2019版高考物理一輪復習 實驗增分 專題10 測定電源的電動勢和內(nèi)阻學案

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1、實驗十測定電源的電動勢和內(nèi)阻考綱要求考情分析命題趨勢測定電源的電動勢和內(nèi)阻2017天津卷，92016四川卷，8高考對本實驗的考查主要側(cè)重于以下四個方面：1.實驗原理的理解；2.實驗電路的設計(實驗電路的補充連線)；3.實驗數(shù)據(jù)的處理(尤其是結合解析式分析圖象)；4.實驗誤差的分析知識梳理夯實基礎一、實驗流程二、注意事項1可選用舊電池：為了使電路的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池2電流不要過大，讀數(shù)要快：干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大因此，實驗中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電3計算法求E、r：要測出不少于6組I、U

2、數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時，要將測出的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合理選擇標度：為使圖線分布空間大，如圖乙所示，縱坐標可以不從零開始，則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，電源的內(nèi)阻不能用r確定，應根據(jù)r確定三、誤差分析1用圖象法求E和r時作圖不準確2由于電流表或電壓表的分壓或分流存在系統(tǒng)誤差3本實驗中測量結果是：E測E真，r測r真核心考點分層突破考點1實驗步驟和實驗器材的選擇例1用如圖所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻實驗器材：待測電源(電動勢約3 V，內(nèi)阻約2 )，保護電阻R1(阻值10 )和R2(阻值5 )，滑動變阻

3、器R，電流表A，電壓表V，開關S，導線若干實驗主要步驟：將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開關；逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值，記下電壓表的示數(shù)U和相應電流表的示數(shù)I；以U為縱坐標，I為橫坐標，作UI圖線；(U、I都用國際單位)求出UI圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a.回答下列問題：(1)電壓表最好選用_A_；電流表最好選用_C_.A電壓表(03 V，內(nèi)阻約15 k)B電壓表(03 V，內(nèi)阻約3 k)C電流表(0200 mA，內(nèi)阻約2 )D電流表(030 mA，內(nèi)阻約2 )(2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大兩導線與滑動變阻器接線柱連接情況是_C_.A兩導線接在滑

4、動變阻器電阻絲兩端的接線柱B兩導線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱C一條導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導線接在電阻絲左端接線柱D一條導線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導線接在電阻絲右端接線柱(3)選用k、a、R1和R2表示待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的表達式E_ka_，r_kR2_，代入數(shù)值可得E和r的測量值解析(1)電壓表內(nèi)阻越大，分流越小，誤差也就越小，所以選內(nèi)阻較大的電壓表A；當滑動變阻器接入電阻最小時通過電流表電流最大，此時通過電流表電流大小約為I176 mA，所以選量程為200 mA的電流表C(2)由電路分析可知，若滑動變阻器的滑片右移電壓表示數(shù)變大，則滑動變阻器接

5、入電路部分阻值增大，選項C符合題意(3)由EUI(rR2)，得UI(rR2)E，對比伏安特性曲線可知，圖象斜率的絕對值krR2，所以電源內(nèi)阻rkR2；令U0，得Im.由題意知與橫軸截距為a，所以aIm，則Eka.考點2數(shù)據(jù)處理和誤差分析例2小明利用如圖所示的實驗裝置測量一干電池的電動勢和內(nèi)阻(1)圖中電流表的示數(shù)為_0.44_A(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下U/(V)1.451.351.271.161.06I/(A)0.120.200.280.360.44請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標紙上作出UI圖線由圖線求得：電動勢E_1.61(1.591.63都算對)_V；內(nèi)阻r_1.24(

