2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)9 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻教案.doc

2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)9 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻教案測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn), 是高中物理的重要實(shí)驗(yàn)，無(wú)論是原教科書，還是課程標(biāo)準(zhǔn)教科書，都把它列為學(xué)生實(shí)驗(yàn)；無(wú)論是普通高考大綱，還是課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)區(qū)高考大綱，都把它列為必考實(shí)驗(yàn)；從多年以及近幾年的高考試卷看，也屢屢出現(xiàn)測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的題目。測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)的方法是用電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器或電阻箱，新技術(shù)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)方法是用電流傳感器、電壓傳感器代替電流表、電壓表并用數(shù)據(jù)采集器和電子計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)，好處是：數(shù)據(jù)處理和作圖象非常快，一眨眼的工夫圖象就出來(lái)了。由于新的課程標(biāo)準(zhǔn)教科書中列出了做測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)的三種方法，即伏安法和安阻法、伏阻法；去年高考中有三個(gè)省不約而同地考到了安阻法并用作圖法，所以本文不惜時(shí)間和筆墨把三種方法都做出來(lái)。1 實(shí)驗(yàn)原理：在閉合電路中，根據(jù)全電路歐姆定律，有 ，其中E表示電源的電動(dòng)勢(shì)，U表示電源的路端電壓，I表示閉合電路中的電流，r表示電源的內(nèi)阻。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)教科書，實(shí)驗(yàn)：測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻可用三種方法：方法1. 式可變?yōu)?，改變電路的外電阻R，測(cè)出一系列的I和U值，作出U-I圖象。圖象在U軸上的截距即為電源的電動(dòng)勢(shì)，直線的斜率即為內(nèi)阻的負(fù)值。此方法叫伏安法，用伏特表和安培表。方法2. 式可變?yōu)椋颍淖冸娐返耐怆娮鑂，測(cè)出一系列的I和R值，作出R-1/I圖象。圖象在R軸上的截距即為電源的內(nèi)阻，直線的斜率即電源的電動(dòng)勢(shì)E。此方法叫安阻法，用安培表和電阻箱。方法3. 式可變?yōu)?，或，改變電路的外電阻R，測(cè)出一系列的U值，作出圖象。圖象在軸上的截距的倒數(shù)即為電源電動(dòng)勢(shì)，直線的斜率與截距的倒數(shù)乘積即為電源的內(nèi)阻。此方法叫伏阻法，用伏特表和電阻箱?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)是伏安法。安阻法和伏阻法是在伏安法實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的提高。2實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河萌N方法測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。3實(shí)驗(yàn)步驟一、 伏安法1. 實(shí)驗(yàn)電路圖 圖1-12. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖象 圖1-23. 計(jì)算數(shù)據(jù)電壓軸上的截距為電池的電動(dòng)勢(shì)：E=6.0V, 電流軸上的截距為最大電流, 則電池的內(nèi)阻為r=1.0。4. 實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖 圖1-35. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖象 圖1-46. 計(jì)算數(shù)據(jù)電壓軸上的截距為電池的電動(dòng)勢(shì)：E=9.0V, 電流軸上的截距為最大電流, 則電池的內(nèi)阻為r=1.0。二、 安阻法1. 用仿真實(shí)驗(yàn)室研究按電路圖搭建實(shí)驗(yàn)裝置，如圖2-1 圖2-1改變電阻箱的阻值，電流表的讀數(shù)對(duì)應(yīng)變化，得到電流與電阻的關(guān)系圖象，見(jiàn)圖2-2. 圖2-2由于圖4不是直線，不便于求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中時(shí)，記下一系列的數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)輸入到Excel中并求出電流I的倒數(shù)1/I, 見(jiàn)下表。