2013屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 7.5 實(shí)驗(yàn)九 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 新人教版

1、第5講實(shí)驗(yàn)九測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻注意事項(xiàng)1選用舊電池：為了使電路的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過(guò)一段時(shí)間的1號(hào)干電池2電流不要過(guò)大，讀數(shù)要快：干電池在大電流放電時(shí)，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過(guò)0.3 A，短時(shí)間放電不宜超過(guò)0.5 A因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過(guò)大，讀電表要快，每次讀完立即斷電3計(jì)算法求E、r：要測(cè)出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時(shí)，要將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組、第2和第5為一組、第3和第6為一組，分別解出E、r值再求平均值4合理選擇標(biāo)度：干電池內(nèi)阻較小時(shí)，U的變化較小，此時(shí)，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)

2、如圖751(甲)所示的狀況，使下部大面積空間得不到利用為此，可使縱坐標(biāo)不從零開(kāi)始而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開(kāi)始(橫坐標(biāo)I必須從零開(kāi)始)，如圖751(乙)所示，并且把縱坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流而圖線與縱軸的截距仍為電動(dòng)勢(shì)要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用r計(jì)算出電池的內(nèi)阻r.圖751考查伏安法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻圖752【例1】 某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖752所示電路測(cè)定一節(jié)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，備有下列器材：待測(cè)電池，電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V(小于1.5 V)電流表，量程3 mA電流表，量程0.6 A電壓表，量程1.5 V電壓表，量程3 V滑動(dòng)變阻器，020

3、 開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干(1)請(qǐng)選擇實(shí)驗(yàn)中需要的器材_(填標(biāo)號(hào))(2)按電路圖將實(shí)物(如圖753所示)連接起來(lái)(3)小組由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的U­I圖象如圖754所示，由圖象可求得電源電動(dòng)勢(shì)為_(kāi) V，內(nèi)電阻為_(kāi) .圖753圖754解析(1)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的原理以及特點(diǎn)，所選器材是；(2)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖時(shí)，一定要看清電路的結(jié)構(gòu)，滑動(dòng)變阻器的接線柱所在的位置，注意導(dǎo)線不能交叉；(3)電源的電動(dòng)勢(shì)是縱軸截距1.45 V，內(nèi)電阻r 2.9 .答案(1)(2)如圖所示(3)1.452.9考查實(shí)驗(yàn)的知識(shí)遷移(其他方法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻)圖755(1)用一個(gè)電流表和電阻箱測(cè)量電路如圖755所示，測(cè)量原理

4、為：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此種方法使測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)無(wú)偏差，但內(nèi)阻偏大圖756(2)用一個(gè)電壓表和電阻箱測(cè)量電路如圖756所示，測(cè)量原理為：EU1r，EU2r，由此可求出r和E，此種方法測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均偏小【例2】 小明要測(cè)定一電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，實(shí)驗(yàn)器材有：一只DIS電流傳感器(可視為理想電流表，測(cè)得的電流用I表示)，一只電阻箱(阻值用R表示)，一只開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖757甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和采集數(shù)據(jù)甲乙丙圖757(1)小明設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)的原理表達(dá)式是_(用E、r、I、R表示)；(2)小明在閉合開(kāi)關(guān)之前，應(yīng)先將電阻箱阻值調(diào)至_(選填“最大值”、

5、“最小值”或“任意值”)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將電阻箱調(diào)至圖757乙所示位置，則此時(shí)電阻箱接入電路的阻值為_(kāi)；(3)小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集到的數(shù)據(jù)作出如圖757丙所示的R圖象，則由圖象求得，該電源的電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)阻r_(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解析(1)在閉合電路中，E、I、R、r幾個(gè)量之間的關(guān)系是EI(Rr)(2)為了整個(gè)電路的安全，所以開(kāi)始電流要小，即電阻箱電阻調(diào)到最大值；題圖乙電阻箱讀數(shù)為25 .(3)根據(jù)EI(Rr)，推出，再結(jié)合R圖象可知：圖線的斜率為，截距為，解得E6.0 V(5.86.2均可)，r2.4 (2.32.5均可)答案(1)EI(Rr)(2)最大值25(3)6.0(5.86.2均

