,大一輪復(fù)習(xí)講義,實驗八測量電源的電動勢和內(nèi)阻,第七章恒定電流,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過好雙基關(guān),研透命題點,隨堂測試,回扣基礎(chǔ)知識 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目,細研考綱和真題 分析突破命題點,隨堂檢測 檢測課堂學(xué)習(xí)效果,過好雙基關(guān),1.實驗?zāi)康?測量電源的電動勢和內(nèi)阻. 2.實驗原理 (1)用電壓表、電流表、可變電阻(如滑動變阻器)測量.測出兩組U、I值，就能算出電動勢和內(nèi)阻. 原理公式： . 圖1甲適合測量內(nèi)阻較小的電池； 圖乙適合測量內(nèi)阻較大的電池(如 水果電池).,EUIr,圖1,(2)用電流表、電阻箱測量.如圖2甲所示，測出兩組I、R值，就能算出電動勢和內(nèi)阻. 原理公式： .,EI(Rr),(3)用電壓表、電阻箱測量.如圖乙所示，測出兩組U、R值，就能算出電動勢和內(nèi)阻. 原理公式： .,圖2,3.實驗器材 電池(待測電源)，電壓表，電流表，滑動變阻器，開關(guān)，導(dǎo)線，坐標(biāo)紙. 4.實驗步驟 (1)確定電流表、電壓表的量程，按照電路原理圖把器材連接好. (2)把滑動變阻器滑片移到電阻 的一端. (3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電壓表和電流表的讀數(shù)，用同樣方法測量并記錄幾組 、 值. (4)斷開開關(guān)，整理好器材. (5)在坐標(biāo)紙上作 圖線，求出E、r.,最大,電壓,電流,UI,5.數(shù)據(jù)處理 (1)公式法：原則上，利用兩組U、I數(shù)據(jù)，根據(jù)公式EUIr，便可得到E、r，但這樣誤差較大，為減小誤差，可測多次求平均值. (2)圖象法：將多組U、I數(shù)據(jù)描在坐標(biāo)紙上，利用圖線求解電動勢和內(nèi)阻. 圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，橫坐標(biāo)是干路電流，根據(jù)UEIr，圖線是傾斜的直線. 電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持不變，而這里的UI圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，導(dǎo)致I和U的變化. 實驗中至少得到5組以上實驗數(shù)據(jù)，畫在坐標(biāo)紙上擬合出一條直線.要使多數(shù)點落在直線上，且分布在直線兩側(cè)的點個數(shù)大致相等，個別偏離太遠的點應(yīng)舍去.,將圖線延長，縱軸截距點意味著斷路情況，它的數(shù)值就等于 .橫軸截距點(路端電壓U0)意味著短路情況，它的數(shù)值就等于 . 特別提醒(1)兩個截距點均是無法用實驗實際測到的，是利用得到的圖線向兩側(cè)合理外推得到的. (2)由于r一般很小，得到的圖線斜率的絕對值就較小.為了使測量結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開始，計算r時選取直線上相距較遠的兩點求得.,電動勢,短路電流,6.注意事項 (1)實驗電路圖：一般電源內(nèi)阻較小，電流表和滑動變阻器串聯(lián)后與電壓表并聯(lián). (2)電流表一般選00.6 A擋，電壓表一般選03 V擋. (3)電流不能過大，一般小于0.5 A. (4)由于電池內(nèi)阻一般較小，為使電壓表讀數(shù)有明顯變化，可采用內(nèi)阻較大的舊電池，或給電池串聯(lián)一個定值電阻R0，測出等效內(nèi)阻后再減掉R0即可.,研透命題點,例1(2018揚州市一模)利用如圖3所示的實驗裝置測量兩節(jié)干電池組成的電源的電動勢和內(nèi)電阻. (1)請在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線完成電路連接.,命題點一教材原型實驗,圖3,答案見解析圖,解析測電源的電動勢和內(nèi)電阻，電流表應(yīng)相對電源外接，實物連接圖如圖甲所示：,(2)在實驗操作正確的情況下測得數(shù)據(jù)記錄在下表中，請在圖4中作出UI圖象.,解析在UI坐標(biāo)系內(nèi)，描點連線，如圖乙所示：,圖4,答案見解析圖,(3)根據(jù)UI圖象，可得該電池組的電動勢E_V，內(nèi)電阻r_.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),3.0,解析由UEIr可知，圖象在縱軸的截距等于電源電動勢，斜率的絕對值等于內(nèi)阻.