2022年高考物理 考前指導(dǎo) 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻

2022年高考物理 考前指導(dǎo) 測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)一、測定電源電動(dòng)勢的內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用電壓表和電流表測定電源電動(dòng)勢的內(nèi)阻的方法與原理；2學(xué)習(xí)掌握用U一I圖象處理數(shù)據(jù)的方法。實(shí)驗(yàn)器材電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電池、電鍵和導(dǎo)線【實(shí)驗(yàn)原理】如圖所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值，利用閉合電路歐姆定律求出幾組E、r值，最后分別算出它們的平均值。用作圖法來處理數(shù)據(jù)：即在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)、U為縱坐標(biāo)，用測出的幾組I、U值畫出U一I圖象。如圖所示所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢值，圖線斜率的絕對值即為內(nèi)電阻r的值?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1電流表用0. 6 A量程，電壓表用3V量程，按圖連接好電路；2把變阻器的滑動(dòng)片移到使阻值最大的一端；3閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)（I、U），用同樣方法測量幾組I、U值，記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中；4打開電鍵，整理好器材；5處理數(shù)據(jù)，用公式法和作圖法兩種方法求出電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的值?！緮?shù)據(jù)處理】圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1本實(shí)驗(yàn)中，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，一般用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即根據(jù)各次測出的U、I值，做圖像所得圖線延長線與U軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢E，圖線斜率的絕對值即為電源的內(nèi)阻r，即，如圖所示。2應(yīng)注意當(dāng)電池內(nèi)阻較小時(shí)，U的變化較小，圖象中描出的點(diǎn)呈現(xiàn)如圖甲所示狀態(tài)，下面大面積空間得不到利用，所描得點(diǎn)及做出的圖線誤差較大。為此，可使縱軸不從零開始，如圖乙所示，把縱坐標(biāo)比例放大，可使結(jié)果誤差小些。此時(shí)，圖線與縱軸的交點(diǎn)仍代表電源的電動(dòng)勢，但圖線與橫軸的交點(diǎn)不再代表短路狀態(tài)，計(jì)算內(nèi)阻要在直線上選取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，由它們的坐標(biāo)值計(jì)算出斜率的絕對值，即為內(nèi)阻r?！菊`差分析】實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)有如圖所示的甲、乙兩種情況、該實(shí)驗(yàn)采取的是乙種情況。現(xiàn)分析如下：若采用圖甲電路，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，有解得若考慮電流表和電壓表內(nèi)阻，則應(yīng)有解得比較得雖然測得電源電動(dòng)勢E的測量值是準(zhǔn)確的，但由于電源內(nèi)阻r與電流表內(nèi)阻相差不大，故內(nèi)阻r的測量誤差太大，所以不能采用該電路。若采用圖乙電路，考慮電流表和電壓表內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有解得比較得，但由于很大，故誤差較小，所以實(shí)驗(yàn)采用的是該電路。從以上分析可以看出，當(dāng)采用圖甲電路時(shí)，誤差來源于電流表的分壓，雖然電動(dòng)勢的測量是準(zhǔn)確的，但電源內(nèi)阻的測量誤差太大當(dāng)采用圖乙電路時(shí)，誤差來源于電壓表的分流，雖然電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量都小于真實(shí)值，但誤差很小?！咀⒁馐马?xiàng)】1為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些（選用已使用過一段時(shí)間的干電池）；2電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大，故長時(shí)間放電不宜超過0.3 A，短時(shí)間放電不宜超過0.5 A，因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完后應(yīng)立即斷電；3測出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解，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畫出U一I圖，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不予考慮。