《2022年高三物理復(fù)習(xí) 第7章 實(shí)驗(yàn) 測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022年高三物理復(fù)習(xí) 第7章 實(shí)驗(yàn) 測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻學(xué)案（12頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年高三物理復(fù)習(xí) 第7章 實(shí)驗(yàn) 測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻學(xué)案 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．進(jìn)一步理解閉合電路歐姆定律，掌握用電壓表和電流表測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方法． 2．掌握用圖象法求電動(dòng)勢和內(nèi)阻的方法；理解并掌握路端電壓U與干路電流I的關(guān)系圖象(即U－I圖象)與縱、橫坐標(biāo)軸交點(diǎn)坐標(biāo)的意義以及圖象斜率的意義． 實(shí)驗(yàn)原理 　本實(shí)驗(yàn)的依據(jù)是閉合電路的歐姆定律，實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示． 圖1 1．公式法：改變變阻器的阻值，從電流表、電壓表中讀出幾組U、I值，由U＝________可得E＝U1＋I(xiàn)1r，E＝U2＋I(xiàn)2r，解之E＝、r＝，多測幾組數(shù)據(jù)，分別求出幾組電動(dòng)勢E和r的值，然后求出

2、它們的平均值． 2．圖象法：改變R的阻值，多測幾組U、I值．實(shí)驗(yàn)中至少測出6組U、I值，且變化范圍要大些， 圖2 然后在U－I坐標(biāo)系中描點(diǎn)作圖，所得直線與縱軸的交點(diǎn)即為____________，圖線______的絕對值即為內(nèi)阻r的值．如圖2所示． 實(shí)驗(yàn)器材 電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙． 實(shí)驗(yàn)步驟 1．連接電路 電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按圖1連接好電路． 2．測量與記錄 (1)把滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到使接入電路的阻值最大的一端． (2)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1)．用

3、同樣方法測量幾組I、U值． 3．?dāng)?shù)據(jù)處理、整理器材 (1)斷開開關(guān)，拆除電路整理好器材． (2)取坐標(biāo)紙，以______為橫軸，____________為縱軸，描繪出所記錄的各組I、U值的對應(yīng)點(diǎn)，連成U－I圖線．延長U－I圖線，它與坐標(biāo)軸有兩個(gè)交點(diǎn)，讀取E，進(jìn)一步可以算出r＝__________，如圖2所示． 注意事項(xiàng) 1．本實(shí)驗(yàn)采用伏安法正確的實(shí)驗(yàn)電路為電流表內(nèi)接法(如圖1所示)，不要接成電流表外接法(如圖3所示)． 圖3 2．合理選擇電壓表、電流表量程．測一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí)，電壓表選3 V量程，電流表選0.6 A量程，滑動(dòng)變阻器選0～10 Ω. 3．應(yīng)使用內(nèi)阻大

4、些(用過一段時(shí)間)的干電池；在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大；每次讀完I和U的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即斷開電源，以免干電池在大電流放電時(shí)E和r明顯變化． 4．在作U－I圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對稱分布在直線的兩側(cè)，不要顧及個(gè)別偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，以減小偶然誤差． 5．干電池內(nèi)阻較小時(shí)，U的變化較慢，此時(shí)，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖4甲所示的狀況，為此，可使縱坐標(biāo)不從零開始，如圖乙所示，把坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小些．此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流．另外，計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用r＝||算出電池的內(nèi)阻r. 圖4 誤差分析 由于實(shí)驗(yàn)電路及電壓表、電流表

5、內(nèi)阻的影響，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果E測

6、導(dǎo)線若干 (1)為盡量減小實(shí)驗(yàn)的誤差，實(shí)驗(yàn)中電流表選擇________；電壓表選擇________；滑動(dòng)變阻器選________． 請?jiān)谔摼€方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖； (2)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)中記錄的6組對應(yīng)的數(shù)據(jù)如下表，試根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖5中描點(diǎn)畫出U－I圖線；由圖線可得，“水果電池”的電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω. 圖5 I/mA 4.0 5.0 8.0 10.0 12.0 14.0 U/V 3.04 2.85 2.30 1.90 1.50 1.14 (3)實(shí)驗(yàn)測得的“水果電池”的電動(dòng)勢和內(nèi)阻與真實(shí)值相比，E測______

7、__E真，r測________r真(選填“大于”、“小于”或“等于”)． [規(guī)范思維] 　 　 題型二　安阻法(利用電流表、電阻箱)測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻 圖6 實(shí)驗(yàn)器材：一節(jié)干電池、電流表、電阻箱、電鍵． 依據(jù)的基本公式：________________________ 實(shí)驗(yàn)原理圖：如圖6所示 用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，若作出R－圖象(或－R圖象)，圖象在R軸上的截距即為電源內(nèi)阻的負(fù)值，圖線的斜率即為電動(dòng)勢E. 【例2】 (xx·北京理綜·21(2))某同學(xué)通過查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池．該同學(xué)想測量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開關(guān)

