专题64 测定电源的电动势和内阻高考物理一轮复习专题详解解析版.docx

1、专题64 测定电源的电动势和内阻高考物理一轮复习专题详解解析版知识回顾一、 实验目的测定电池的电动势和内电阻二、实验原理如图所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出至少六组I、U值,利用闭合电路欧姆定律U=E-Ir，逐差法求出三组E、r值,最后分别算出它们的平均值.用作图法来处理数据:如图所示，以I为横坐标、U为纵坐标,利用测出的数据在坐标纸上画出电源的U-I图象.由纵轴上截距可得电动势值,从图线斜率的绝对值可得内电阻r的值. 三、实验器材：待测电池，电压表（03V），电流表（00.6A），滑动变阻器（10），电键，导线.四、实验步骤1电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电

2、路.2把变阻器的滑动片移到阻值最大的一端.3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组I、U的值.4打开电键，整理好器材.5处理数据，用公式法和作图法求出电动势和内电阻的值.五、注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池.2.选用的电压表内阻RV要远远大于电源内阻r。3干电池在大电流放电时，电动势 E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A.因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电.4计算法求E、r：要测出不少于6组I、U数据，且变化范

3、围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组、第2和第5为一组、第3和第6为一组，分别解出E、r值再求平均值5在画UI图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧.个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑.这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度.6干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画UI图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）.但这时图线和横轴的交点不再是短路电流.不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻.7.合理选择标度：为使图线分布空间大，如图2所示，纵坐标可

4、以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用r确定，应根据r确定图2六、误差分析1系统误差分析：根据闭合电路欧姆定律：EU+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的.根据闭合电路的欧姆定律：EU+Ir.由两次测量列方程为： 解得： 若是考虑电流表和电压表的内阻，应用闭合电路的欧姆定律： 式中的E与r是电动势和内阻的真实值.解得： 比较得：E测E r测r.为了减小这个系统误差， 滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些.2为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用

5、UI图象处理实验数据.将点描好后，用直尺画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等.这条直线代表的UI关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小.如图所示这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E（对应的I0），斜率的绝对值就是被测电源的内阻r.（特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是r |U/I |）.3每次读完电表示数没有立即断开电源，造成E和r的变化.学&科网4用图像法求E和r时，由于做图不准确造成的偶然误差.本实验结果：E测E真、r测r真.例题分析【例1】 .某课外活动小组用苹果自制了一水果电池组现在要测量该电池组的电动势和内阻（电动势

6、约为2V，内阻在1k2k之间），实验室现有如下器材各一个：多用电表：欧姆挡（1，10，100，1k）直流电流挡（00.5mA，01mA，010mA，0100mA）直流电压挡（00.5V，02.5V，010V，050V，0250V，0500V）电压表：（03V，015V）电流表：（006A，03A）滑动变阻器：R1（010），R2（02000）开关及导线若干(1)该小组同学先用多用电表直流电压“02.5 V”挡，粗测了电池组的电动势，指针稳定时如图甲所示，其示数为_V（结果保留两位有效数字）；(2)为了更精确地测量该电池组的电动势和内阻，采用伏安法测量，应选_测电压，选_测电流（填电表名称和所选

7、量程）；滑动变阻器应选_（填电阻符号）；(3)请设计实验电路，并用线段代替导线将图乙中相关器材连成实物电路图_【答案】1.8V；电压表，0-3V；多用电表直流电流档1mA；R2（3）实物连线如图所示。【例2】 .小张同学测量一节蓄电池的电动势和内阻的实验中，认为蓄电池內阻非常小，为防止滑动变阻器电阻过小时，由于电流过大而损坏器材，电路巾用了一个定值电阻R1。实验时蓄电池、开关、导线、选用电流表(量程3A)与电压表(量程3V)、滑动变阻器(05)按如图甲连接电路图。(1)现有两个定值电阻R0，小张选择哪一个吏合理?_。A.定值电阻(1、额定功率5W) B.定值电阻(10、额定功率10W)(2)小

