2020高考物理復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 恒定電流5 測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻精講精練（通用）

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1、2020高考復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 精講精練恒定電流 5 測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 【課標(biāo)要求】 1．會(huì)用電壓表和電流表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 2．掌握利用作圖法處理數(shù)據(jù)而得到結(jié)果的方法 3．會(huì)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖 【知識(shí)精要】 1．實(shí)驗(yàn)原理： 根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=Ir+U，測(cè)出U和I，改變滑動(dòng)變阻器的阻值就可以得到兩組的U、I值，解二元一次方程組即：E=I1r+U1，E=I2r+U2，就可以求出E和r．按慣例，為了減小偶然誤差，測(cè)出5—6組的數(shù)據(jù)，計(jì)算出E和r的平均值作為試驗(yàn)的結(jié)果．另外，我們通常采用圖像法獲得“平均”的效果，求出E和r。 我們知道：U=E-Ir，可以看出U是I的

2、一次函數(shù)，（y=a-bx）所以U—I圖線(xiàn)應(yīng)是一條斜率為負(fù)值的直線(xiàn)．（如圖） 由圖可知： （1）A點(diǎn)，R=∞，斷路，I=0，則U=E，即U—I圖線(xiàn)在縱軸U上的截距等于電源電動(dòng)勢(shì)． （2）B點(diǎn)，R=0，短路，U=0，則I=，即U—I圖線(xiàn)在橫軸I上的截距等于短路電流．根據(jù)： ，可知：，即：圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值． 為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)使測(cè)得的數(shù)據(jù)盡量分布在整個(gè)坐標(biāo)紙上，縱坐標(biāo)一般不從零開(kāi)始?。┧詸M軸的截距不再是短路電流，但圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值依然是r，在求斜率時(shí)要注意到這一點(diǎn)。 在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，我們可以在電路中串入一個(gè)1─2Ω的定值電阻R0，如圖將R0與r一起看成是一個(gè)電源的內(nèi)阻r'，將計(jì)算出的r

3、'再減去R0就是電池的內(nèi)阻．我們還可以測(cè)兩節(jié)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻． 測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是有兩種不同的電路連接方式，如圖 采用圖1的電路連接方式，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量值都小于真實(shí)值，但相對(duì)誤差較??；采用圖2的電路連接方式，電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值與真實(shí)值相等，內(nèi)阻的測(cè)量值大于真實(shí)值，為電源內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻的和，所以?xún)?nèi)阻測(cè)量誤差較大．所以我們通常采用圖1的電路連接方式來(lái)測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。 2．?dāng)?shù)據(jù)處理 （1）測(cè)出兩組U、I值，列方程組可解出E、r． （2）圖象法處理數(shù)據(jù)，測(cè)出多組(不少于6組) U、I值，在U—I直角坐標(biāo)系中標(biāo)出各點(diǎn)，畫(huà)出U—I圖象，如圖所示，圖象的縱截距為E，橫截距為短路電

4、流，。 圖象法比較好地利用各組測(cè)量數(shù)據(jù)，并能排除奇異點(diǎn)，能夠減小偶然誤差． 【名師點(diǎn)撥】 例1：某電源的曲線(xiàn)如圖，則電源的電動(dòng)勢(shì)為 ，電源的內(nèi)阻為 解析：由截距得E=6.0V，又由U=E-Ir得r=|ΔU/ΔI|=（6.0-5.2）/0.5=1.6Ω 初做這類(lèi)圖象題時(shí)容易犯這樣的錯(cuò)誤：在求內(nèi)阻時(shí)由斜率r= E/ Im=6/0.5=12Ω，或斜率r=tg45o=1Ω．在物理圖象中橫縱坐標(biāo)標(biāo)度的大小、起點(diǎn)常常根據(jù)實(shí)際需要選取，如在本實(shí)驗(yàn)中由于電源內(nèi)阻r一般很小，圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值就較小，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，經(jīng)常將縱軸的坐標(biāo)不從零開(kāi)始．在處理時(shí)既不能生搬硬套上面的