6、1.221.26都算對)_.(3)實驗時，小明進行了多次測量，花費了較長時間，測量期間一直保持電路閉合其實，從實驗誤差考慮，這樣的操作不妥，因為_見解析_.解析(1)電流表選用量程為00.6 A，分度值為0.02 A，則其讀數(shù)為0.44 A(2)坐標系選擇合適的標度，根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點作出的UI圖線如圖所示圖線與縱軸交點為“1.61 V”，故E1.61 V，由圖線的斜率的絕對值1.24知，電池內(nèi)阻為1.24 .注意此處不要用圖象與縱軸交點值除以與橫軸交點值(3)長時間保持電路閉合，電池會發(fā)熱，電池內(nèi)阻會發(fā)生變化，干電池長時間放電，也會引起電動勢變化，導致實驗誤差增大考點3實驗改進與創(chuàng)新方法一安阻

7、法(1)實驗原理用一個電流表和電阻箱測量，電路如圖所示，測量原理為EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此種方法測得的是虛線方框內(nèi)等效電源的電動勢和內(nèi)阻，測得的電動勢無偏差，內(nèi)阻偏大若已知電流表A的阻值可消除測內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差(2)圖象法處理數(shù)據(jù)例3某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池該同學想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)電阻r，但是從實驗室只借到一個開關、一個電阻箱(最大阻值為999.9 ，可當標準電阻用)、一只電流表(量程Ig0.6 A，內(nèi)阻rg0.1 )和若干導線(1)請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)電阻r的要求，設計圖甲中器材的連接方式，把它們連接起來(2)閉合開關，逐次改變電

8、阻箱的阻值R，讀出與R對應的電流表的示數(shù)I，并作記錄當電阻箱的阻值R2.6 時，其對應的電流表的示數(shù)如同乙所示處理實驗數(shù)據(jù)時，首先計算出每個電流值I的倒數(shù)；再制作R坐標圖，如圖丙所示，圖中已標注出了(，R)的幾個測量對應的坐標點，請你將與圖乙實驗數(shù)據(jù)對應的坐標點也標注在圖丙上(3)在圖丙上把描繪出的坐標點連成圖線丙(4)根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E_1.52(1.461.54)_V，內(nèi)阻r_0.3(0.250.35)_.解析(1)把各器件直接串聯(lián)即可(2)當R2.6 ，由題圖乙可知I0.5 A，2 A1，坐標為(2,2.6)(3)圖線是一條傾斜的直線連線時不能連成折線；為減小偶

9、然誤差，個別偏離太遠的點舍去(4)由閉合電路的歐姆定律得EI(Rrrg)，則R(rrg)，故圖線的斜率k表示電池電動勢E的大小，縱軸截距的絕對值表示(rrg)Ek V1.52 V(1.461.54 V范圍內(nèi)均正確)，r0.3 .(0.250.35 均正確)方法二伏阻法(1)實驗原理用一個電壓表和電阻箱測量，電路如圖所示；測量原理為EU1r，EU2r，由此可求出r和E，此種方法測得的是虛線方框內(nèi)等效電源的電動勢和內(nèi)阻，測得的電動勢和內(nèi)阻均偏小(2)圖象法處理數(shù)據(jù)例4某同學用如圖甲所示的電路測量兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢E和內(nèi)阻r，R為電阻箱干電池的工作電流不宜超過0.5 A實驗室提供的器

10、材如下：電壓表(量程03 V，內(nèi)阻約3 k)，電阻箱(阻值范圍0999.9 )；開關、導線若干(1)請根據(jù)圖甲的電路圖在圖乙中畫出連線，將器材連接成實驗電路甲乙(2)實驗時，改變電阻箱R的值記錄電壓表的示數(shù)U，得到若干組R、U的數(shù)據(jù)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖丙所示的圖線由圖象得出電池組的電動勢E_2.86(2.852.87均可)_V，內(nèi)阻r_6.07(6.066.08均可)_.丙(3)關于這個實驗中存在的誤差以及減小誤差的各種方法，下列說法正確的是(CD)A電壓表的分流作用引起的誤差屬于偶然誤差B該同學讀電壓表讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差C本實驗用圖象法處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差D如果將電壓表的內(nèi)阻計算

