測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻學(xué)案#

1、電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題 (四)- 測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方法一、近六年全國新課標(biāo)高考物理實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)分析通過對 5 年全國卷的試卷分析，電學(xué)實(shí)驗(yàn)題是高頻考點(diǎn)，主要有“測電阻” 、“測電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻”、“電表的改裝”等等。關(guān)于電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量的方法的一些常用測量方法歸類分析：二、常用測量方法1利用電流表和電壓表來測量電路圖：有兩種連接方式，如圖1 所示電流表內(nèi)接法和如圖2 所示的電流表外接法。I 2U1I1U 2EU1I1rEI 2I1EU 2I 2 rU 1U 2rI1I 2原理： 閉合電路歐姆定律 EUIr ，改變外電阻 R，就能測得 U、I 的數(shù)據(jù)，利用兩組數(shù)據(jù)代入公式可求得E、r 的數(shù)值，但誤差

2、較大，通常利用多組數(shù)據(jù)作出 UI 圖象來求解。誤差：利用如圖 1 所示的電路測量時(shí)，r測rE測 E真；利用如圖 2 所示的電路測量時(shí)，真r測r真E測E真 。變式一：沒有電壓表，利用小量程的電流表和定值電阻改裝成電壓表。在測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中， 備有下列器材：干電池（電動(dòng)勢 E 約為 15V ，內(nèi)電阻 r 約為 10）；電流表 G（滿偏電流 30mA ，內(nèi)阻 Rg=10）；電流表 A（量程 0 06A ，內(nèi)阻約為 05）；滑動(dòng)變阻器 R（ 0 20， 10A）；滑動(dòng)變阻器 R（0100， 1A）；定值電阻R3=990；開關(guān)和導(dǎo)線若干。（1）為了能準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，也為了操作方便，

3、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是_。（填寫數(shù)字代號）（2）請畫出實(shí)驗(yàn)原理圖。word.解析：由閉合電路歐姆定律 E U Ir 可知，只要能測出兩組路端電壓和電流即可，但題目中只給出兩個(gè)電流表且其中一個(gè)電流表 G的內(nèi)阻已知，可以把內(nèi)阻已知的電流表和定值電阻 R3 串聯(lián)改裝成一個(gè)電壓表。為了減少誤差，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 R，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理圖如圖 4 所示。分別測兩組電流表G和 A 的讀數(shù)，則有：可得：，此方法能準(zhǔn)確地測量出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，無系統(tǒng)誤差。變式二：沒有電壓表，利用已知內(nèi)阻的電流表代替電壓表來測電壓。用一塊內(nèi)阻已知的電流表和一塊內(nèi)阻未知的電流表可以測量內(nèi)阻較大的電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，其電路原理圖如

4、圖 5 所示。設(shè) A 1 的內(nèi)電阻為 R0，假設(shè)兩電流表的總量程略大于所在回路的電流，若 S1 閉合， S2 斷開時(shí)，電流表 A 1 的示數(shù)為 I 1，則有：，若S12和，則有：閉合， S 閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為EI1'R0 (I 1'I 2' ) r ，聯(lián)立以上兩式可得電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻分別為：，此方法亦能準(zhǔn)確地測量出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，無系統(tǒng)誤差。2利用一只電流表和電阻箱來測量電路圖：如圖6 所示。1/A1IE I1R1I 1rE( R2R1)I1I2I1I 2E I2R2I 2rrI 2R2I1R1I 1I 2R /原理：由閉合電路歐姆定律 EI (R r )

5、。改變電阻箱的阻值R 就能得到 R、I 數(shù)據(jù)，利用兩組數(shù)據(jù)就能求得E、r，或利用多組數(shù)據(jù)作圖象來求解。word.誤差：真 r測r真E測E真3利用一只電壓表和電阻箱來測量電路圖：如圖 7 所示。1/V1U 1( R2R1)U1U 2UE U 1rE圖 7R1U1 R2 U 2R1E U 2U 2 rr(U 2U 1)R1R21 /1R2U 1R2U 2R1R原理：由閉合電路歐姆定律。改變電阻箱的阻值R 就能得到 R、U 數(shù)據(jù)，利用兩組數(shù)據(jù)就能求得E、r。但誤差較大，通常利用多組數(shù)據(jù)作出UI 圖象來求解。誤差： r測r真E測 E真三、練習(xí)鞏固(1) 、常用測量方法歸納 ( 填寫下表 )方法伏安法伏

6、阻法安阻法畫出電路原理表達(dá)式r測 _ r真r測 _ r真r測 _ r真r測 _ r真誤差E測 _ E真E測 _ E真E測 _ E真E測 _ E真(2) 、高考題分析(2013 全國卷 )23.（8 分）某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組利用圖 (a)所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢和電阻“ 1K ”擋內(nèi)部電路的總電阻。使用的器材有：多用電表；電壓表：里程 5V ，內(nèi)阻十幾千歐 ;滑動(dòng)變阻器：最大阻值5k導(dǎo)線若干。word.回答下列問題 :(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“1K ”擋，再將紅表筆和黑表筆，調(diào)零點(diǎn)(2)將圖 (a)中多用電表的紅表筆和（填“ 1”或“ 2）端相連，黑表筆連接另一端。(3)將滑動(dòng)變阻器的