8、张同学按图甲电路图进行连接，下列实物图正确的是_。(3)若小张用如图乙所示电路，分别测出两组数据记为U1、I1与U2、I2，已知定值电阻为R0，可粗测出蓄电池的电动势E=_，内阻r=_。(用字母U1、I1、U2、I2、R0来表示)【答案】AC专题练习1 .分某研究性学习小组设计了如图甲所示的电路，测电源的电动势E及内阻r（1）闭合电键S，移动滑动触头P，用 V1、V2和A测得并记录多组数据根据数据描出如图乙所示的、两条UI直线，则直线是根据电压表_（填“V1”或“V2”）和电流表A的数据画得的；（2）根据图象求得电源电动势E的测量值为_V，内电阻r的测量值为_（保留两位有效数字）；（3）直线、

9、的交点对应滑动变阻器接入闭合电路的阻值为_，此时电源的总功率为_W【答案】V13.01.003（2）直线是电源电动势电压与电流关系图象，由图象可知，图象与纵轴交点坐标值是1.5，电源电动势E=3.0V，电源内阻（3）交点处电压为2.0V，电流为1.0A，此时两电压表示数相等，故此时滑动变阻器接入阻值应为零；电源的总功率P=EI=3.01=3W；2 .小明同学设计了如图1所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值实验器材有：待测电源E（不计内阻），待测电阻R1，待测电阻R2，电流表A（量程为0.6A，内阻较小），电阻箱R（099.99），单刀单掷开关S1， 单刀双掷开关S2， 导线若干（1）

10、先测电阻R1的阻值闭合S1， 将S2切换到a，调节电阻箱R，读出其示数r1和对应的电流表示数I，将S2切换到b，调节电阻箱R，使电流表示数仍为I，读出此时电阻箱的示数r2，则电阻R1的表达式为R1=_（2）小明同学已经测得电阻R1=2.0，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值他的做法是：闭合S1， 将S2切换到b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，由测得的数据，绘出了如图2所示的1/IR图线，则电源电动势E=_V，电阻R2=_（保留两位有效数字）（3）用此方法测得的电动势的测量值_真实值；R2的测量值_真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】r1- r2， 1.5

11、，1.0，等于，大于（3）若考虑电源内阻，对（1）：接a时应有：E=I（R2+r1+r），接b时应有：E=I（R2+r2+r）联立可得R1=r1-r2，即测量值与真实值相比不变；对（2）应有：E=I（R2+R+R1+r），变形为，比较两次表达式的斜率和截距可知，电动势不变，R1变小，即测量值比真实值偏大学&科网3.为了较精确地测量一节新电池的内阻，可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：理想电压表V（量程03V，），电流表A（具有一定内阻，量程00.6A，），定值电阻R0（R0=1.50），滑动变阻器R1（010），滑动变阻器R2（0200），开关S实验电路原理图（a）（1）为方便调节且

12、能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用_（填“R1”或“R2”）（2）用笔画线代替导线在图(b)中完成实物连接图_（3）实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数，在给出的U-I图线如图（c）所示，则干电池的内阻r=_。（结果保留两位有效数字）【答案】R11.0（2）根据原理图可知实物图如图所示：4 .两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路测定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录的是电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据并根据数据描绘了如图(b)所示的两条UI图线回答下列问题：(

13、1)根据甲、乙两同学描绘的图线，可知（_）A甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据B甲同学是根据电压表V2和电流表A的数据C乙同学是根据电压表V1和电流表A的数据D乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据(2)图象中两直线的交点表示的物理意义是（_）A滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B电源的输出功率最大C定值电阻R0上消耗的功率为0.5 W D电源的效率达到最大值(3)根据图(b)，可以求出定值电阻R0_，电源电动势E_V，内电阻r_.【答案】ADBC2.01.501.0（2）图象中两直线的交点表示电压表V1的读数与电压表V2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0，滑动变阻器的滑动触头P滑到了最

14、左端，故A错误；图象可以得出电阻R0的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0，即电源的输出功率最大，故B正确；定值电阻R0消耗功率为：P=U2I=1.00.5 W=0.5 W，故C正确；电源的效率为：，U越大，效率越大，故D错误故选BC（3）从图象可以得出定值电阻R0的阻值为：；从甲同学的图象可以得出图象在U轴上的截距为1.50 V，即电源的电动势为1.50 V，图象斜率的绝对值为：，即电源的内阻为r=1.05 .某同学为了测一节干电池的电动势E和内电阻r。先用多用电表估测电动势E。将选择开关旋至直流2.5V档，红、黑表笔与干电池的正