6、可)2.4(2.32.5均可)【例3】 兩位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中利用如圖758(a)所示的電路測(cè)定值電阻R0、電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)時(shí)，一個(gè)同學(xué)記錄的是電流表A和電壓表V1的測(cè)量數(shù)據(jù)，另一位同學(xué)記錄的是電流表A和電壓表V2的測(cè)量數(shù)據(jù)并根據(jù)數(shù)據(jù)描繪了如圖758(b)所示的兩條U­I圖線回答下列問(wèn)題：圖758(1)根據(jù)甲、乙兩同學(xué)描繪的圖線，可知()A甲同學(xué)是根據(jù)電壓表V1和電流表A的數(shù)據(jù)B甲同學(xué)是根據(jù)電壓表V2和電流表A的數(shù)據(jù)C乙同學(xué)是根據(jù)電壓表V1和電流表A的數(shù)據(jù)D乙同學(xué)是根據(jù)電壓表V2和電流表A的數(shù)據(jù)(2)圖象中兩直線的交點(diǎn)表示的物理意義是()

7、A滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最右端B電源的輸出功率最大C定值電阻R0上消耗的功率為0.5 WD電源的效率達(dá)到最大值(3)根據(jù)圖758(b)，可以求出定值電阻R0_，電源電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)電阻r_.(4)該電路中電流表的讀數(shù)能否達(dá)到0.6 A，試說(shuō)明理由解析(1)從電路連接可以看出，電流表A的讀數(shù)增大時(shí)，電壓表V1的讀數(shù)減小，電壓表V2的讀數(shù)增大甲同學(xué)是根據(jù)電壓表V1和電流表A的數(shù)據(jù)繪制圖象的，B錯(cuò)誤；A正確；乙同學(xué)是根據(jù)電壓表V2和電流表A的數(shù)據(jù)繪制圖象的，C錯(cuò)誤，D正確(2)圖象中兩直線的交點(diǎn)表示電壓表V1的讀數(shù)與電壓表V2的讀數(shù)相等，即滑動(dòng)變阻器的阻值為0，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最左

8、端，A錯(cuò)誤；從圖象可以得出電阻R0的阻值大于電源的內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器的阻值減小，電源的輸出功率增大，兩直線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)滑動(dòng)變阻器的阻值為0，即電源的輸出功率最大，B正確；定值電阻R0消耗的功率為：PU2I1.0×0.5 W0.5 W，C正確；電源的效率為：，U越大，效率越大，D錯(cuò)誤(3)從圖象可以得出定值電阻R0的阻值為：R0 2.0 ；從甲同學(xué)的圖象可以得出圖象在U軸上的截距為1.50 V，即電源的電動(dòng)勢(shì)為1.50 V，圖象斜率的絕對(duì)值為：k1.0，即電源的內(nèi)電阻為r1.0 .(4)該電路中的電流為：I，當(dāng)R最小時(shí)，電流最大，最大值為：Im A0.5 A，故該電路中電流表的讀數(shù)不能達(dá)到

9、0.6 A.答案(1)AD(2)BC(3)2.01.501.0(4)見(jiàn)解析1用電壓表、電流表測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)采用的是下列_電路圖某同學(xué)將和測(cè)得的數(shù)值逐一描繪在坐標(biāo)紙上，再根據(jù)這些點(diǎn)分別畫(huà)出了圖線a與b，如圖759所示，你認(rèn)為比較合理的是圖線_(填“a”或“b”)圖759根據(jù)該圖線得到電源電動(dòng)勢(shì)的大小是_V；內(nèi)阻是_(結(jié)果保留兩位小數(shù))解析測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，原理是閉合電路的歐姆定律，電壓表要測(cè)量路端電壓，電流表要測(cè)電路中的總電流，所以AB項(xiàng)錯(cuò)誤；為了使內(nèi)電阻測(cè)量準(zhǔn)確，電流表要采用內(nèi)接法，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確描出點(diǎn)后應(yīng)用直線把各點(diǎn)連接起來(lái)，所以選a.利用圖象縱軸上的截距

10、求得電動(dòng)勢(shì)為1.44 V，曲線的斜率絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻值，約在0.860.91 之間答案Da1.431.460.91(0.860.98都算對(duì))2某同學(xué)用伏安法測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，現(xiàn)備有下列器材：A被測(cè)干電池一節(jié)B電流表：量程00.6 A，內(nèi)阻0.1 C電流表：量程03 A，內(nèi)阻0.024 D電壓表：量程03 V，內(nèi)阻未知E電壓表：量程015 V，內(nèi)阻未知F滑動(dòng)變阻器：010 ，2 AG滑動(dòng)變阻器：0100 ，1 AH開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干在伏安法測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測(cè)量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(1)在上述器材