7、滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使多角電表的示數(shù)如圖(b)所示，這時(shí)電壓表的示數(shù)如圖 (c)所示。多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為k和V 。(4)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時(shí)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0k和 4.00 V。從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為_k。(5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個(gè)無內(nèi)阻的電池、一個(gè)理想電流表和一個(gè)電阻串聯(lián)而成的電路，如圖 (d)所示。根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢為 _V，電阻“ 1K ”擋內(nèi)部電路的總電阻為 _k。請分析： 這道題你覺得應(yīng)該是在上面的哪種原理方法上來命題的？(2014 全國卷 )23.(9 分)利用如圖（

8、a）所示電路，可以測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：），電阻 R0（阻值為），電阻1 （阻值為），電待測電源，電阻箱 R（最大阻值 999.93.03.0R流表 A（量程為 299mA ，內(nèi)阻為 RA6.0），開關(guān) S。實(shí)驗(yàn)步驟如下：將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)S；多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù)I 和電阻箱相應(yīng)的阻值 R；以 1 為縱坐標(biāo)， R 為橫坐標(biāo)，作1R 圖線（用直線擬合）；II求出直線的斜率 k 和在縱軸上的截距 b。回答下列問題：（ 1）分別用 E 和 r 表示電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，則1I與 R 的關(guān)系式為 _。word.（ 2）實(shí)驗(yàn)得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，其中電阻 R

9、 3.0 時(shí)電流表的示數(shù)如圖（ b）所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表。答： _， _。R1.02.03.04.05.06.07.0/I /A0.1430.1250.1000.0910.0840.077I 1/A16.998.0010.011.011.913.0（ 3）在圖（ c）的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k =A1 1，截距 b=A 1 。（ 4）根據(jù)圖線求得電源電動(dòng)勢E = V ，內(nèi)阻 r =。請分析： 這道題你覺得應(yīng)該是在上面的哪種原理方法上來命題的？(3) 、模擬題練習(xí)1、現(xiàn)有一種特殊的電池，它的電動(dòng)勢 E 約為 9V ，內(nèi)阻 r 約為 40，已知該電池允許輸出的最大

10、電流為 50mA，為了測定這個(gè)電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖中電壓表的內(nèi)阻很大，對電路的影響可不考慮，R 為電阻箱，阻值范圍09999， R0 是定值電阻，可防止操作不當(dāng)損壞電池，起保護(hù)電路的作用。（ 1）實(shí)驗(yàn)室備有的定值電阻R0 有以下幾種規(guī)格：A10 2.5 WB100 1.0 WC 200 1.0 WD2000 5.0 W本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選哪一種規(guī)格？答 _。10.7U /V-1KR00.60.5ER0.4V0.3r10.2-2 -1/100.1R0 R甲024681012乙word.（ 2）該同學(xué)接入符合要求的R0 后，閉合開關(guān)K ，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電壓表的示

11、數(shù)，計(jì)錄多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖線。則根據(jù)該同學(xué)所作出的圖線可求得該電池的電動(dòng)勢E 為_V，內(nèi)阻 r 為_。2、在測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材： A 干電池 (電動(dòng)勢約為 1.5 V，內(nèi)阻小于 1.5 ) B電流表 G(滿偏電流 2 mA，內(nèi)阻 10 )C電流表 A(0 0.6 A，內(nèi)阻約 0.1)D滑動(dòng)變阻器 R1(020 ，10 A)E滑動(dòng)變阻器 R2(0100 ，1 A)F定值電阻 R3990 G開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)為方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_(填寫序號 )(2)請?jiān)谒o虛線框內(nèi)畫出利用本題提供的器材所設(shè)計(jì)的測量電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路原理

12、圖(3)某同學(xué)根據(jù)他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)測出了6 組 I1(電流表 G 的示數(shù) )和 I2 電流表A的示數(shù)，請?jiān)谌鐖D所示的坐標(biāo)紙()上作出 I1 和 I2 的關(guān)系圖線 .序號123456I1/mA1.401.361.351.281.201.07I2/A0.100.150.230.250.350.50(4)根據(jù)圖線可得，被測電池的電動(dòng)勢為_V，內(nèi)阻為 _.3、根據(jù)閉合電路歐姆定律，用圖所示電路可以測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻圖中0兩端的對應(yīng)R電壓為 U12，對所測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就可以實(shí)現(xiàn)測量目的根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在1 R坐標(biāo)U12系中描出坐標(biāo)點(diǎn)，如圖所示已知R0150 ，請完成以下數(shù)據(jù)分析和處理word.(

