2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第七章 實驗九 測定電源的電動勢和內(nèi)阻高效演練一、實驗?zāi)康?掌握用電壓表和電流表測定電源的電動勢和內(nèi)阻的方法；進(jìn)一步理解閉合電路的歐姆定律2掌握用圖象法求電動勢和內(nèi)阻的方法二、實驗原理1實驗依據(jù)：閉合電路歐姆定律2E和r的求解：由UEIr得，解得E、r.3圖象法處理：以路端電壓U為縱軸，干路電流I為橫軸，建系、描點、連線，縱軸截距為電動勢E，直線斜率k的絕對值為內(nèi)阻r.三、實驗器材電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆四、實驗步驟1電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按實驗原理圖連接好實物電路2把變阻器的滑片移動到使接入電路阻值最大的一端3閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣方法測量并記錄幾組I、U值，并填入表格中第1組第2組第3組第4組第5組第6組U/VI/A4.斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材一、數(shù)據(jù)處理1列多個方程組求解，再求E、r的平均值2用作圖法處理數(shù)據(jù)，如圖所示(1)圖線與縱軸交點為E；(2)圖線與橫軸交點為I短；(3)圖線的斜率表示r.二、誤差分析1偶然誤差：(1)電表讀數(shù)不準(zhǔn)引起誤差(2)圖象法求E和r時作圖不準(zhǔn)確2系統(tǒng)誤差：(1)采取電流表內(nèi)接法，由于電壓表分流造成電動勢和內(nèi)阻的測量值均偏小(2)采取電流表外接法，由于電流表分壓，造成內(nèi)阻的測量值偏大三、注意事項1為了使路端電壓變化明顯，可使用內(nèi)阻較大的舊電池2電流不要過大，應(yīng)小于0.5 A，讀數(shù)要快每次讀數(shù)后立即斷開電源3要測出不少于6組的(U，I)數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些4若UI圖線縱軸刻度不從零開始，則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，內(nèi)阻應(yīng)根據(jù)r確定5電流表要內(nèi)接(因為r很小)考點一器材、電路的選擇和數(shù)據(jù)處理 學(xué)生用書P142(xx高考北京卷)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻要求盡量減小實驗誤差(1)應(yīng)該選擇的實驗電路是下圖中的_(選填“甲”或“乙”)(2)現(xiàn)有電流表(00.6 A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干，以及以下器材：A電壓表(015 V)B電壓表(03 V)C滑動變阻器(050 )D滑動變阻器(0500 )實驗中電壓表應(yīng)選用_；滑動變阻器應(yīng)選用_(選填相應(yīng)器材前的字母)(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如下表所示，其中5組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點已經(jīng)標(biāo)在坐標(biāo)紙上，請標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點，并畫出UI圖線序號123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480(4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E _V，內(nèi)電阻r _.解析(1)電流表內(nèi)阻與電池內(nèi)阻相差不多，如果用乙圖誤差較大，應(yīng)選用甲圖(2)干電池的電動勢為1.5 V左右，為減小誤差，應(yīng)選擇量程為3 V的電壓表；根據(jù)電源電動勢和電流表量程，可知應(yīng)選擇最大阻值為50 的滑動變阻器(3)第四組數(shù)據(jù)誤差較大，應(yīng)舍去，連線后如答案圖所示(4)根據(jù)UI圖象，電源的電動勢為縱軸的截距，為1.5 V，內(nèi)電阻為斜率的大小，r 0.83 .答案(1)甲(2)BC(3)如下圖所示(4)1.50(1.491.51)0.83(0.810.85)考點二電路的連接和誤差分析學(xué)生用書P142(xx高考福建卷)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Ig100 A、內(nèi)阻rg2.0 k，若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA，應(yīng)并聯(lián)一只_ (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(3)某次實驗的數(shù)據(jù)如下表所示：測量次數(shù)12345678電壓表V讀數(shù)U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改裝表A讀數(shù)I/mA20406080100120140160該小組借鑒“研究勻變速直線運動”實驗中計算加速度的方法(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CR1的實際阻值比計算值偏小DR0的實際阻值比標(biāo)稱值偏大解析(1)由電流表的改裝知識可知，R1 1.0 .