11、在內(nèi)就可以減小系統(tǒng)誤差解析(1)如下圖所示(2)根據(jù)閉合電路歐姆電率律得EU，變換為，結合圖象可得圖線斜率2.125，圖線在縱軸上截距0.35.解得電動勢E2.86 V，內(nèi)阻r6.07 .(3)電壓表的分流作用引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差，選項A錯誤；該同學讀電壓表讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，選項B錯誤對應演練遷移運用1(2018安徽四校摸底考試)下列器材組裝一個電路，既能測量出電池組的電動勢E和內(nèi)阻r，又能同時描繪小燈泡的伏安特性曲線A電壓表V1(量程6 V，內(nèi)阻很大)B電壓表V2(量程4 V，內(nèi)阻很大)C電流表A(量程3 A，內(nèi)阻很小)D滑動變阻器R(最大阻值10 ，額定電流4 A)E小燈泡(2

12、 A,7 W)F電池組(電動勢E，內(nèi)阻r)G開關一只，導線若干實驗時，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，多次測量后發(fā)現(xiàn)：若電壓表V1的示數(shù)增大，則電壓表V2的示數(shù)減小(1)請將設計的實驗電路圖在圖甲中補充完整(2)每一次操作后，同時記錄電流表A、電壓表V，和電壓表V2的示數(shù)，組成兩個坐標點(I，U1)、(I，U2)，標到UI坐標中，經(jīng)過多次測量，最后描繪出兩條圖線，如圖乙所示，則電池組的電動勢E_5.5_V、內(nèi)阻r_1.0_.(結果保留兩位有效數(shù)字)(3)在UI坐標中兩條圖線在P點相交，此時滑動變阻器連入電路的阻值應為_64%_，電池組的效率為_64%_.(結果保留兩位有效數(shù)字)解析(1)在伏安法測電源電

13、動勢與內(nèi)阻實驗中，電壓表測路端電壓，電壓表示數(shù)隨滑動變阻器接入電路阻值的增大而增大；在描繪小燈泡的伏安特性曲線實驗中，電流表測流過燈泡的電流，燈炮兩端電壓隨滑動變阻器接入電路電阻的增大而減小本實驗中調(diào)節(jié)滑動變阻器接入電路中的電阻變大時，電壓表V1的示數(shù)增大，電壓表V2的示數(shù)減小，則V1測路端電壓，V2測燈泡兩端電壓(2)電源的UI圖象是一條傾斜的直線，由題圖乙可知，電源電動勢E5.5 V，電源內(nèi)阻r 1.0 .(3)由題圖乙所示圖象可知，P為兩圖象的交點，此時兩電壓表的示數(shù)相同，此時滑動變阻器接入電路的電阻為0，可知此時燈泡兩端電壓UL3.5 V，通過的電流I2.0 A，小燈泡此時的電阻為RL

14、1.75 .電池組的效率為100%64%.2(2017江蘇常州模擬)在用伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，一位同學記錄了6組數(shù)據(jù)，如下表所示.組別123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05(1)根據(jù)數(shù)據(jù)和實驗要求選定所給儀器：電流表量程選_00.60_A，電壓表量程選_03.00_V，滑動變阻器選_010_.干電池(E1.5 V)；直流電流表(00.60 A，內(nèi)阻0.1 )，(03.00 A，內(nèi)阻0.02 )；直流電壓表(03.00 V，內(nèi)阻5 k)，(015.0 V，內(nèi)阻25 k)；滑動變阻器(010 ，允許最大電