5、方法得出r=12Ω，要細(xì)心看清圖象坐標(biāo)軸的起點(diǎn)（同時(shí)要注意：標(biāo)度、單位），也不能簡(jiǎn)單的將物理圖象等同與數(shù)學(xué)圖象，算出r=1Ω. 例2：(2020常德模擬)利用如圖所示的一只電壓表、一個(gè)電阻箱和一個(gè)電鍵，測(cè)量一個(gè)電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻．畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，并用筆畫(huà)線(xiàn)作導(dǎo)線(xiàn)將所給器材連接成實(shí)驗(yàn)電路．用記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的表達(dá)式． 解析：與學(xué)生實(shí)驗(yàn)相比，用電阻箱代替了電流表．由于電壓可測(cè)，由電壓、電阻就可以算出電流，電路圖如右，實(shí)驗(yàn)方法有兩種： （1）改變電阻箱阻值，讀出兩組外電阻和對(duì)應(yīng)的路端電壓值R1、U1、R2、U2，根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩種情況下的方程，．解

6、這個(gè)方程組可得E和r：． （2）改變電阻箱阻值，讀出電壓表對(duì)應(yīng)的示數(shù)，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，求出電流，利用U－I圖象求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。這樣偶然誤差會(huì)更小一些。 點(diǎn)評(píng)：該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是由于電壓表的分流引起的，所以電壓表則應(yīng)該選用內(nèi)阻較大的． 例3：用伏安法測(cè)電池的電動(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，以下說(shuō)法正確的是（　?。? A．用圖a所示電路時(shí)， 　 B．用圖a所示電路時(shí)， C．用圖b所示電路時(shí)，　 D．用圖b所示電路時(shí)， 解析：根據(jù)閉合電路的歐姆定律：E=U+Ir．由兩次測(cè)量列方程為：， 解得 ， 若是考慮電流表和電壓表的內(nèi)阻，對(duì)上圖a中應(yīng)用閉合電路的歐姆定律，式

7、中的E與r是電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的真實(shí)值．解得： ， 比較得，，若是考慮電流表和電壓表的內(nèi)阻，對(duì)上圖b中應(yīng)用閉合電路的歐姆定律：，式中的E與r是電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的真實(shí)值．解得： ，，比較得：．由上面的分析可知應(yīng)選取AB。 【及時(shí)反饋】 1．在測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，為使實(shí)驗(yàn)效果明顯且不會(huì)損害儀器，應(yīng)選擇下列電源中（ ） A．內(nèi)阻較大的普通干電池 B．內(nèi)阻較小的普通干電池 C．小型交流發(fā)電機(jī) D．小型直流發(fā)電機(jī) 2．在測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)電池、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)配合下列哪組儀器，可以達(dá)到測(cè)定目的（ ） A．一只電流

8、表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器 B．一只電流表和一只電壓表 C．一只電流表和一個(gè)電阻箱 D．一只電壓表和一個(gè)電阻箱 3．如圖是測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的電路，關(guān)于誤差的說(shuō)法正確的是（ 　 ） A．由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值 A v B．由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測(cè)量值大于真實(shí)值 C．由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值 D．由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測(cè)量值大于真實(shí)值 E．測(cè)出的電動(dòng)勢(shì)與真實(shí)值相同 F．測(cè)出的電動(dòng)勢(shì)比真實(shí)值小 4．(2020包頭模擬)用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，由于電路存在問(wèn)題，當(dāng)電鍵

9、S閉合后，移動(dòng)變阻器的滑片P時(shí)，出現(xiàn)下列異?，F(xiàn)象（ 　 ） A．電流表示數(shù)可變，電壓表示數(shù)始終為零 B．電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)不變 C．電流表燒壞 D．電流表示數(shù)不變，電壓表示數(shù)可變 以上四種情況對(duì)應(yīng)的電路如圖中的(A)____，(B)____，(C)____，(D)_____． 5．一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見(jiàn)表．試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫(huà)出U—I圖線(xiàn)，并根據(jù)圖線(xiàn)讀出電池的電動(dòng)勢(shì)E= V，電池內(nèi)阻 r = Ω． 1.05 0.57 1.10 0.50 1.20 0.35 1.24 0.31 1.32 0.20 1.37 0.12 U(V) I(A) U/ I/ 1．A 2．BCD 3．CF 4．丁，乙，甲，丙 5． 1.5V 0.6Ω