這樣，就可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度；5計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用計(jì)算出電源的內(nèi)阻?！緓x高考突破】1(7分)圖為測量某電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí)得到的UI圖線用此電源與三個(gè)阻值為3的電阻連接成電路，測得路端電壓為4.8V.則該電路可能為 ()2(7分)用圖所示電路測量電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí)，若有兩只電壓表V1、V2量程相同，內(nèi)阻分別為RV1、RV2，且RV1>RV2；兩只電流表A1、A2量程相同，內(nèi)阻分別為RA1、RA2，且RA1>RA2，在實(shí)驗(yàn)中，為了使E、r的測量值精確些，選擇的電表可以是()AV1與A1BV1與A2CV2與A1 DV2與A2【答案】AB3(9分)用如圖所示電路，測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R0起保護(hù)作用除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：(a)電流表(量程0.6A、3A)(b)電壓表(量程3V、15V)(c)定值電阻(阻值1、額定功率5W)(d)定值電阻(阻值10、額定功率10W)(e)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍010、額定電流2A)(f)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0100、額定電流1A)那么(1)要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇_V，電流表的量程應(yīng)選擇_A；R0應(yīng)選擇_的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是_的滑動(dòng)變阻器(2)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是_4(9分)某同學(xué)通過查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池該同學(xué)想測量一個(gè)這個(gè)電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)電阻箱(最大阻值為999.9，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程Ig0.6A，內(nèi)阻rg0.1)和若干導(dǎo)線請根據(jù)測定電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計(jì)圖1中器件的連接方式，畫線把它們連接起來接通開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀出與R對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄當(dāng)電阻箱的阻值R2.6時(shí)，其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖2所示處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，首先計(jì)算出每個(gè)電阻值I的倒數(shù)；再制作R坐標(biāo)圖，如圖3所示，圖中已標(biāo)注出了(R，)的幾個(gè)與測量對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)請你將與圖2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖3上在圖3上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線根據(jù)圖3描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢E_V，內(nèi)電阻r_.5(9分)圖1是利用兩個(gè)電流表和測量干電池電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r的電路原理圖圖中S為開關(guān)，R為滑動(dòng)變阻器，固定電阻R1和內(nèi)阻之和為10000(比r和滑動(dòng)變阻器的總電阻都大得多)，為理想電流表(1)按電路原理圖在圖2虛線框內(nèi)各實(shí)物圖之間畫出連線(2)在閉合開關(guān)S前，將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c移動(dòng)至_(填“a端”、“中央”或“b端”)(3)閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c至某一位置，讀出電流表和的示數(shù)I1和I2.多次改變滑動(dòng)端c的位置，得到的數(shù)據(jù)為I1(mA)0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2(mA)48040032023214068在圖3所示的坐標(biāo)紙上以I1為縱坐標(biāo)、I2為橫坐標(biāo)畫出所對應(yīng)的I1I2曲線(4)利用所得曲線求得電源的電動(dòng)勢E_V，內(nèi)阻r_.(保留兩位小數(shù))(5)該電路中電源輸出的短路電流Im_A.