8、、一個(gè)電阻箱(最大阻值為999.9 Ω，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 Ω)和若干導(dǎo)線． (1)請根據(jù)測定電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r的要求，設(shè)計(jì)圖7中器件的連接方式，畫線把它們連接起來． 圖7 圖8 (2)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 Ω時(shí)，其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖8所示．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，首先計(jì)算出每個(gè)電流值I的倒數(shù)；再制作R－坐標(biāo)圖，如圖9所示，圖中已標(biāo)注出了(R，)的幾個(gè)與測量對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請你將與圖8實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖9上． 圖9 (3)在圖9上把描繪出

9、的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線． (4)根據(jù)圖9描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω. [規(guī)范思維] 　 　 　 題型三　伏阻法(利用電壓表、電阻箱)測電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻 實(shí)驗(yàn)器材： 圖10 一節(jié)干電池、電壓表、電阻箱、電鍵． 依據(jù)的基本公式：E＝U＋r或＝＋· 實(shí)驗(yàn)原理圖：如圖10所示 用圖象法處理數(shù)據(jù)，若作出－圖象，圖象在軸上的截距為電動(dòng)勢的倒數(shù)1/E，斜率為r/E，由斜率和截距可求得電動(dòng)勢和內(nèi)電阻． 圖11 【例3】 甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖11所示的電路測電源電動(dòng)勢E及電阻R1和R2的阻值．實(shí)驗(yàn)器材有：待測電源

10、E(不計(jì)內(nèi)阻)，待測電阻R1，待測電阻R2，電壓表V(量程為1.5 V，內(nèi)阻很大)，電阻箱R(0～99.99 Ω)，單刀單擲開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2，導(dǎo)線若干． (1)先測電阻R1的阻值．請將甲同學(xué)的操作補(bǔ)充完整：閉合S1，將S2切換到a，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)r和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U1，保持電阻箱示數(shù)不變，____________________，讀出電壓表的示數(shù)U2.則電阻R1的表達(dá)式為R1＝________. 圖12 (2)甲同學(xué)已經(jīng)測得電阻R1＝4.8 Ω，繼續(xù)測電源電動(dòng)勢E和電阻R2的阻值．該同學(xué)的做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應(yīng)

11、的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖12所示的－圖線，則電源電動(dòng)勢E＝______ V，電阻R2＝______ Ω. [規(guī)范思維] 　 　 題型四　實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新 【例4】 (xx·大綱全國·23)使用多用電表測量電阻時(shí)，多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個(gè)直流電源(一般為電池)、一個(gè)電阻和一表頭相串聯(lián)，兩個(gè)表筆分別位于此串聯(lián)電路的兩端．現(xiàn)需要測量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢，給定的器材有：待測多用電表，量程為60 mA的電流表，電阻箱，導(dǎo)線若干．實(shí)驗(yàn)時(shí)，將多用電表調(diào)至×1 Ω擋，調(diào)好零點(diǎn)；電阻箱置于適當(dāng)數(shù)值．完成下列填空： (1)儀器連線如圖13所示(a和b是多用電表的兩個(gè)表

12、筆)．若兩電表均正常工作，則表筆a為________(填“紅”或“黑”)色； 圖13 (2)若適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱后，圖13中多用電表、電流表與電阻箱的示數(shù)分別如圖14(a)、(b)、(c)所示，則多用電表的讀數(shù)為________Ω，電流表的讀數(shù)為________mA，電阻箱的讀數(shù)為________Ω； (a) (b) (c) 　　　　　　　　　　 圖14 (3)將圖13中多用電表的兩表筆短接，此時(shí)流過多用電表的電流為________mA；(保留3位有效數(shù)字) (4)計(jì)算得到多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢為________V．(保留3位有效數(shù)字) [規(guī)范思維] 　

13、 　 圖15 1．如圖15所示為某次測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻所作的圖象，有關(guān)這個(gè)圖象的說法正確的是(　　) A．縱軸截距表示待測電源的電動(dòng)勢，即E＝3 V B．橫軸截距表示短路電流，即I短＝0.6 A C．根據(jù)r＝E/I短，計(jì)算出待測電源內(nèi)阻為5 Ω D．根據(jù)r＝ΔU/ΔI，計(jì)算出待測電源內(nèi)阻為1 Ω 2．(xx·廣東理綜·34(2))某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻(R0＝5 Ω)一個(gè)，開關(guān)兩個(gè)，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖16(a)所示． (1)在圖(b)的實(shí)物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路的連接． (2