RI1/I100.2643.7878798.360.313.2258066.860.3692.7100275.360.4562.1929824.110.5671.7636683.360.6651.5037592.110.9321.0729611.361.230.81300802.90.344828 表1作出電流的倒數(shù)隨電阻變化的圖象，R1/I圖象，見(jiàn)圖2-3的直線。 圖2-3根據(jù)，得到，知：R1/I圖線直線的斜率即為電動(dòng)勢(shì)E，R軸上的截距的絕對(duì)值為內(nèi)阻。從圖5讀出數(shù)據(jù)，計(jì)算得為，縱軸上的截距為-1，則電池的內(nèi)阻為。三、 伏阻法（見(jiàn)例題）例1xx理綜四川卷第22(2)題甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E及電阻R1和R2的阻值。實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)電源E(不計(jì)內(nèi)阻)，待測(cè)電阻R1，待測(cè)電阻R2，電壓表V(量程為1.5V，內(nèi)阻很大)，電阻箱R(0-99.99)，單刀單擲開(kāi)關(guān)S1，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2，導(dǎo)線若干。先測(cè)電阻R1的阻值。請(qǐng)將甲同學(xué)的操作補(bǔ)充完整：閉合S1，將S2切換到a，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)r和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U1，保持電阻箱示數(shù)不變，_，讀出電壓表的示數(shù)U2。則電阻R1的表達(dá)式為R1_。甲同學(xué)已經(jīng)測(cè)得電阻R14.8，繼續(xù)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E和電阻R2的阻值。該同學(xué)的做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖所示的圖線，則電源電動(dòng)勢(shì)E_V，電阻R2=_。 利用甲同學(xué)設(shè)計(jì)的電路和測(cè)得的電阻R1，乙同學(xué)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E和電阻R2的阻值的做法是：閉合S1，將S2切換到b，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪出了相應(yīng)的圖線，根據(jù)圖線得到電源電動(dòng)勢(shì)E和電阻R2。這種做法與甲同學(xué)的做法比較，由于電壓表測(cè)得的數(shù)據(jù)范圍_（選填“較大”、“較小”或“相同”)，所以_同學(xué)的做法更恰當(dāng)些。答案：將S2切換到b ，R1。E1.43或10/7V，R2 1.2 較小，甲【解析】 （1） （2）由（2）式得，代入（1）式，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算得R1。根據(jù)，有，比照直線方程，有截距，所以E1.43或10/7V；斜率，又，已測(cè)出R14.8，可求出R2 1.2 。 由于電阻R2阻值小，電壓表測(cè)得的數(shù)據(jù)范圍較小，所以甲同學(xué)的做法更恰當(dāng)些。點(diǎn)評(píng)：用電壓表和電阻箱測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻（本題的R2相當(dāng)于內(nèi)電阻）并用圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理求出結(jié)果（與伏安法類比簡(jiǎn)稱伏阻法），xx年高考有三省市考到（分別是江蘇、廣東和天津）。例2xx寧夏理綜卷（新課程）第22題（2）題利用伏安法測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，現(xiàn)有的器材為：干電池：電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，符號(hào) 電壓表：量程1V，內(nèi)阻998.3，符號(hào)滑動(dòng)變阻器：最大阻值10，符號(hào) 電阻箱：最大阻值99999.9，符號(hào)單刀單擲開(kāi)關(guān)1個(gè)，符號(hào) 導(dǎo)線若干設(shè)計(jì)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路并將它畫在制定的方框內(nèi)。要求在圖中標(biāo)出電壓表、電流表的接線柱的正負(fù)。為了滿足本實(shí)驗(yàn)要求并保證實(shí)驗(yàn)的精確度，電壓表量程應(yīng)擴(kuò)大為原量程的 倍，電阻箱的阻值應(yīng)為 。答案： 2 998.3【解析】因?yàn)殡妷罕砹砍桃笥陔姵仉妱?dòng)勢(shì)，所以要擴(kuò)大為原量程的2倍，在電壓表上串聯(lián)等于其內(nèi)阻的電阻，所以電阻箱的阻值應(yīng)為998.3。