻值范围0999.9 )；开关、导线若干(1)请根据图甲的电路图在图乙中画出连线，将器材连接成实验电路(2)实验时，改变电阻箱R的值，记录电压表的示数U，得到若干组R、U的数据根据实验数据绘出如图丙所示的图线，由图象得出电池组的电动势E_V，内阻r_.(保留三位有效数字)图6(3)关于这个实验中存在的误差以及减小误差的各种方法，下列说法正确的是_A电压表的分流作用引起的误差属于偶然误差B该同学读电压表读数引

25、起的误差属于系统误差C本实验用图象法处理数据可以减小偶然误差D如果将电压表的内阻计算在内就可以减小系统误差答案(1)见解析图(2)2.86(2.852.87均可)6.07(6.066.08均可)(3)CD解析(1)如图所示：(2)根据闭合电路欧姆定律：EUr，则，所以图象的纵截距为0.35，解得：E2.86 V，斜率为2.125，解得：r6.07 .(3)电压表的分流作用引起的误差属于系统误差，故A错误该同学读电压表读数引起的误差属于偶然误差，故B项错误图象法处理数据可以减小偶然误差，故C项正确电压表的内阻计算在内可以减小系统误差，故D项正确6在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，实验室提供了

26、下列实验器材：A干电池两节，每节电动势约为1.5 V，内阻约几欧姆B电压表V1、V2，量程均为03 V，内阻约为3 kC电流表，量程为00.6 A，内阻小于1 D定值电阻R0，阻值为5 E滑动变阻器R，最大阻值为20 F开关和导线若干图7两位同学分别选用了上述部分实验器材设计了甲、乙两种实验电路(1)一同学利用如图7甲所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组U1、I数据，并画出U1I图象，求出电动势和内阻这种方案测得的电动势和内阻均偏小，产生该误差的原因是_，这种误差属于_(填“系统误差”或“偶然误差”)(2)另一同学利用如图乙所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组U1和U2的数据，描绘出U1U2图象如图丙所示，图线斜率为k，在纵轴上的截距为a，则电源的电动势E_，内阻r_.(均用k、a、R0表示)答案(1)电压表的分流系统误差(2)解析(1)误差主要来源于电压表的分流作用，使流过内阻的电流不等于流过电流表的电流，这种误差属于系统设计方面的误差，因此属于系统误差(2)U1rE则U1U2故k，a解得E，r.