14、)請完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟： ①檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零；調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖(c)所示．讀得電阻值是________； ②將開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2斷開，電壓表的示數(shù)是1.49 V. ③將開關(guān)S2________，電壓表的示數(shù)是1.16 V；斷開開關(guān)S1. (3)使用測得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出干電池的內(nèi)阻是________(計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字)． (4)由于所用電壓表不是理想電壓表，所以測得的電動(dòng)勢比實(shí)際值偏________(填“大”或“小”)． 圖16 3．現(xiàn)有一特殊電池，它的電動(dòng)勢E約為9 V，內(nèi)阻r約為40 Ω，已知該電池允許輸出的最大電流為50 mA.為了測量這個(gè)電池

15、的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖17甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖中電流表的內(nèi)阻RA已經(jīng)測出，阻值為5 Ω，R為電阻箱，阻值范圍0～999.9 Ω，R0為定值電阻，對電路起保護(hù)作用． (1)實(shí)驗(yàn)室備有的定值電阻R0共有以下幾種規(guī)格． A．10 Ω B．50 Ω C．150 Ω D．500 Ω 本實(shí)驗(yàn)選用哪一種規(guī)格的定值電阻最好________． (2)該同學(xué)接入符合要求的R0后，閉合開關(guān)K，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電流表的示數(shù)，記錄多組數(shù)據(jù)，作出了圖乙所示的圖線，則根據(jù)該同學(xué)作出的圖線可求得該電池的電動(dòng)勢E＝________ V，內(nèi)阻r＝________ Ω. 　 甲

16、　　　　　　　　　　　　乙 圖17 4．(xx·江蘇單科·10)在測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于所用電壓表(視為理想電壓表)的量程較小，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖18所示的實(shí)物電路． 圖18 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到________．(選填“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 Ω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________．(選填“1”或“2”) 方案編號(hào) 電阻箱的阻值R/Ω 1 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 2 80.0 70.0

17、60.0 50.0 40.0 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，繪出的－R圖象是一條直線．若直線的斜率為k，在坐標(biāo)軸縱軸上的截距為b，則該電源的電動(dòng)勢E＝________，內(nèi)阻r＝________.(用k、b和R0表示) 實(shí)驗(yàn)學(xué)案37　測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 【基礎(chǔ)自主落實(shí)】 實(shí)驗(yàn)原理 1．E－Ir　2.電動(dòng)勢值　斜率 實(shí)驗(yàn)步驟 3．(2)電流I　路端電壓U　 【熱點(diǎn)題型精析】 例1 (1)A2　V1　R1　實(shí)驗(yàn)電路圖見解析　(2)U－I圖線見解析　3.80　190　(3)小于　小于 解析　(1)實(shí)驗(yàn)電路圖如下圖所示 (2)如下圖所示，直線與縱軸的截距即為電動(dòng)勢，所

18、以E＝3.80 V，直線斜率的絕對值即為電源的電阻，所以r＝||＝190 Ω. (3)由于電流表A2的示數(shù)是支路電流，而電壓表的示數(shù)等于實(shí)際的路端電壓，從而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，導(dǎo)致的結(jié)果是：E測小于E真，r測小于r真． [規(guī)范思維]　本實(shí)驗(yàn)是一個(gè)對實(shí)際問題的探究，其實(shí)驗(yàn)方案是教科書上測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)原理的拓展． 例2 (1)如下圖所示 (2)、(3)如下圖所示 (4)1.52(1.46～1.54)　0.3(0.25～0.35) 解析　首先應(yīng)理解本題的實(shí)驗(yàn)原理，由閉合電路歐姆定律可知：得R＝－(r＋rg)．可知在R－圖象中，圖線的斜率就是E，縱軸截距為－(r＋rg

19、)． (1)把它們直接串聯(lián)即可． (2)當(dāng)R＝2.6 Ω時(shí)，由圖可知，I＝0.5 A，＝2 A－1，點(diǎn)(2,2.6)見答圖． (3)見答圖，可見是一條傾斜的直線．注意連線時(shí)：a.不能連成折線，b.為減小偶然誤差，個(gè)別偏離太遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去． (4)由閉合電路的歐姆定律得E＝I(R＋r＋rg) 則R＝－(r＋rg)，故圖線的斜率k表示電池電動(dòng)勢E的大小，縱軸截距的絕對值表示內(nèi)阻(r＋rg)． 由答圖可知：E＝k＝ V≈1.52 V(1.46～1.54 V范圍內(nèi)均正確)，r≈0.3 Ω(0.25～0.35 Ω均正確)． [規(guī)范思維]　本題處理數(shù)據(jù)時(shí)畫出的不是R－I圖線(曲線)，而R－圖線(

