高三物理一輪復(fù)習(xí) 實驗九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻課件

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1、 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 基礎(chǔ)自主梳理 精典考題例析例1 (2015四川卷)用實驗測一電池的內(nèi)阻r和一待測電阻的阻值Rx.已知電池的電動勢約為6 V,電池內(nèi)阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐.可選用的實驗器材有：電流表A1(量程030 mA)；電流表A2(量程0100 mA)；電壓表V(量程06 V)；滑動變阻器R1(阻值05 )；滑動變阻器R2(阻值0300 )；開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干條.某同學(xué)的實驗過程如下： 精典考題例析.設(shè)計如圖1所示的電路圖，正確連接電路.將R的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，逐次調(diào)小R的阻值，測出多組U和I的值， 并記錄.以U為縱軸，為橫

2、軸，得到如圖2所示的圖線.斷開開關(guān)，將Rx改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變.重復(fù)的步驟，得到另一條U-I圖線，圖線與橫軸的交點坐標(biāo)為(I0,0),與縱軸U的交點坐標(biāo)為(0,U0). 精典考題例析回答下列問題：電流表應(yīng)選用 ,滑動變阻器應(yīng)選用 ；由圖2的圖線，得電源內(nèi)阻r= ；用I 0、U0和r表示待測電阻的關(guān)系式Rx ，代入數(shù)值可得Rx；若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數(shù)變化范圍 ，電壓表示數(shù)變化范圍 .(填“相同”或“不同”) 解析：從U-I圖線中看出路端電壓的最大值大于5.5 V，此

3、時內(nèi)外電壓之比為1 11即內(nèi)外電阻之比為1 11，那么外電路電阻至少為幾百歐，所以滑動變阻器應(yīng)選擇R2，同樣道理，從圖中看出電流的測量范圍大于80 mA，所以電流表應(yīng)選擇量程為100 mA的A2；圖線方程為E=U+Ir,則圖的斜率絕對值為電源內(nèi)阻r，即r=U，由圖中數(shù)據(jù)代入可得r=25 ；將Rx接入BC之間的閉全電路歐姆定律的方程為E=U+I(R x+r)，將U0、I0兩截距代入可Rx=U0I0-r；將Rx接入AB或BC之間時電阻最大值為Rx+r+R ;最小值為Rx+r，所以電流的最大值與最小值相同.將Rx接入AB路端電壓的最大值為Rx+RRx+；將Rx接入BC端路端電壓的最大值為RRx+R+

4、r，所以電壓范圍不同.答案： 25U0I0-r 相同 不同 精典考題例析 精典考題例析1.某研究性學(xué)習(xí)小組利用伏安法測定某一電池組的電動勢和內(nèi)阻，實驗原理如圖甲所示，其中，虛線框內(nèi)為用靈敏電流計G改裝的電流表A，V為標(biāo)準(zhǔn)電壓表，E為待測電池組，S為開關(guān)，R為滑動變阻器，R0是標(biāo)稱值為4.0的定值電阻. （1）已知靈敏電流計G的滿偏電流Ig100A，內(nèi)阻rg2.0 k，若要改裝后的電流表滿偏電流為200m A，應(yīng)并聯(lián)一只阻值為(保留一位小數(shù))的定值電阻R1；（2）根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙連接成完整電路； 精典考題例析(3)某次實驗的數(shù)據(jù)如下表所示：該小組借鑒“研究勻變速直線運動”實驗中計

5、算加速度的方法(逐差法)，計 算出電池組的內(nèi)阻r(保留兩位小數(shù))；為減小偶然誤差，逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點是.（4）該小組在前面實驗的基礎(chǔ)上，為探究圖甲電路中各元器件的實際阻值對測量結(jié)果的影響，用一已知電動勢和內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)電池組，通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn)：電動勢的測量值與已知值幾乎相同，但內(nèi)阻的測量值總是偏大.若測量過程無誤，則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因是.(填選 項前的字母)A.電壓表內(nèi)阻的影響B(tài).滑動變阻器的最大阻值偏小C.R1的實際阻值比計算值偏小D.R0的實際阻值比標(biāo)稱值偏大 精典考題例析解析：(1)由串、并聯(lián)電路的特點可得：63 361 1010010200 100.210