15、流1.00 A)；滑動變阻器(01 000 ，允許最大電流0.60 A)；開關一個，導線若干(2)在圖甲中用筆畫線連接實驗電路(3)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)在圖乙所示的坐標紙上作UI圖線，并根據(jù)圖線求出E_1.45_V(1.421.48_V均可)_，r_0.70_(0.650.75_均可)_.(4)利用UI圖線分析，測量結果與真實值比較，電動勢_偏小_，內(nèi)阻_偏小_.(選填“偏大”“相等”或“偏小”)解析(1)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)和電源、電壓有效數(shù)字位數(shù)，電流表選00.60 A量程，電壓表選03.00 V量程，滑動變阻器選擇010 .(2)如圖甲所示(3)如圖乙所示描點作圖，由圖可得縱軸的截距為1.45 V，圖線

16、的斜率為內(nèi)阻，即r0.70 .(4)因電壓表分流，測量的電流比干路上實際電流小，選取相同的路端電壓，重新描點，實際的點應該水平向右平移，作出新的圖線，如圖中虛線所示當外電路短路時，電壓表不再分流，故橫軸截距的短路電流不變與原圖相比，可見電動勢偏小，直線斜率的絕對值也偏小，即電池內(nèi)阻也偏小3(2017天津卷)某探究性學習小組利用如圖所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻其中電流表A1的內(nèi)阻r11.0 k，電阻R19.0 k，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個R03.0 的電阻按圖示電路進行連接后，發(fā)現(xiàn)aa、bb和cc三條導線中，混進了一條內(nèi)部斷開的導線為了確定哪一條導線內(nèi)部是斷開的，將電鍵S閉合，用多

17、用電表的電壓擋先測量a、b間電壓，讀數(shù)不為零，再測量a、a間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是_aa_導線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是_bb_導線斷開排除故障后，該小組順利完成實驗通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖象如圖由I1I2圖象得到電池的電動勢E_1.4_V，內(nèi)阻r_0.5_解析用多用電表的電壓擋測Uab0，說明兩表筆與電源兩極間為通路，問題出在a、b之間的含有電鍵的電路部分；若 Uaa0，說明aa導線斷路，若Uaa0，說明導線bb斷開由于I2I1，故可將I2視為干路電流，則有I1(R1r1)EI2(rR0)則I1I2，故從圖線的截距和斜率可求得E1

18、.4 V，r0.5 .4老師要求同學們測出一待測電源的電動勢及內(nèi)阻，所給的實驗器材有：待測電源E，定值電阻R1(阻值未知)，電壓表V(量程為3.0 V，內(nèi)阻很大)，電阻箱R(099.99 )，單刀單擲開關S1，單刀雙擲開關S2，導線若干某同學連接了一個如圖甲所示的電路，他接下來的操作是：a撥動電阻箱旋鈕，使各旋鈕盤的刻度處于如圖乙所示的位置后，將S2接到A，閉合S1，記錄下對應的電壓表示數(shù)為2.20 V，然后斷開S1；b保持電阻箱示數(shù)不變，將S2切換到B，閉合S1，記錄此時電壓表的讀數(shù)(電壓表的示數(shù)如圖丙所示)，然后斷開S1.(1)請你解答下列問題：圖甲所示電阻箱的讀數(shù)為_20.00_，圖丙所

19、示的電壓表讀數(shù)為_2.80_V.由此可算出定值電阻R1的阻值為_5.45_.(計算結果取三位有效數(shù)字)(2)在完成上述操作后，該同學繼續(xù)以下的操作：將S2切換到A，多次調(diào)節(jié)電阻箱，閉合S1，讀出多組電阻箱的示數(shù)R和對應的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖丁所示的圖象由此可求得該電池組的電動勢E及內(nèi)阻r，其中E_2.86_V，電源內(nèi)阻r_0.26_.(計算結果保留兩位有效數(shù)字)解析(1)電阻箱的讀數(shù)等于各擋位的電阻之和，為20.00 ；電壓表讀數(shù)應估讀一位，為2.80 V；根據(jù)部分電路歐姆定律可得，解得R1的阻值約為5.45 .(2)由圖象可知當R無窮大時，R兩端的電壓近似等于電源的電動勢，即0.35 V1，解得E2.86 V；根據(jù)歐姆定律可得，解得r0.26 .12