(2)如圖所示(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律結(jié)合逐差法可知r1R0，r2R0，r3R0，r4R0.故rR0 1.66 .逐差法在計算中體現(xiàn)的主要優(yōu)點是：充分利用已測得的數(shù)據(jù)(4)根據(jù)題意可知，內(nèi)阻的測量值為r測R0，因此，電壓表的內(nèi)阻、滑動變阻器的阻值對測量結(jié)果無影響若R1的實際值比計算值偏小，則改裝后的電流表示數(shù)偏小，導(dǎo)致內(nèi)阻測量值偏大根據(jù)內(nèi)阻測量值的表達(dá)式可知，R0的實際值比標(biāo)稱值偏大，也會導(dǎo)致內(nèi)阻測量值偏大故選C、D.答案(1)1.0(2)見解析圖(其他正確連接同樣可以)(3)1.66充分利用已測得的數(shù)據(jù)(4)CD學(xué)生用書P143測量電動勢和內(nèi)阻的其他方法1安阻法用一個電流表和電阻箱測量，電路如圖，測量原理為：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此種方法使測得的電動勢無偏差，內(nèi)阻偏大若已知電流表A的阻值可消除測內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差2伏阻法用一個電壓表和電阻箱測量，電路如圖，測量原理為：EU1r，EU2r，由此可求出r和E，此種方法測得的電動勢和內(nèi)阻均偏小(xx高考新課標(biāo)全國卷)利用如圖甲所示電路，可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻，所用的實驗器材有：待測電源，電阻箱R(最大阻值為999.9 )，電阻R0(阻值為3.0 )，電阻R1(阻值為3.0 )，電流表A(量程為200 mA，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和電阻箱相應(yīng)的阻值R；以為縱坐標(biāo)，R為橫坐標(biāo)，作 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：(1)分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻，則與R的關(guān)系式為_(2)實驗得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，其中電阻R3.0 時電流表的示數(shù)如圖乙所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表答：_，_.R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.077/A16.998.0010.011.011.913.0(3)在圖丙的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點補(bǔ)充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k_A11，截距b_A1.(4)根據(jù)圖線求得電源電動勢E_V，內(nèi)阻r_.解析(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：EIRA(RR0r)將R03.0 ，R13.0 ，RA6.0 代入上式得R(5.0r)(2)從讀數(shù)上，有效數(shù)字要一致，即讀數(shù)是0.110 A，倒數(shù)是9.09 A1.(3)由 R關(guān)系式可知k，截距b(5.0r)；由給出的數(shù)據(jù)作出圖象，連線時使盡可能多的點在同一直線上，不在直線上的點要均勻分布在直線兩側(cè)由圖象可知，k1.0 A11，b6.0 A1.(4)電源電動勢E3.0 V，電源內(nèi)阻r1.0 .答案(1)R(5.0r)(2)0.1109.09(3)見解析圖1.06.0(4)3.01.0總結(jié)提升(1)本實驗是用安阻法測電動勢和內(nèi)阻，R1起到給電流表擴(kuò)程的作用，R0起保護(hù)作用，要完成實驗測量，R1、R0、A的阻值必須已知(2)數(shù)據(jù)分析時，首先根據(jù)歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點，列出與R的關(guān)系式，再進(jìn)一步明確R圖象截距、斜率的物理意義，問題即可得到解決學(xué)生用書P1441.用如圖所示的電路測量電池電動勢和內(nèi)電阻時，若有兩只電壓表V1、V2量程相同，內(nèi)阻分別為RV1、RV2，且RV1RV2；兩只電流表A1、A2量程相同，內(nèi)阻分別為RA1、RA2，且RA1RA2，在實驗中，為了使E、r的測量值更精確一些，選擇的電表應(yīng)該是()AV1與A1BV1與A2CV2與A1 DV2與A2解析：選AB.由于電壓表有分流作用，所以電阻越大分流作用越小，測量結(jié)果越精確一些，故選項A、B正確2.某實驗小組利用如圖所示電路測定一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)電阻，備有下列器材：待測電池，電動勢約為1.5 V(小于1.5 V)電流表，量程3 mA電流表，量程0.6 A電壓表，量程1.5 V電壓表，量程3 V滑動變阻器，020 開關(guān)一個，導(dǎo)線若干(1)請選擇實驗中需要的器材_(填標(biāo)號)(2)按電路圖將實物(如圖甲所示)連接起來(3)小組由實驗數(shù)據(jù)作出的UI圖象如圖乙所示，由圖象可求得電源電動勢為_V，內(nèi)電阻為_.解析：(1)電流表量程3 mA不能滿足實驗需要，故選量程為0.6 A電流表；電動勢小于1.5 V，故選量程為1.5 V的電壓表其他都是電路必需器材，故所需器材為：.