6、100 gA gg II rIR =1.0；(2)從電源正極出發(fā)，沿電流的流向依次連線，注意電流要由兩電表的正接 線柱流入，由負接線柱流出；(3)E-UI(r內(nèi)R0)，則-UI(r內(nèi)R0)，所以(r內(nèi)R0)48 8437 7326 6215 51 II UUII UUII UUII UUIU )( )( 43218765 87654321 IIIIIIII UUUUUUUU 5.66，所以r 內(nèi)5.66-R01.66，逐差法處理實驗數(shù)據(jù)的優(yōu)點是可以充分利用已測得的數(shù)據(jù)，減小實驗誤差； (4)電壓表的讀數(shù)等于路端電壓，所以電壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果沒有影響，選項A錯誤；滑動變阻器用來改變路端電壓，對測

7、量結(jié)果沒有影響，選項B錯誤；若R1的實際阻值偏小，則電流表的實際量程偏大，電流表的讀數(shù)比實際值偏小，電池組的內(nèi)阻測量值偏大，選項C正確；R0的實際阻值偏大時，電池組的實際內(nèi)阻比測量值偏小，選項D正確.答案：(1)1.0 (2)如圖所示 (3)1.66充分利用已測得的數(shù)據(jù)(4)CD 精典考題例析2.用圖所示電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻.電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻R0起保護作用.除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實驗器材還有：(a)電流表(量程0.6 A、3 A)；(b)電壓表(量程3 V、15 V)；(c)定值電阻(阻值1 、額定功率5 W)；(

8、d)定值電阻(阻值10 、額定功率10 W)；(e)滑動變阻器(阻值范圍010 、額定電流2 A)；(f)滑動變阻器(阻值范圍0100 、額定電流1 A). 那么：(1)要正確完成實驗，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 的滑動變阻器.(2)引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是 . 精典考題例析解析：(1)干電池的電動勢大約是1.5 V，所以電壓表選用3 V量程.為了減小電流表指針偏角太小帶來的誤差，故電流表選用0.6 A量程，定值電阻選用1 的.為了操作方便，滑動變阻器選用010 的.(2)由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比真實值小，造

9、成E 測E真，r測r真.答案：(1)3 0.6 1 010(2)電壓表的分流 精典考題例析例2 (2015安徽卷)某同學(xué)為了測量一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻，從實驗室找到以下器材：一個滿偏電流為100 A、內(nèi)阻為2 500 的表頭，一個開關(guān)，兩個電阻箱(0999.9 )和若干導(dǎo)線.(1)由于表頭量程偏小，該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為50 mA的電流表，則應(yīng)將表頭與電阻箱 (填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)，并將該電阻箱阻值調(diào)為 .(2)接著該同學(xué)用改裝的電流表對電池的電動勢及內(nèi)阻進行測量，實驗電路如圖1所示，通過改變電阻R測相應(yīng)的電流I，且作相關(guān)計算后一并記錄如下表. 精典考題例析根據(jù)表中數(shù)據(jù)，圖2中已描繪

10、出四個點，請將第5、6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖中，并畫出IR-I圖線； 根據(jù)圖線可得電池的電動勢E是 V，內(nèi)阻r是 .思維導(dǎo)引 本題并未采用傳統(tǒng)的伏安法測電動勢及內(nèi)阻，而是采用電流表與可變電阻的組合即歐安法；表頭內(nèi)阻明碼給出，意味著可以準(zhǔn)確掌控哪個電學(xué)量?IR-I圖象的斜率可表示什么物理量，其截距有何意義. 精典考題例析解析：(1)把小量程的電流表改裝成大量程的電流表需并聯(lián)小電阻，由并聯(lián)的特點，電壓相等(I-Ig)R=IgRg，得R=5.0 ；(2)如圖所示，由E=IR+I(r+RA)得IR=E-I(r+RA)，縱截距為電源的電動勢E, ，RA=5.0 ，得r=2.0 .答案：(1)并聯(lián) 5.0 精

11、典考題例析(2)如圖所示 1.53 2.0感悟提升：伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻是最常用的方法，但由于閉合電路歐姆 定律具有較多的變形公式，因此實驗方案也靈活多變.要熟練掌握三種實驗方案，用電壓表、電流表、滑動變阻器測量，用電流表、電阻箱測量，用電壓表、電阻箱測量. 精典考題例析3.(2014全國大綱卷)現(xiàn)要測量某電源的電動勢和內(nèi)阻.可利用的器材有：電流表，內(nèi)阻為1.00；電壓表；阻值未知的定值電阻R1、R2、R3、R 4、R5；開關(guān)S；一端連有鱷魚夾P的導(dǎo)線1，其他導(dǎo)線若干.某同學(xué)設(shè)計的測量電路如圖(a)所示.（1）按圖(a)在實物圖(b)中畫出連線，并標(biāo)出導(dǎo)線1和其P端. （2）測量時，改變鱷