13、1)圖中電阻為 _的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)剔除；(2)在坐標(biāo)紙上畫出1 R 關(guān)系圖線；U1211(3)圖線的斜率是 _(V·)，由此可得電池電動(dòng)勢E _V.4、 (1)某同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為 _cm和_mm.(2)某研究性學(xué)習(xí)小組利用伏安法測定某一電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)原理如圖甲所示，其中，虛線框內(nèi)為用靈敏電流計(jì) G 改裝的電流表 A ，V 為標(biāo)準(zhǔn)電壓表， E 為待測電池組， S 為開關(guān)， R 為滑動(dòng)變阻器， R0 是標(biāo)稱值為 4.0 的定值電阻已知靈敏電流計(jì) G 的滿偏電流 Ig100 A ，內(nèi)阻 r g 2.0 k，若要改裝后的電流

14、表滿偏電流為 200 mA，應(yīng)并聯(lián)一只阻值為 _(保留一位小數(shù) )的定值電阻 R1；根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙連接成完整電路；word.甲乙某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下表所示：測量次數(shù)12345678電壓表 V 讀數(shù)5.265.165.044.944.834.714.594.46U /V改裝表 A 讀數(shù)20406080100120140160I/mA該小組借鑒“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中計(jì)算加速度的方法(逐差法 )，計(jì)算出電池組的內(nèi)阻 r _(保留兩位小數(shù) )；為減小偶然誤差，逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點(diǎn)是_該小組在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為探究圖甲電路中各元器件的實(shí)際阻值對測量結(jié)果的影響，用一

15、已知電動(dòng)勢和內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)電池組，通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn)：電動(dòng)勢的測量值與已知值幾乎相同，但內(nèi)阻的測量值總是偏大若測量過程無誤，則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因是_(填選項(xiàng)前的字母 )A 電壓表內(nèi)阻的影響B(tài)滑動(dòng)變阻器的最大阻值偏小CR1 的實(shí)際阻值比計(jì)算值偏小DR0 的實(shí)際阻值比標(biāo)稱值偏大word.(2) 、高考題分析答案(2013 全國卷 )(2014 全國卷 )參考答案：（1） 1 RARB R1RARA R1 r R0IER1ER1或：13 R3 5rIEE12。（ 2）0.110， 9.09（ 3） k= 1.0 A1 1 ，截距 b= 6.0 A1 。（ 4） E= 3.0 V,內(nèi)阻 r=

16、 1.0。(3) 、模擬題練習(xí)答案1、（共 7 分）（ 1）C（ 3 分），（ 2） 10（ 2 分）、 41.7（2 分）2、解析： (1)為了便于調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器的阻值不能太大，選擇D 比較合適 (2) 由于沒有電壓表，給定的電流表 G 可與定值電阻 R33串聯(lián)作電壓表使用； (3) 根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)跡即可； (4)電流表 G 的示數(shù)與定值電阻 R 和電流表G 的內(nèi)阻之和的乘積表示路端電壓，所以 I1 I2 圖線的縱截距與R3 與電流表 G 的內(nèi)阻之和的乘積即為電池的電動(dòng)勢 E 1.48× 103× (990 10)V 1.48 V ； I1 I 2 圖線的斜率的絕對值與R

17、3 和 rG 之和的乘積即為電池的內(nèi)阻rI1 | I2|× (R3 r G) 0.80 .答案： (1)D(2) 如圖甲所示(3)如圖乙所示(4)1.48(1.47 1.49)0.80(0.70 0.90)word.如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除word.3、解析：（ 1）80.0 在圖線以外較遠(yuǎn)，故應(yīng)剔除。（2）連線時(shí)應(yīng)使圖線過盡量多的點(diǎn)。（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律有ExU12 (R0 r XR) ，有R011R1( R0r X ) ，由圖線求的斜率是U12R0EXR0 EX0.00444，由公式求的斜率是1，求得電動(dòng)勢為1.50V 。R0 EX4、 (1)60.104.20(2) 1.0

18、如圖所示 1.66充分利用已測得的數(shù)據(jù)CD解析 金屬桿的長度通過毫米刻度尺讀出來，毫米刻度尺讀數(shù)時(shí)要讀到最小刻度的下一位，即要有估讀數(shù)位，如圖甲所示，讀數(shù)為60.10 cm，其中最后一個(gè)“0”為估讀數(shù)；金屬桿的直徑通過游標(biāo)卡尺讀出來，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)尺的讀數(shù)，注意沒有估讀，如圖乙所示，讀數(shù)為：4 mm10× 0.02 mm 4.20 mm.R1 Igrg 100× 106×2.0×103解析 由串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)可得： 3 100× 106 1.0 ；I A I g200× 10 從電源正極出發(fā)，沿電流的流向依次連線，注意電流要由兩電表的正接線柱流入，由負(fù)接線柱流出；U152 U63748 E U I(r 內(nèi) R0U I(r內(nèi) R0)，所以 (r內(nèi) R0)U UUUUU U)，則I516 I27I384I IIII I（ U1234）（