【答案】(1)連線如圖1所示(2)b端(3)如圖2所示(4)1.49(在1.481.50范圍內(nèi)同樣給分)0.60(在0.550.65范圍內(nèi)同樣給分)(5)2.5(在2.32.7范圍內(nèi)同樣給分)6(12分)測量電源的電動(dòng)勢E及內(nèi)阻r(E約為6V，r約為1.5)器材：量程3V的理想電壓表V，量程0.6A的電流表A(具有一定內(nèi)阻)，固定電阻R8.5，滑動(dòng)變阻器R(010)，開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標(biāo)出(2)用筆畫線代替導(dǎo)線在下圖中完成實(shí)線連接(3)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表讀數(shù)為I1時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1；當(dāng)電流表讀數(shù)為I2時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2，則可以求出E_，r_.(用I1，I2，U1，U2及R表示)【答案】(1)(2)如圖(3)R7(12分)用伏安法測一節(jié)干電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r，所給的器材有：A電壓表：03V15VB電流表：00.6A3AC變阻器R1(總電阻20)D變阻器R2(總電阻100)；以及電鍵S和導(dǎo)線若干(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖(標(biāo)明變阻器規(guī)格)(2)如圖所示的UI圖上是由實(shí)驗(yàn)測得的7組數(shù)據(jù)標(biāo)出的點(diǎn)，請你完成圖線，并由圖線求出E_V，r_.(3)若只選用兩組數(shù)據(jù)，用歐姆定律算出E、r，有可能誤差較大，若選用第_和第_組數(shù)據(jù)誤差最大【解析】(1)電路圖如答案圖(2)如圖，由縱軸截距可得電動(dòng)勢E1.5V，由r|，可得干電池的內(nèi)阻r0.5.(3)5、6組數(shù)據(jù)誤差較大【答案】(1)電路圖如圖所示(2)圖見解析1.50.5(3)568(12分)按右圖所示的電路測量兩節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r，其中R為電阻箱，R0為定值電阻，干電池的工作電流不宜超過0.5A.實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：電流表(量程00.63.0A)，電阻箱(阻值范圍0999.9)，定值電阻若干，開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)在下面提供的四個(gè)電阻中，保護(hù)電阻R0應(yīng)選用_(填寫阻值相應(yīng)的字母)A5B20C100D1(2)根據(jù)電路圖，請?jiān)趫D甲中畫出連線，將器材連接成實(shí)驗(yàn)電路(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變電阻箱R的值，記錄下電流表A的示數(shù)I，得到若干組R、I的數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R圖線，由此得出電池組的電動(dòng)勢E_V，內(nèi)電阻r_.按照此實(shí)驗(yàn)方法，電動(dòng)勢的測量值與真實(shí)值相比_，內(nèi)電阻的測量值與真實(shí)值相比_(填“偏大”、“偏小”、“相等”)(3)2.93.00.91.1相等偏大9(12分)右圖是測定電流表內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)的電路圖，電流表的內(nèi)電阻約為100左右，滿偏電流為500A，有電池作電源(1)實(shí)驗(yàn)室配有的可變電阻是A電阻箱，阻值范圍為010B電阻箱，阻值范圍為09999C電位器，阻值范圍為0200D電位器，阻值范圍為020k在上述配有的可變電阻中，電路圖中的R應(yīng)選用_；R應(yīng)選用_(填字母代號)(2)某學(xué)生的實(shí)驗(yàn)步驟如下：先將R的阻值調(diào)到最大，合上S1，調(diào)節(jié)R的阻值，使電流表的指針指到滿刻度合上S2，調(diào)節(jié)R和R的阻值，使電流表的指針指到滿刻度的一半記下R的阻值指出上述實(shí)驗(yàn)步驟中有什么錯(cuò)誤？答：_.(3)如果按正確實(shí)驗(yàn)步驟測得的R的阻值為100，已知電流表的滿偏電流為500A，現(xiàn)在要把它改裝成2V的電壓表，則串聯(lián)的分壓電阻R串為_.10(13分)現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表G(表頭)，滿偏電流為50A，電阻約為800850，把它改裝成1mA、10mA的兩量程電流表可供選擇的器材有：滑動(dòng)變阻器R1，最大阻值為20；滑動(dòng)變阻器R2，最大阻值為100k；電阻箱R，最大阻值9999；定值電阻R0，阻值1k；電池E1，電動(dòng)勢1.5V；電池E2，電動(dòng)勢3.0V；電池E3，電動(dòng)勢4.5V(所有電池內(nèi)阻均不計(jì))；標(biāo)準(zhǔn)電流表A，滿偏電流1.5mA；單刀單擲開關(guān)S1和S2；單刀雙擲開關(guān)S3、S4；電阻絲及導(dǎo)線若干(1)采用如下圖(甲)所示電路測量表頭的內(nèi)阻，為提高測量精確度，選用的滑動(dòng)變阻器為_；選用的電池為_(2)將G改裝成兩量程電流表現(xiàn)有兩種備選電路，如圖(乙)、(丙)所示圖_為合理電路，另一電路不合理的理由是_