點(diǎn)評(píng)：本題是伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（不是伏阻法），所以電阻箱是用來(lái)做擴(kuò)大電壓表量程用的。另外，因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻一般與電池內(nèi)阻差別不大，所以用電流表外接法（對(duì)待測(cè)電池而言）。 R Rx V a b K1 K2 E例。圖中R為已知電阻，為待測(cè)電阻，為單刀單擲開(kāi)關(guān)，為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，V為電壓表（內(nèi)阻極大），E為電源（電阻不可忽略）?，F(xiàn)用圖中電路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)及電阻（1） 寫出操作步驟：（2） 由R及測(cè)得的量，可測(cè)得_,=_.答案：（1）K1斷開(kāi)，K2接到a端，記下電壓表的讀數(shù)U1；K2仍接到a端，閉合K1，記下電壓表的讀數(shù)U2；K1仍閉合，K2接到b端，記下電壓表的讀數(shù)U3. （2）U1 例3。在測(cè)定一節(jié)干電池（電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)阻約為2）的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，變阻器和電壓表各有兩個(gè)供選：A電壓表量程為15V，B電壓表量程為3V，A變阻器為（20，3A），B變阻器為（500，0.2A）電壓表應(yīng)該選 （填A(yù)或B），這是因?yàn)?.變阻器應(yīng)該選 （填A(yù)或B），這是因?yàn)?.答案：B，A電壓表量程過(guò)大，誤差較大；A、B變阻器額定電流過(guò)小且調(diào)節(jié)不便例。某同學(xué)按如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)將變阻器的觸片P移到不同位置時(shí)測(cè)得各電表的示數(shù)如下表所示序號(hào)A1示數(shù)(安)A2示數(shù)(安)V1示數(shù)(伏)V2示數(shù)(伏)10.600.302.401.2020.440.322.560.48將電壓表內(nèi)阻看作無(wú)限大，電流表內(nèi)阻看作零。（1）電路中，分別為電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，為定值電阻，在這五個(gè)物理量中，可根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)求得的物理量是（不要求具體計(jì)算） 。（2）由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同了（但不為零），若這種情況的發(fā)生是由用電器引起的，則可能的故障原因是 。答案：（1）， （1分，1分，2分）（2）短路或斷開(kāi) （4分）例4xx年天津理科綜合卷第22（3）題某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖9所示電路測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如圖10所示的R1/I圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E V，r 。 圖9 圖10 【解析】根據(jù)得到，從圖10讀出數(shù)據(jù)，計(jì)算得，直線的斜率即為，當(dāng)時(shí)，橫軸上的截距為，則電池的內(nèi)阻為。點(diǎn)評(píng)：本題專門考查用電流表和電阻箱測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，與伏安法相比，實(shí)驗(yàn)用的儀器不同，測(cè)量的物理量不同，圖象中橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)表示的物理量不同了，因此根據(jù)圖象求E、r的方法也不同。例5安徽xx高考21.題. 用右圖所示的電路，測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)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(kāi)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（陰值范圍0-10、額定電流2A）（f） 滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0-100、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 。II答案：（1）3，0.6，1，010。（2）由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電池實(shí)際輸出電流小?！窘馕觥坑捎陔娫词且还?jié)干電池（1.5V），所選量程為3V的電壓表；估算電流時(shí)，考慮到干電池的內(nèi)阻一般幾左右，加上保護(hù)電阻，最大電流在0.5A左右，所以選量程為0.6A的電流表；由于電池內(nèi)阻很小，所以保護(hù)電阻不宜太大，否則會(huì)使得電流表、電壓表取值范圍小，造成的誤差大；滑動(dòng)變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就好了，取010能很好地控制電路中的電流和電壓，若取0100會(huì)出現(xiàn)開(kāi)始幾乎不變最后突然變化的現(xiàn)象。