12、魚夾P所夾的位置，使R1、R2、R3、R4、R5依次串入電路，記錄對應(yīng)的電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I.數(shù)據(jù)如下表所示.根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖(c)中的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整，并畫出UI圖線. 精典考題例析 （3）根據(jù)U-I圖線求出電源的電動勢EV，內(nèi)阻r.(保留2位小數(shù))解析：(1)實物連線要注意連接主干電路，最后再連接電壓表.(2)根據(jù)坐標(biāo)紙上描出的各點，連接成一條直線，盡量使得各點對稱分布在直線兩旁.(3)圖象直線縱軸截距表示電源電動勢，斜率絕對值表示電源內(nèi)電阻.答案：(1)連接如圖所示. (2)U-I圖線略.(3)2.90(在2.892.91之間均給分)1.03(在0.931.13之

13、間均給分) 精典考題例析4.某同學(xué)通過查找資料自己動手制作了一個電池.該同學(xué)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(guān)、一個電阻箱(最大阻值為999.9 ，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一只電流表(量程Ig=0.6 A，內(nèi)阻rg=0.1 )和若干導(dǎo)線.請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計圖甲中器件的連接方式，畫線把它們連接起來. 精典考題例析接通開關(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R=2.6 時，其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖乙所示.處理實驗數(shù)據(jù)時，首先計算出每個電流值I的倒數(shù)1I；再制作R-1/I坐標(biāo)圖，如圖丙所示，圖中已標(biāo)注出了(R

14、，1/I)的幾個與測量對應(yīng)的坐標(biāo)點.請你將與圖乙實驗數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點也標(biāo)注在圖丙上.在圖丙上把描繪出的坐標(biāo)點連成圖線. 根據(jù)圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E=V，內(nèi)電阻r= . 精典考題例析解析：見答案.由歐姆定律有I=ER+r+rg 得R=EI-(r+rg)，圖線的斜率等于電源電動勢，在縱軸上的截距等于電源內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和的負值，由圖可知E=1.5 V，r=0.3 .答案：如圖甲所示 如圖乙所示 如圖乙所示1.5(1.461.54) 0.3(0.250.35) 速效提升訓(xùn)練1.某同學(xué)對實驗室的一個多用電表中的電池進行更換時發(fā)現(xiàn)，里面除了一節(jié)1.5 V的干電池外，還有一個方形的電池

15、(層疊電池).為了測定該電池的電動勢和內(nèi)電阻，實驗室中提供如下器材： A.電流表A1(滿偏電流10 mA，內(nèi)阻10 )；B.電流表A2(00.6 A，內(nèi)阻未知)；C.滑動變阻器R0(0100 ，1 A)；D.定值電阻R(阻值990 )；E.開關(guān)與導(dǎo)線若干. 速效提升訓(xùn)練該同學(xué)根據(jù)現(xiàn)有的實驗器材，設(shè)計了如圖甲所示的電路，圖乙為該同學(xué)根據(jù)上述設(shè)計的實驗電路測出多組數(shù)據(jù)并繪出的I1-I2圖線(I1為電流表A1的示數(shù)，I2為電流表A2的示數(shù))，則由圖線可以得到被測電池的電動勢E= V，內(nèi)阻r= .(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析：由實驗電路，R和A1串聯(lián)相當(dāng)于電壓表，根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I1(R+R

16、A1)+I2r解得：I11R+RA1E-rR+RA1I2延長I1-I2圖線，當(dāng)I2=0時，讀出I19.0 mA，解得E=9.0 V.圖線斜率的絕對值rR+RA1=I1，解得r=10 .答案：9.0 10 2.(2015江蘇卷)小明利用如圖1所示的實驗裝置測量一干電池的電動勢和內(nèi)阻.(1)圖1中電流表的示數(shù)為 A. 速效提升訓(xùn)練(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖2上作出U-I圖線.由圖線求得：電動勢E= V；內(nèi)阻r= . (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 . 解析：(1)由