故E3.0 V，r1.0 .,1.0,(4)本實驗存在系統(tǒng)誤差，原因是_(選填“電壓表分流”或“電流表分壓”前面的序號)，由此造成電源內(nèi)阻測量值_(選填“大于”“小于”或“等于”)真實值.,解析本實驗存在系統(tǒng)誤差，原因是電壓表分流，使得電流表示數(shù)小于干路電流；外電路短路時，電壓表分流為零，實際電流等于電流表電流，電壓越大，電壓表分流越多，實際電流大于電流表電流越多，圖象斜率的絕對值將越大，因此電源內(nèi)阻測量值小于真實值.,小于,變式(2018蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))在“測電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，某實驗小組同學(xué)根據(jù)圖5甲電路進行測量實驗.,圖5,(1)根據(jù)圖甲電路，在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實物電路的連接.,解析測量電源的電動勢和內(nèi)阻時，電流表采用內(nèi)接法，滑動變阻器采用限流式接法，實物連線如圖：,答案見解析圖,(2)實驗小組同學(xué)操作正確，記錄下幾組電壓表和電流表的示數(shù)，并在坐標(biāo)系內(nèi)作出電壓表示數(shù)U和對應(yīng)的電流表示數(shù)I的圖象，如圖6(a)所示.由圖象可測得E測和r測，則E測_E真，r測_r真(均選填“”“”或“<”).,解析當(dāng)采用電流表內(nèi)接法時，誤差原因為電壓表分流導(dǎo)致電流表測量的總電流偏小，可把電壓表與電源看成一個等效電源，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知E測 E真，r測 r真，即電動勢和內(nèi)阻的測量值均小于真實值.,<,<,圖6,(3)為了減小系統(tǒng)誤差，同學(xué)們又根據(jù)圖(b)電路進行測量.同樣作出UI圖象，如圖(c)所示.經(jīng)過討論發(fā)現(xiàn)，利用圖(a)和圖(c)可以消除系統(tǒng)誤差得出電源的電動勢和內(nèi)阻的真實值，則E真_，r真_.,UB,解析當(dāng)采用電流表外接法時，誤差原因為電流表分壓導(dǎo)致電壓表測量外電壓偏小，可把電流表與電源看成一個等效電源，E測E真，r測r真RAr真，綜合兩種接法的誤差可知電流表的外接法電動勢是準(zhǔn)確的，E真UB，而電流表內(nèi)接法時若電壓表示數(shù)為零，代表外電路短路，由題圖(a)可知真實的短路電流為IA ，可得r真 .,命題點二實驗的拓展與創(chuàng)新,例2(2018南京市三模)利用電壓表和電阻箱可以測量電池的電動勢和內(nèi)電阻，某同學(xué)找到了如下的器材：電池組(電動勢約為6.0 V，內(nèi)阻約為1 )，靈敏電流計G(滿偏電流Ig100 A，內(nèi)阻Rg100 )，定值電阻R1(R11 )，定值電阻R2(R259.9 k)，變阻箱R3(阻值范圍09.9 可調(diào))，開關(guān)、導(dǎo)線若干.該同學(xué)發(fā)現(xiàn)還需要一個合適的電壓表，于是把靈敏電流計G改裝成電壓表. (1)將靈敏電流計G表改裝成量程為6 V的電壓表，需將G表與_(選填“R1”“R2”或“R3”)串聯(lián).,R2,(2)為了準(zhǔn)確地測量出電池組的電動勢和內(nèi)電阻，請在圖7甲虛線框中把實驗電路圖補充完整，并在對應(yīng)的電阻旁邊標(biāo)上R1、R2或R3，如果為變阻箱，請補充完整其符號， 為改裝后的電壓表.,圖7,答案如圖所示,(3)某次測量，電壓表示數(shù)如圖乙，其讀數(shù)為_ V. (4)經(jīng)過多次測量，得出圖丙所示的圖象，由圖可求得該電池組的電動勢為_ V，內(nèi)阻為_ (結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字).,4.4,5.0,1.5,例3(2018江蘇單科10)一同學(xué)測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻. (1)如圖8所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)線(圖中虛線所示)時的實驗電路.請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處_；_.,圖8,開關(guān)未斷開,解析在電學(xué)實驗中，連接電路時應(yīng)將開關(guān)斷開，電阻箱的阻值調(diào)為最大，確保實驗儀器、儀表的安全.,電阻箱阻值為零,(2)實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I，以及計算的 數(shù)據(jù)見下表：,根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖9的方格紙上作出R 關(guān)系圖象. 由圖象可計算出該干電池的電動勢為_ _V；內(nèi)阻為_.,圖9,1.34(1.30,1.2(1.01.4都算對),1.44都算對),答案見解析圖,解析根據(jù)閉合電路歐姆定律，得 EI(Rr),描點連線后圖象如圖所示. 