關(guān)于系統(tǒng)誤差一般由測(cè)量工具和所造成測(cè)量方法造成的，一般具有傾向性，總是偏大或者偏小。本實(shí)驗(yàn)中由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比測(cè)量值小，造成E測(cè)<E真，r測(cè)<r真。例6北京xx高考21（2）題 某同學(xué)通過(guò)查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池。該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E 和內(nèi)電阻，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開(kāi)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=0.6A,內(nèi)阻）和若干導(dǎo)線。請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻的要求，設(shè)計(jì)圖4中器件的連接方式，畫線把它們連接起來(lái)。接通開(kāi)關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值,讀出與對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I,并作記錄。當(dāng)電阻箱的阻值時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖5所示。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，首先計(jì)算出每個(gè)電流值I 的倒數(shù);再制作R-坐標(biāo)圖，如圖6所示，圖中已標(biāo)注出了（）的幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)你將與圖5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖6上。在圖6上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線。根據(jù)圖6描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E= V,內(nèi)電阻 。答案（2） 見(jiàn)答圖4 見(jiàn)答圖6 見(jiàn)答圖6 1.5（1.461.54）；0.3（0.250.35）例7探究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關(guān)系xx高考 重慶22.（2）硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件。某同學(xué)用題22圖2所示電路探究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關(guān)系。圖中R0為已知定值電阻，電壓表視為理想電壓表。 請(qǐng)根據(jù)題22圖2，用筆畫線代替導(dǎo)線將題22圖3中的實(shí)驗(yàn)器材連接成實(shí)驗(yàn)電路。 若電壓表的讀數(shù)為，則I 實(shí)驗(yàn)一：用一定強(qiáng)度的光照射硅光電池，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，通過(guò)測(cè)量得到該電池的U-I曲線a。見(jiàn)題22圖4，由此可知電池內(nèi)阻 （填“是”或“不是”）常數(shù)，短路電流為 mA ，電動(dòng)勢(shì)為 V。 實(shí)驗(yàn)二：減小實(shí)驗(yàn)一中光的強(qiáng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得U-I曲線b，見(jiàn)題22圖4.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻為某值時(shí)，若實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為1.5V。則實(shí)驗(yàn)二中外電路消耗的電功率為 mW（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。答案（2）見(jiàn)22題答案圖， 不是，0.295(0.293-0.297)，2.67(2.64-2.70)， 0.065(0.060-0.070)（2）見(jiàn)右圖；根據(jù)歐姆定律可知I；路端電壓UEIr，若r為常數(shù)、則U-I圖為一條不過(guò)原點(diǎn)的直線，由曲線a可知電池內(nèi)阻不是常數(shù)；當(dāng)U0時(shí)的電流為短路電流、約為295A0.295mA；當(dāng)電流I0時(shí)路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)E、約為2.67V；實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為U11.5V時(shí)電路中電流為I10.21mA，連接a中點(diǎn)（0.21mA、1.5V）和坐標(biāo)原點(diǎn)，此直線為此時(shí)對(duì)應(yīng)滑動(dòng)變阻器阻值的外電路電阻（定值電阻）的U-I圖，和圖線b的交點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)二中的路端電壓和電路電流，如右圖,電流和電壓分別為I97A、U0.7V,則外電路消耗功率為PUI0.068 mW。