11、中請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模篲(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)；(2)在圖7510(a)方框中畫(huà)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路圖；圖7510(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖7510(b)所示的U­I圖象，則在修正了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差后，干電池的電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)電阻r_ .答案(1)ABDFH(2)如圖(3)1.51圖75113(2012·廣東韶關(guān)調(diào)研)某同學(xué)要測(cè)量一節(jié)舊電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)器材僅有一個(gè)電流表、一個(gè)電阻箱、一個(gè)開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干，該同學(xué)按如圖7511所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示.實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345R()4.010.016.022.028.0I(A)1.000.500.340

12、.250.201/I(A1)1.02.02.94.05.0(1)若利用圖象確定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，則應(yīng)作_(填“R­I”或“R­”)圖象；(2)利用測(cè)得的數(shù)據(jù)在圖7512中畫(huà)出適當(dāng)?shù)膱D象；(3)由圖象可知，該電池的電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)阻r_；圖7512(4)利用該實(shí)驗(yàn)電路測(cè)出的電動(dòng)勢(shì)E測(cè)和內(nèi)阻r測(cè)與真實(shí)值E真和r真相比，理論上E測(cè)_E真，r測(cè)_r真(填“>”“<”或“”)解析本題是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，考查測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、誤差分析(1)EIRIr，Rr，由于R與成線性關(guān)系，應(yīng)作R圖象(3)圖象與縱軸的交點(diǎn)為電源的內(nèi)電阻的負(fù)值圖象的斜率為電源的電動(dòng)勢(shì)(4)由于

13、可解得r測(cè)r真RA>r真，E測(cè)E真答案(1)R(2)如圖所示(3)6.0(5.86.2都可以)20(1.82.2都可以)(4)>4為了測(cè)量由兩節(jié)干電池組成的電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖7513甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，其中R為電阻箱，R05 為保護(hù)電阻(1)按照?qǐng)D甲所示的電路圖，某同學(xué)已經(jīng)在圖乙所示電路中完成部分導(dǎo)線的連接，請(qǐng)你完成余下導(dǎo)線的連接圖7513圖7514(2)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，再閉合開(kāi)關(guān)S，讀取并記錄電壓表的示數(shù)及電阻箱接入電路中的阻值多次重復(fù)上述操作，可得到多組電壓值U及電阻值R，并以為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)，畫(huà)出的關(guān)系圖線(該圖線為一直線)，如圖7514

14、所示由圖線可求得電池組的電動(dòng)勢(shì)E_V，內(nèi)阻r_.(保留兩位有效數(shù)字)(3)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是_.解析(1)對(duì)電路圖的連接按照一定的順序進(jìn)行，先串后并，從R0的左端連接電阻箱R的一個(gè)接線柱，另一個(gè)接線柱和電池組的負(fù)極相連，電壓表并在R兩端，連接電壓表的“”和“3”兩個(gè)接線柱；(2)對(duì)電路圖甲圖由閉合電路歐姆定律得：E(rR0R)，整理得到·，利用丙圖中直線與縱軸的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)求得E，并保留兩位有效數(shù)字即為2.9，還可以得到圖線的斜率，即可得到電池內(nèi)電阻r為1.1；(3)由甲圖可以知道該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因在于電壓表的分流作用，造成流過(guò)電阻箱的電流比流過(guò)電池組的電流小答案(1)

15、如圖所示(2)2.91.1(或1.2)(3)電壓表的分流作用造成流過(guò)電阻箱的電流總是比電池實(shí)際輸出電流小(說(shuō)出電壓表的分流作用即可)5(2011·四川卷，22(2)為測(cè)量一電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻(1)在下列三個(gè)電壓表中選一個(gè)改裝成量程為9 V的電壓表A量程為1 V、內(nèi)阻大約為1 k的電壓表V1 B量程為2 V、內(nèi)阻大約為2 k的電壓表V2 C量程為3 V、內(nèi)阻為3 k的電壓表V3 選擇電壓表_串聯(lián)_k的電阻可以改裝成量程為9 V的電壓表(2)利用一個(gè)電阻箱、一只開(kāi)關(guān)、若干導(dǎo)線和改裝好的電壓表(此表用符號(hào)V1 、V2 或V3 與一個(gè)電阻串聯(lián)來(lái)表示，且可視為理想電壓表)，在虛線框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理電路圖(3)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)原理電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讀出電壓表示數(shù)為1.50 V時(shí)，電阻箱的阻值為15.0 ；電壓表示數(shù)為2.00 V時(shí)，電阻箱的阻值為40.0 ，則電源的電動(dòng)勢(shì)E_V、內(nèi)阻r