根據(jù)圖象可知r1.2 . 圖象的斜率為電動勢E，,(3)為了得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果，在測出上述數(shù)據(jù)后，該同學(xué)將一只量程為 100 mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端.調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.33 A時，電壓表的指針位置如圖10所示，則該干電池的電動勢應(yīng)為_ _V；內(nèi)阻應(yīng)為_.,圖10,1.34結(jié)果與(2),1.0結(jié)果比(2)問第二個空格小0.2,問第一個空格一致,解析根據(jù)歐姆定律，得電流表的內(nèi)阻,該干電池的內(nèi)阻應(yīng)為rrrA1.0 ,例4(2018揚州中學(xué)5月模擬)在“測定電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，實驗室僅提供下列實驗器材： A.兩節(jié)舊干電池，每節(jié)電動勢約1.5 V B.直流電壓表Vl、V2，量程均為03 V，內(nèi)阻約3 k C.電流表，量程00.6 A，內(nèi)阻小于1 D.定值電阻R0，阻值2 E.滑動變阻器R，最大阻值15 F.導(dǎo)線和開關(guān)若干 如圖11所示，連接實驗電路圖；,圖11,(1)根據(jù)圖中電路進行實驗，測得多組U、I數(shù)據(jù)，作出UI圖象，測出電動勢和內(nèi)阻的值均_(選填“大于”“小于”或“等于”)真實值，其產(chǎn)生誤差的原因是_.(選填“電壓表分流”或“電流表分壓”),小于,電壓表分流,(2)實驗過程中，由于電流表發(fā)生了故障，某同學(xué)又設(shè)計了圖12所示的電路測定電源的電動勢和內(nèi)阻，實驗中移動滑動變阻器的滑動觸頭，記錄V1和V2的值如下表所示，用測出的數(shù)據(jù)在圖13中繪出U2U1圖線,圖12,圖13,答案如圖所示,(3)由圖線可得被測電池組的電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ _ .(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),2.8(2.63.0),3.0(2.9,3.1),隨堂測試,1.(2018無錫市高三期末)在做“測電源電動勢與內(nèi)阻”的實驗中， (1)先用多用電表粗測了干電池的電動勢.如圖14所示是測量時選擇開關(guān)與表頭指針?biāo)幍奈恢茫瑒t該電池的電動勢為_ V，實驗結(jié)束后，應(yīng)將選擇開關(guān)撥到圖中的_擋位(選填A(yù)、B、C或D).,1,2,3,圖14,4,1.48(1.461.49),A,(2)設(shè)計如圖15電路進行測量.在實驗中發(fā)現(xiàn)滑動變阻器的滑片由M端向N端逐漸滑動時，電流表示數(shù)逐漸增大，電壓表的示數(shù)接近1.5 V并且?guī)缀醪蛔?，?dāng)滑片臨近N時，電壓表示數(shù)急劇變化.出現(xiàn)這種問題，應(yīng)更換一個總阻值比原來_(選填“大”或“小”)的滑動變阻器.,1,2,3,圖15,4,小,(3)更換(2)中滑動變阻器后，記錄分布均勻的8組電流表示數(shù)(I)以及電壓表示數(shù)(U)，在數(shù)據(jù)處理軟件中，以U為縱軸，以I為橫軸，經(jīng)擬合得到直線U1.487 51.502 5I，則電動勢的測量值是_ V，內(nèi)電阻的測量值是_ .(結(jié)果均需保留三位有效數(shù)字),1.49,1.50,2.(2018常州市一模)測定一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻，電路如圖16甲所示，MN為一段粗細均勻、電阻率較大的電阻絲，定值電阻R01.0 .調(diào)節(jié)滑片P，記錄電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I及對應(yīng)的PN長度x，繪制了UI圖象如圖乙所示. (1)由圖乙求得電池的電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ .,1,2,3,4,1.5,0.5,圖16,解析由閉合電路歐姆定律可知：UEI(rR0)，則可知，題圖乙中的圖象與縱坐標(biāo)的交點表示電動勢，故E1.5 V；圖象的斜率表示等效內(nèi)電阻，則rR0 1.5 ； 解得：r1.5 1.0 0.5 ；,1,2,3,4,(2)實驗中由于電表內(nèi)阻的影響，電動勢測量值_其真實值(選填“大于”“等于”或“小于”).,1,2,3,4,小于,解析由題圖乙可知，伏安法測電阻相對于電源來說采用電流表外接法，由于電壓表分流作用，電流表測量值偏小，當(dāng)外電路短路時，電流測量值等于真實值，電源的UI圖象如圖所示， 由圖象可知，電動勢測量值小于真實值，電源內(nèi)阻測量值小于真實值，,1,2,3,4,(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可繪出 x圖象，如圖丙所示.