例8.xx年江蘇物理卷第13題（12分）現(xiàn)在按圖所示的電路測(cè)量一節(jié)舊干電池的電動(dòng)勢(shì) E（約 1.5V）和內(nèi)阻 r （約 20），可供選擇的器村如下：電流表 A1、A2（量程 0500 A ）內(nèi)阻約為 500，滑動(dòng)變阻器 R（阻值 0100，額定電流 1.0A），定值電阻 R1（阻值 約為 100）電阻箱 R2、R3（阻值 0999.9），開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線 若干。由于現(xiàn)有電流表量程偏小，不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，為此，先 將電流表改裝（擴(kuò)大量程），然后再按圖電路進(jìn)行測(cè)量。（1）測(cè)量電流表 A2 的內(nèi)阻 按圖電路測(cè)量 A2 的內(nèi)阻，以下給出了實(shí)驗(yàn)中必要的操作。 A斷開(kāi) S1 B閉合 S1、S2 C按圖連接線路，將滑動(dòng)變阻器 R的滑片調(diào)至最左 端，R2 調(diào)至最大 D調(diào)節(jié) R2，使 A1 的示數(shù)為 I1，記錄 R2 的值。 E斷開(kāi) S2，閉合 S3 F調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 R，使 A1、A2 的指針偏轉(zhuǎn)適中，記 錄 A1 的示數(shù) I1 請(qǐng)按合理順序排列實(shí)驗(yàn)步驟（填序號(hào)）： 。 （2）將電流表 A2（較小量程）改裝成電流表 A（較大量程） 如果（1）中測(cè)出 A2 的內(nèi)阻為 468.0W，現(xiàn)用 R2 將 A2 改裝成量程為 20mA的電流 表 A，應(yīng)把 R2，設(shè)為 W與 A2 并聯(lián)，改裝后電流表 A的內(nèi)阻 RA 為 。 （3）利用電流表 A電阻箱 R，測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻用電流表 A、電阻箱 R3 及開(kāi)關(guān) S按圖所示電路測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn) 時(shí)，改變 R1 的值，記錄下電流表 A的示數(shù) I，得到若干組 R3、I的數(shù)據(jù)，然后通過(guò) 作出有關(guān)物理量的線性圖象，求得電池電動(dòng)勢(shì) E和內(nèi) r。 a請(qǐng)寫出與你所作線性圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式 。 b請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)坐標(biāo)中作出定性圖象（要求標(biāo)明兩上坐標(biāo)軸 所代表的物理量，用符號(hào)表示） c圖中 表示 E. 圖中 表示 E. 解析與答案：（1）C B F E D A（2）改裝電路中R2將與A2并聯(lián)，則，由（1）測(cè)得，代入計(jì)算出。改裝后電流表 A的內(nèi)阻 RA=（3）解法一a. 根據(jù)閉合電路歐姆定律得到，變形成，若將橫坐標(biāo)表示總電流的倒數(shù)，縱坐標(biāo)表示外電阻R3與電流表A的內(nèi)阻之和，根據(jù)多次測(cè)量的數(shù)據(jù)畫出圖象如圖4。則與所作線性圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式是。 圖4c直線斜率的倒數(shù)表示E， 縱軸截距除以斜率表示r.答案二：. 圖5c直線的斜率表示E， 縱軸截距的絕對(duì)值與 RA 的差表示 r。 這兩個(gè)答案不同處在于橫軸與縱軸表示的物理量互換。點(diǎn)評(píng)：本題考查半偏法測(cè)電流表的內(nèi)阻、電流表的改裝和用R、A測(cè)電源的E、r三個(gè)知識(shí)點(diǎn)，但前兩個(gè)是課本上的方法，第三個(gè)與課本不同，課本上是用伏安法測(cè)電源的E、r，圖象是U-I圖線，所以第三個(gè)是重點(diǎn)和難點(diǎn)，是創(chuàng)新點(diǎn)。例9xx年廣東物理卷第12題12某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖7所示的實(shí)驗(yàn)電路，用以測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，使用的實(shí)驗(yàn)器材為：待測(cè)干電池組（電動(dòng)勢(shì)約3V）、電流表（量程0.6A，內(nèi)阻小于1）、電阻箱（099.99）、滑動(dòng)變阻器（010）、單刀雙擲開(kāi)關(guān)、單刀單擲開(kāi)關(guān)各一個(gè)及導(dǎo)線若干?？