17、圖可知，電流表的量程為0.6 A，精度為0.02 A，因此電流表的示數(shù)為0.02 A22=0.44 A;(3)由圖像與縱軸的截距得電動勢為1.60 V，斜率即內(nèi)阻為r=1.60-1.00.49 =1.22 ;(4)如果一直保持電路閉合，電池長時間使用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導(dǎo)致實驗誤差增大.答案：(1)0.44 (2)(U-I圖線如圖) 1.60(1.581.62都算對 ) 1.2(1.181.26都算對) (3)干電池長時間使用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導(dǎo)致實驗誤差增大 速效提升訓(xùn)練3.(2014全國新課標(biāo)卷)利用如圖(a)所示電路，可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻，所用的實驗器材有：待測電

18、源，電阻箱R(最大阻值999.9)，電阻R0(阻值為3.0)，電阻R1(阻值為3.0)，電流表(量程為200m A，內(nèi)阻為RA6.0)，開關(guān)S. 實驗步驟如下：將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)S；多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù)I和電阻值箱相應(yīng)的阻值R；以I1為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，作I1-R圖線(用直線擬合)；求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b.回答下列問題： 速效提升訓(xùn)練（1）分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻，則I1與R的關(guān)系式為（2）實驗得到的部分數(shù)據(jù)如下表所示，其中電阻R3.0時電流表的示數(shù)如圖(b)所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表.答：，. (3)在圖(c)的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖

19、，根據(jù)圖線求得斜率kA-1-1，截距bA-1.（4）根據(jù)圖線求得電源電動勢EV，內(nèi)阻r. 解析：(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律有AA IRrRRIRIRE )( 01代入數(shù)據(jù)，化簡得)(11 01 11 1 AAA RrRR RRERERRRI (2)電流表每小格表示4m A，因此電流表讀數(shù)是0.110A，倒數(shù)是9.09A -1.(3)根據(jù)坐標(biāo)紙上給出的點，畫出一條直線，得出斜率k1.0A-1-1，截距b6.0A-1.(4)斜率k1 1ERRRA ，因此E3.0V，截距bE1R A )( 01 1 RrR RRA ，因此r3bE -51.0.答案：(1) )0.5(0.30.31 rEREI (2

20、)0.110A 9.09A-1 (3)1.0(或在0.961.04)之間，6.0(或在5.96.1之間) (4)3.0(或在2.73.3之間)，1.0(或在0.61.4之間) 速效提升訓(xùn)練4.某研究性學(xué)習(xí)小組欲測定一塊電池的電動勢E.(1)先直接用多用電表測定該電池電動勢,在操作無誤的情況下,多用電表表盤示數(shù)如圖,其示數(shù)為V. （2）然后，用電壓表、電阻箱R、定值電阻R0、開關(guān)S、若干導(dǎo)線和該電池組成電路，測定該電池電動勢.根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，將實物圖連接成完整電路. 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練5.在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中：由于所用電

21、壓表(視為理想電壓表)的量程較小，某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實物電路.(1)實驗時，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到 (填“最大值”“最小值”或“任意值”). (2)改變電阻箱的阻值R，分別測出阻值R0=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 (填“1”或“2”) 速效提升訓(xùn)練(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點，繪出的1/U-R圖象是一條直線.若直線的斜率為k，在1/U坐標(biāo)軸上的截距為b，則該電源的電動勢E= ,內(nèi)阻r= .(用k、b和R 0表示) 速效提升訓(xùn)練解析：(1)實驗時，為保護電壓表，應(yīng)將電阻箱阻值調(diào)到最大，此時電壓表兩端電壓最小(2)電壓表的量程為3 V，故電阻箱兩端的最小電壓約為6 V.根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知，3/R0=6/R，電阻箱阻值的最小值為20 在實驗時，為減小讀數(shù)誤差，所用電表的指針偏角一般不小于其量程的1/3，當(dāng)電壓表量程為1 V時，由1R0=9-1 得R=80 所以選擇方案2較合理(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律E=U+UR0(R+r) 變形得 1U=1E+rER0+1ER0R,1U-R 圖象的截距b=1/E+r/ER0，斜率k=1/ER0，聯(lián)立這兩個式子得：E=1/kR0,r=b/k-R0.答案：(1)最大值 (2)2 (3) 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練 速效提升訓(xùn)練