(2)如圖所示(3)根據(jù)圖象得：E1.40 V，r2.8 .答案：見解析3(xx開封模擬)利用如圖所示的電路可以較為準(zhǔn)確地測量未知電源的電動勢圖中Ex為待測電源，ES為標(biāo)準(zhǔn)電源(電動勢ES已準(zhǔn)確測出)，E為工作電源，為電路提供電流G為零刻度在中央的靈敏電流計，AB為一根粗細(xì)均勻的電阻絲，C、D為AB上的兩個活動接觸點，可以在電阻絲上移動，與電阻絲AB平行放置的還有一把刻度尺，可以測出C、D之間的長度實驗步驟如下：(1)按圖連接好電路，讓K1處于斷開狀態(tài)，K2處于兩個觸點都不接的狀態(tài)；(2)先閉合K1，調(diào)整RP至合適位置；(3)將K2擲于1位置，調(diào)整C、D觸頭使電流計指針指向零刻度，記下_；(4)將K2擲于2位置，重新調(diào)整C、D位置，使_，并記下_；(5)斷開K1，計算待測電源的電動勢的表達(dá)式為Ex_.解析：(3)由題意知應(yīng)記下C、D間的長度L1.(4)使電流計指針指向零刻度，并記下此時C、D間的長度L2.(5)根據(jù)電阻定律R，由電路特點可得I，聯(lián)立可得，ExES.答案：(3)C、D間的長度L1(4)電流計指針指向零刻度C、D間的長度L2(5)ES4.甲(xx高考安徽卷)根據(jù)閉合電路歐姆定律，用圖甲所示電路可以測定電池的電動勢和內(nèi)電阻圖中R0是定值電阻，通過改變R的阻值，測出R0兩端的對應(yīng)電壓U12，對所得的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就可以實現(xiàn)測量目的根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在R坐標(biāo)系中描出坐標(biāo)點，如圖乙所示已知R0150 ，請完成以下數(shù)據(jù)分析和處理乙(1)圖乙中電阻為_ 的數(shù)據(jù)點應(yīng)剔除；(2)在坐標(biāo)紙上畫出R關(guān)系圖線；(3)圖線的斜率是_(V11)，由此可得電池電動勢Ex_V.解析：(1)從題圖上可以看出，80.0 的點偏離圖線較遠(yuǎn)，偶然誤差較大應(yīng)剔除(2)連接各點成直線時，盡量讓點均勻分布在直線的兩側(cè)，如圖：(3)由圖象可得，圖線的斜率是k0.004 44(V11)由閉合電路歐姆定律可得電路中的電流為：IR0兩端的電壓U12IR0故即0.004 44將R0150 代入上式可得：Ex1.50 V.答案：(1)80.0(2)見解析圖(3)0.004 441.505(xx濰坊聯(lián)考)一同學(xué)要測量某電池的電動勢E和內(nèi)阻r，實驗器材如下：A電壓表V1(量程3 V，內(nèi)阻約為3 k)B電壓表V2(量程1.5 V，內(nèi)阻約為2 k)C定值電阻R0，阻值為5 D滑動變阻器R，最大阻值為10 E導(dǎo)線和開關(guān)(1)根據(jù)圖甲所示實驗電路，在圖乙中完成實物電路的連接(2)實驗中移動滑動變阻器觸頭，讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1、U2，繪出U1U2圖象如圖所示，則電源的電動勢E_V，內(nèi)阻r_.解析：(1)連接實物電路圖時，注意電流的走向先將R0與滑動變阻器串聯(lián)起來，再將電壓表V1并聯(lián)在電源和開關(guān)兩端，電壓表V2并聯(lián)在R0兩端(2)電壓表V1測量電源的路端電壓，電壓表V2的示數(shù)與R0的阻值之比為通過電源的電流，由閉合電路歐姆定律可知，U1Er，所以U1U2圖線在縱軸上的截距為電源的電動勢，故E3.0 V；U1U2圖線斜率的絕對值為，所以電源的內(nèi)阻r7.5 .答案：(1)如圖所示(2)3.07.56.甲為測定某電源的電動勢E、內(nèi)阻r以及一段電阻絲的電阻率，設(shè)計了如圖甲所示的電路ab是一段電阻率較大的粗細(xì)均勻的電阻絲，R0是阻值為2 的保護(hù)電阻，滑動片P與電阻絲始終接觸良好實驗中用螺旋測微器測得電阻絲的直徑為d0.400 mm.實驗時，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)P的位置，記錄aP的長度x和對應(yīng)的電壓U、電流I的數(shù)據(jù)，并求得的數(shù)值，如下表所示：x(m)0.100.200.300.400.500.60U(V)1.501.721.892.002.102.18I(A)0.490.430.380.330.310.28U/I()3.064.004.976.066.777.79(1)請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙上描點連線作UI關(guān)系圖象，根據(jù)該圖象，可得電源的電動勢E_V，內(nèi)阻r_.(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出的x關(guān)系圖象如圖丙所示，利用該圖象，可求得電阻絲的電阻率_m(保留三位有效數(shù)字)(3)圖丙中x關(guān)系圖象在縱軸上的截距的物理意義是_解析：(1)將表格中的電流和電壓數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點后連成直線，由UEI(rR0)可知圖線在縱軸上的截距表示電動勢E，故E3.00 V，圖線的斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻與定值電阻之和，即rR03.0 ，得r1.0 .(2)由RA可知k，則電阻率kS1.26106m.(3)x圖象在縱軸上的截距表示電流表的內(nèi)阻，阻值大小為2.0 .答案：(1)如圖所示3.001.0(2)1.26106(3)電流表的內(nèi)阻為2.0