紤]到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略。（1）該同學(xué)按圖7連線，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)狀態(tài)，測(cè)得電流表內(nèi)阻約為0.20。試分析該測(cè)量產(chǎn)生誤差的原因是_。（2）簡(jiǎn)要寫出利用圖7所示電路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟：_；_；（3）圖8是由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖象，由此求出待測(cè)干電池組的電動(dòng)勢(shì)E_V、內(nèi)阻r_ 。（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）解：（1）電流表的讀數(shù)以及電阻箱R的讀數(shù)。（2）k閉合，S斷開(kāi)，調(diào)節(jié)P，使?jié)M偏， k閉合，S接C，調(diào)節(jié)R，使半偏，則。（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律得到，變形成，若將縱坐標(biāo)表示總電流的倒數(shù)，橫坐標(biāo)表示外電阻R，則圖線的斜率的倒數(shù)表示電源的電動(dòng)勢(shì)E，在圖8中取兩點(diǎn)（0，0.9）和（8.0,3.7）,則；當(dāng)R=0時(shí)，則，因已測(cè)出，所以電源的內(nèi)阻為。點(diǎn)評(píng)：本題考查半偏法測(cè)電流表的內(nèi)阻和用R、A測(cè)電源的E、r兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，第一個(gè)電路與課本不同，第二個(gè)方法與課本不同，課本上是用伏安法測(cè)電源的E、r，圖象是U-I圖線，本題要求學(xué)生要有知識(shí)遷移的能力。例10 xx年天津理綜卷第22（3）題（3）某研究性學(xué)習(xí)小組利用右圖所示電路測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出如下圖所示的R1/I圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E V，r ?！窘馕觥扛鶕?jù)得到，從圖10讀出數(shù)據(jù)，計(jì)算得，直線的斜率即為，當(dāng)時(shí)，橫軸上的截距為，則電池的內(nèi)阻為。點(diǎn)評(píng)：本題專門考查用電流表和電阻箱測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，與上不同的是：橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)表示的物理量調(diào)換了，因此根據(jù)圖象求E、r的方法也不同。不知是的心靈感應(yīng)，還是有所交流，還是巧合，還是沒(méi)有原因，今年竟有三省市考用電流表和電阻箱測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻，并且都有圖象，看來(lái)，高考命題的發(fā)展方向是有一定的規(guī)律的。答案：22（1）P：2（2）100；調(diào)零（或重新調(diào)零）；2.2103（或2.2k）（3）2.9；0.9例11 xx年江蘇省物理卷第12題(12分)將滿偏電流Ig=300A、內(nèi)阻未知的電流表改裝成電壓表并進(jìn)行核對(duì)(1)利用如圖所示的電路測(cè)量電流表的內(nèi)阻(圖中電源的電動(dòng)勢(shì)E=4V )：先閉合S1，調(diào)節(jié)R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；再閉合S2，保持R不變，調(diào)節(jié)R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的，讀出此時(shí)R的阻值為200，則電流表內(nèi)阻的測(cè)量值Rg= (2)將該表改裝成量程為3V的電壓表，需 (填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)阻值為R0=的電阻 (3)把改裝好的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行核對(duì)，試在答題卡上畫出實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)物連接圖 05江蘇12答案：（1）100 （2）串聯(lián) 9900 （3）GVE r SR0R例12 xx高考上海16（5分）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖（a）所示電路研究電源輸出功率變化情況。電源E電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻恒定，R1為滑動(dòng)變阻器，R2、R3為定值電阻，A、V為理想電表。（1）若滑動(dòng)片P由a滑至b時(shí)A示數(shù)一直變小，則R1和R2必須滿足的關(guān)系是_。（2）若R16W，R212W，電源內(nèi)電阻r6W，當(dāng)滑動(dòng)片P由a滑至b時(shí)，電源E的輸出功率P隨外電路總電阻R的變化關(guān)系如圖（b）所示，則R3的阻值應(yīng)該選擇（）（A）2W。