15、、负极相接，此时指针所指位置如图甲所示，则此时多用表的读数为_V。再用伏安法更精确地测量该干电池的电动势和内电阻，实验电路如图乙所示。请你用实线代替导线在图丙中连接好实物_，要求变阻器的滑动头向右滑动时，其电阻值变大。由实验测得的7组数据已在图丁的U-I图上标出，请你完成图线_。由图象可得E_V（保留三位有效数字），r_（保留两位有效数字）。这位同学对以上实验的系统误差进行了分析，其中正确的是_。A主要是由电压表的分流引起的B主要是由电流表的分压引起的C电动势测量值小于真实值D内阻测量值大于真实值【答案】1.450.01如图；如图；1.490.011.01.1AC（3）用直线把坐标系中各点连接

16、起来，得到U-I图象，如图丁所示；由图象可知，图象与纵轴交点是1.5V，则电源电动势E=1.5V，电源内阻；（4）在测量电源的电动势和内阻时，电压表测量电源的外电压准确，电流表测量通过电源的电流偏小，因为电压表起分流作用可以将电压表内阻与电源并联后看作等效电源，实际测量的是等效电源的电动势和内电阻，知电动势的测量值偏小，内电阻的测量值偏小故AC正确，BD错误，故选AC. 学&科网6 .在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：A待测的干电池（电动势约为1.5 V，内电阻小于1.0 ）B电流表A1（量程03 mA，内阻Rg1=10 ）C电流表A2（量程00.6 A，内阻Rg2=0.

17、1 ）D滑动变阻器R1（020 ，10 A）E滑动变阻器R2（0200 ，l A）F定值电阻R0（990 ）G开关和导线若干（1）某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图1所示的（a）、（b）两个参考实验电路，其中合理的是_图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选_（填写器材前的字母代号）；（2）图2为该同学根据（1）中选出的合理的实验电路，利用测出的数据绘出的I1I2图线（I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，且I2的数值远大于I1的数值），则由图线可得被测电池的电动势E=_V，内阻r=_（结果小数点后保留2位）；（3

18、）若将图线的纵坐标改为_，则图线与纵坐标轴交点的物理含义即为电动势的大小。【答案】bD1.480.85（2）由电路图可知，在闭合电路中，电源电动势：E=I1（R0+Rg1）+I2r，则：，由图象可知，图象的截距：b=1.4610-3=，则电源电动势为：E=1.48V；图象斜率：，电源内阻为：r=0.85；7 .现有一特殊电池，它的电动势E约为5V，内阻r约为40，已知该电池允许输出的最大电流为40mA。为了测定该电池的电动势和内阻，某同学准备了如下器材：A待测电池；B电压表V：量程015V，内阻RV15k；C电流表A：量程01mA，内阻RA=156；D电阻箱R：0999.9；E定值电阻R1=4

19、；F定值电阻R2=39；G定值电阻R3=50；H定值电阻R4=90；I开关、导线若干。(1)该同学设计的部分电路如图甲所示，图中保护电阻R0应选择器材中的_(填写器材前的选项字母)。(2)选择合适的器材，将虚线框中的电路补充完整，并在电路中注明所选器材的符号_。(3)将电阻箱的阻值调整到_(填“最大”或“最小”)，闭合开关。(4)调节电阻箱的电阻，使所选电表指针指到某一位置，记录此时电阻箱的阻值R和所选电表的读数x，电表读数用国际单位(A或V)作单位。(5)重复步骤(4)获取多组R和x的值。(6)断开开关，整理器材。(7)根据所得数据在坐标系中描点连线，如图乙所示。根据图线可求得该电池的电动势E为_V，内阻r为_。(结果均保留一位小数)【答案】H最大5.041.1【解析】（1）因电池的电动势E约为5V，内阻r约为40，已知该电池允许输出的最大电流为40mA。则保护电阻阻值最小为：，故选H.（2）因电压表的量程过大，则可用电流表与定值电阻R1并联组成电路，如图；