圖象斜率為k，電阻絲橫截面積為S，可求得電阻絲的電阻率_，電源內(nèi)阻對電阻率的測量_(選填“有”或“沒有”)影響.,1,2,3,4,kS,沒有,若考慮電源內(nèi)阻，圖象的斜率不變，所以電源內(nèi)阻對電阻率的測量沒有影響.,3.(2018南通市等六市一調(diào))測量某電源電動勢和內(nèi)阻，提供如下實驗器材： A.待測電源(電動勢約12 V、內(nèi)阻約1 、最大允許電流2 A) B.電流表A(量程1 A) C.電流表G(量程1 mA、內(nèi)阻約50 ) D.電阻箱(099 999.9 ) E.滑動變阻器(020 k) F.滑動變阻器(01 k) H.滑動變阻器(050 ) J.定值電阻(阻值5 ) K.定值電阻(阻值100 ) L.開關(guān)、導(dǎo)線若干,1,2,3,4,(1)將電流表G改裝成電壓表，需要測量電流表內(nèi)阻Rg，實驗小組采用如圖17甲所示的電路，實驗步驟如下： 連接好電路，閉合開關(guān)S1前，滑 動變阻器R1的滑片移到_(選 填“最左端”或“最右端”).,1,2,3,最左端,4,圖17,閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R1使電流 表G滿偏. 閉合S2，保持R1阻值不變，調(diào)節(jié)電阻箱R2的阻值，使得電流表G半偏，讀出電阻箱示數(shù)R，則電流表G的內(nèi)阻Rg_.,R,解析滑動變阻器R1的滑片移到最左端時接入電路的電阻最大，故閉合開關(guān)S1前，滑動變阻器R1的滑片移到最左端，閉合S2，電阻箱R2與電流表G并聯(lián)，當(dāng)電流表G半偏時，即電流表中電流為原來的一半，則另一半電流流過電阻箱R2，電阻箱R2與電流表G中電流相同，故電阻值也相等.,1,2,3,4,(2)將電流表G改裝成量程為15 V的電壓表，已測得Rg52.0 ，則與電流表G串聯(lián)的電阻箱R2的取值應(yīng)為_ .,14 948.0,1,2,3,4,解析將電流表G改裝成量程為15 V的電壓表后，表的總電阻為 1.5104 ，與電流表G串聯(lián)的電阻箱R2RRg14 948.0 ；,(3)用圖乙電路測電源電動勢和內(nèi)阻，滑動變阻器R3選用_，定值電阻R0選用_.(選填器材序號),H,1,2,3,4,解析滑動變阻器的總阻值小，便于精細調(diào)節(jié)，故選H，因電流表量程為1 A，定值電阻若選100 ，則測量電流的大小及大小變化范圍就非常小，故定值電阻應(yīng)選J.,J,(4)根據(jù)實驗測得數(shù)據(jù)作出電壓表讀數(shù)U與電流表A讀數(shù)I間的關(guān)系圖象(圖象未畫出)，由圖象讀出I0時U12.1 V，圖線斜率絕對值為5.9 V/A，則電源電動勢E_ V，電源內(nèi)阻r_ .,12.1,解析由題圖乙，將定值電阻等效為電源內(nèi)阻，I0時，路端電壓即為電動勢EU12.1 V，圖線斜率絕對值為等效內(nèi)阻的大小，則電源實際內(nèi)阻為r5.9 5 0.9 .,0.9,1,2,3,4,4.(2019海安中學(xué)模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組用較粗的銅絲和鐵絲相隔較近距離插入蘋果中，制成了一個蘋果電池，現(xiàn)在用如圖18甲所示器材來測定蘋果電池的電動勢和內(nèi)阻.設(shè)計好合適的電路后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，改變電源兩端的電壓U和流過電源的電流I，記錄多組U、I的數(shù)據(jù)，填入事先設(shè)計的表格中，然后逐漸增大銅絲和鐵絲插入的深度，重復(fù)上述步驟進行實驗.按照插入深度逐漸增加的順序，利用相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，在UI坐標(biāo)系中繪制圖象，如圖乙中的a、b、c所示.,1,2,3,4,圖18,(1)實驗器材有：電流表(量程1 mA，內(nèi)阻不計)；電壓表(量程1 V，內(nèi)阻1 k)；滑動變阻器R1(阻值0200 )；滑動變阻器R2(阻值010 k)，該電路中應(yīng)選用滑動變阻器_(選填“R1”或“R2”). (2)某同學(xué)根據(jù)正確設(shè)計的電路將圖甲中實物圖連接出一部分，請將剩余部分連接起來.,1,2,3,4,R2,答案如圖所示,(3)在該實驗中，隨電極插入的深度增大，電源電動勢_，電源內(nèi)阻_ (均選填“增大”“減小”或“不變”). (4)圖線b對應(yīng)的電路中，當(dāng)外電路總電阻R2 000 時，該電源的輸出功率P_ W(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字).,1,2,3,4,不變,減小,3.20104,