（B）4W。（C）6W。（D）8W。圖a 圖b解：（1）A示數(shù)，欲使滑動(dòng)片P由a滑至b時(shí)A示數(shù)一直變小，須使一直變大，因?yàn)閮呻娮柚鸵欢〞r(shí)，當(dāng)二者相等時(shí)并聯(lián)電阻最大，所以要求R1R2。也可以用公式證明：設(shè)R1之左為，則右為，則, 令分子為，則當(dāng)時(shí)，有最大值，也有最大值。（2）從圖b知，當(dāng)時(shí)，電源E的輸出功率P最大，所以先排除C、D。如果，則=4，這時(shí)滑動(dòng)片P在b點(diǎn)處，因?yàn)榇颂?，所以圖象只能有最高點(diǎn)以左的部分，所以A錯(cuò)誤，只能選B。對(duì)于B，由于，所以=2時(shí)便達(dá)到最大值，此時(shí)滑動(dòng)片P由a滑至處，解出（舍去不合理值15.7）, 所以能畫出圖b, 所以選B。 為了進(jìn)一步研究這個(gè)問(wèn)題，我用電子計(jì)算機(jī)Excel畫出圖象如下：為了進(jìn)一步研究這個(gè)問(wèn)題，我用電子計(jì)算機(jī)Excel畫出圖象如下： 圖1圖2作圖過(guò)程如下：設(shè)，從0逐漸增大到6， ，設(shè)，對(duì)于圖1，=, 所以最小值是，最大值是，=，當(dāng)P在b點(diǎn)時(shí)有最大值。對(duì)于圖2，=, 所以最小值是，最大值是，=，當(dāng)P在a、b之間時(shí)有最大值。例13.xx年高考江蘇省物理卷第10題（8分）在測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于所用的電壓表（視為理想電壓表）的量程較小，某同學(xué)涉及了如圖1所示的實(shí)物電路。圖1實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到_.（選填“最大值”、“最小值”或“任意值”）（1） 改變電阻箱的阻值R，分別測(cè)出阻（2） 值=10的定值電阻兩端的電壓U，下列兩組R的取值方案中，比較合理的方案是_.（選填1或2）（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，繪出的圖像是一條直線。若直線的斜率為k，在坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電源的電動(dòng)勢(shì)E= ，內(nèi)阻r= （用k、b和R0表示）13 【答案】（1）最大值；（2）2；（3）【解析】（1）電阻箱的電阻調(diào)到最大值，電流最小，保障了電壓表不超過(guò)量程及電源的不過(guò)載。（2）若R=300，電流約，若R=60，電流約，后者電流讀數(shù)大，誤差小，所以填2。(3) 電流，=，得，圖象的斜率，截距，所以電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻R0?！緦?shí)驗(yàn)檢驗(yàn)】用江蘇省蘇威爾公司引進(jìn)并漢化的鱷魚(yú)夾仿真實(shí)驗(yàn)軟件可以模擬這個(gè)實(shí)驗(yàn)。模擬電路圖如圖2：當(dāng)改變可變電阻的阻值時(shí)，電壓表會(huì)自動(dòng)顯示讀數(shù)。 圖2把電阻值R及對(duì)應(yīng)的電壓表讀數(shù)U記錄下來(lái)，輸入到Excel，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的，如下表：RU1/U30.122.240.44642942.621.710.58479555.121.380.72463867.621.160.86206980.120.9991.001001作出U-R和圖象，如圖3，藍(lán)線是U-R圖象，是曲線，紅線是圖象，是直線。 圖3延長(zhǎng)圖象交軸于一點(diǎn)，即得截距，再求出該直線的斜率，則根據(jù)本題結(jié)果，電動(dòng)勢(shì)=，內(nèi)阻R0=。本題考查測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻及圖象的物理意義，根據(jù)圖象求物理量。難度：較難。14xx年高考上海物理卷第29題.（6分）某同學(xué)利用DIS，定值電阻、電阻箱等實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量電池a的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4之圖1所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)多次改變電阻箱的阻值，記錄外電路的總電阻阻值R，用電壓傳感器測(cè)得端電壓U，并在計(jì)算機(jī)上顯示出如圖4之圖2所示的關(guān)系圖線a，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量電池b的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，得到圖4之圖2中的圖線b. 圖4（1）由圖線a可知電池a的電動(dòng)勢(shì)=_V，內(nèi)阻=_。（2）若用同一個(gè)電阻R先后與電池a及電池b鏈接，則兩電池的輸出功率_（填“大于”、“等于”或“小于”），兩電池的效率_（填“大于”、“等于”或“小于”）。