20、直線)，這樣會(huì)很容易的求出電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻．這種方法跟研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，不是利用a－m圖線而是利用a－圖線尋找結(jié)論是相同的． 例3 (1)將S2切換到b　r　(2)1.43(或)　1.2 解析　(1)將S2切換到a時(shí)，電壓表示數(shù)為U1，電阻箱電阻為r，則電路中電流I1＝；將S2切換到b時(shí)，電壓表示數(shù)為U2，則電路中電流為I2＝，由于I1＝I2，解得R1＝r. (2)由閉合電路歐姆定律得：E＝U＋(R1＋R2) 整理得：＝·＋ 由題圖可得＝0.7，則E＝1.43 V 將＝2.8，＝0.5代入得：R2＝1.2 Ω. [規(guī)范思維]　本實(shí)驗(yàn)中雖缺少電流表，但有電阻箱，可利用“

21、伏阻法”測電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的原理．體會(huì)用圖象法處理數(shù)據(jù)的技巧：先寫出縱、橫坐標(biāo)所表示物理量的表達(dá)式－關(guān)系式，然后從斜率的意義、截距的意義為突破口，求解未知量． 例4 (1)黑　(2)14.0　53.0　4.6　(3)102　(4)1.54 解析　(1)由多用電表電流“紅表筆進(jìn)，黑表筆出”，電流表“＋”接線柱電流流進(jìn)，“－”接線柱電流流出知，a表筆為黑色表筆． (2)根據(jù)題圖讀數(shù)，多用電表讀數(shù)為14.0 Ω，電流表讀數(shù)為53.0 mA，電阻箱讀數(shù)為4×1 Ω＋6×0.1 Ω＝4.6 Ω. (3)從多用電表表盤來看，指針指在電流表“130”處時(shí)實(shí)際電流為53 mA，故指針指到最右端“25

22、0”處時(shí)，實(shí)際電流為53× mA≈102 mA. (4)由E－IR＝Ir知，E－14×0.053＝0.053×r，又＝0.102，得E≈1.54 V. [規(guī)范思維]　本題雖為實(shí)驗(yàn)題，但真正考查的還是閉合電路歐姆定律．理解好以下幾點(diǎn)是解題關(guān)鍵： ①多用電表的原理．②把多用電表看作能讀出外電阻的電源．③串聯(lián)電路的電流處處相等． 【課時(shí)效果檢測】 1．AD 2．(1)如下圖所示　(2)①20 Ω?、坶]合　(3)0.69 Ω　(4)小 解析　(1)見答案 (2)由圖(c)讀得電阻箱阻值為R＝20 Ω；將S1閉合S2斷開，電壓表示數(shù)為電源電動(dòng)勢E＝1.49 V，將S2再閉合，電壓表示

23、數(shù)為R兩端電壓．將電壓表視為理想電表，則干路電流I＝＝ A＝0.058 A. (3)因?yàn)镮＝，所以r＝－R0－R＝(－5－20) Ω≈0.69 Ω. (4)若考慮電壓表的內(nèi)阻，則S1閉合S2斷開時(shí)，電壓表示數(shù)為該表兩端電壓小于電源電動(dòng)勢． 3．(1)C　(2)10　45 解析　(1)回路中的最小電阻R總＝＝ Ω＝180 Ω，R0為保護(hù)電阻，當(dāng)R＝0時(shí)，電源電流也不會(huì)超出50 mA，此時(shí)R0＝R總－r－RA＝135 Ω，C最合適，A、B太小起不到保護(hù)作用，D太大，會(huì)使電路中的電流測量范圍太?。? (2)由閉合電路的歐姆定律有 E＝I(r＋R0＋RA＋R)得 ＝＝＋(R＋R0)＝＋(R＋R0)，圖線的斜率為，由圖線知斜率k＝＝得E＝10 V，與縱軸的截距為＝5，解得r＝45 Ω. 4．(1)最大值　(2)2　(3)?。璕0 解析　(1)電阻箱接入回路中的電阻越大，回路電流越小，起保護(hù)電源，防止燒壞電壓表的作用，所以應(yīng)將電阻箱的電阻調(diào)到最大． (2)方案1中電阻箱接入電路的電阻太大，電壓表示數(shù)太小，誤差太大．因此采用方案2. (3)由閉合電路歐姆定律可知 ＝，＝R＋， 所以＝k，＝b， 解得：E＝，r＝－R0.