14 【答案】（1）2V，（2）0.5 （2）小于，大于【解析】（1）根據(jù)，得，圖象a，截距b=0.5，斜率k=0.25，所以電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻r=Ek=0.5。（2）從圖象可知：圖象b的截距約為，斜率約為，電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻，電池的輸出功率，則，用Excel作出輸出功率隨電阻R變化的圖象，如圖5， 圖5圖中，藍(lán)線表示電池a的輸出功率，紅線表示電池b的輸出功率，從圖象可以看出，小于；電池的效率，容易得大于?！緦?shí)驗(yàn)檢驗(yàn)】用鱷魚(yú)夾仿真實(shí)驗(yàn)軟件模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)電池a，模擬電路圖如圖6。圖象如圖7. 圖6 圖7對(duì)電池b，模擬電路圖如圖8。圖象如圖9. 圖8 圖8用Excel作的兩個(gè)電池的圖象如圖9。圖9本題考查用伏阻法（電壓表和電阻箱）測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，圖象法，以及電源的輸出功率及效率。難度：難。15.xx高考廣東卷第34題.（2）某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻（=5）一個(gè)，開(kāi)關(guān)兩個(gè)，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖10(a).在圖10（b）的實(shí)物圖中，已正確連接了部分電路，請(qǐng)完成余下電路的連接。請(qǐng)完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟；A.檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零；調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖10（c）所示，讀得電阻值是_；B.將開(kāi)關(guān)閉合，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電壓表的示數(shù)是1.49V；C.將開(kāi)關(guān) _,電壓表的示數(shù)是1.16V；斷開(kāi)開(kāi)關(guān) 。使用測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出干電池的內(nèi)阻是_（計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）。由于所用電壓表不是理想電壓表，所以測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)比實(shí)際值偏_(填“大”或“小”)。 圖1015【答案】(2)略；20；閉合；0.69小【解析】如圖11 圖11從圖c讀出，R=20；閉合后電阻箱才工作；S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)：RV很大，認(rèn)為： S1、S2都閉合時(shí)： 由、得 誤差分析 忽略電壓表對(duì)電路的影響時(shí)求得的電動(dòng)勢(shì)為測(cè)量值，根據(jù)式，,兩式 考慮電壓表對(duì)電路的影響時(shí)求得的電動(dòng)勢(shì)為真實(shí)值，設(shè)電壓表的電阻為RV，則式變?yōu)椋?，顯然，即測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)比實(shí)際值偏小?！緮U(kuò)展】求測(cè)得的內(nèi)阻比實(shí)際值偏大還是偏??？根據(jù)兩式求得的是內(nèi)阻的測(cè)量值，即- 考慮電壓表對(duì)電路的影響時(shí)兩式變?yōu)?+ 根據(jù)兩式解得的內(nèi)阻為真實(shí)值，得這里要注意：由于 ,所以 是負(fù)值，所以 式中的分母比 式中的分母小，所以，即測(cè)得的內(nèi)阻比實(shí)際值也是是偏小 。這個(gè)問(wèn)題，歷來(lái)是物理研究問(wèn)題的難點(diǎn)。 【實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)】用鱷魚(yú)夾仿真軟件做的模擬實(shí)驗(yàn)如圖12，當(dāng)開(kāi)關(guān)1閉合，開(kāi)關(guān)2斷開(kāi)上，電壓表讀數(shù)為1.49V。因原電壓表內(nèi)阻為無(wú)限大，所以用一個(gè)阻值為1k的電阻與電壓表并聯(lián)，模擬電壓表內(nèi)阻為1k。 圖12電池的電動(dòng)勢(shì)真實(shí)值為1.5V，用內(nèi)阻為無(wú)限大的電壓表測(cè)量，讀數(shù)為1.5V，見(jiàn)圖13。 果然測(cè)量值小于真實(shí)值。 圖13當(dāng)開(kāi)關(guān)2也閉合后，電壓表的讀數(shù)為1.15V，如下圖14，則根據(jù)，將代入算得內(nèi)阻的測(cè)量值為，0.91 圖14根據(jù)和，算得內(nèi)阻的真實(shí)值為，0.94，果然內(nèi)阻的測(cè)量值也小于真實(shí)值。 本題考查用伏阻法（電壓表和電阻箱）測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，計(jì)算法及誤差分析。難度：中等。