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(qǐng)?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(duì)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(shì)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(cè)得的“水果電池”的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻與真實(shí)值相比，E測(cè)______
7、__E真，r測(cè)________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(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)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(shì)E.
【例2】 (xx·北京理綜·21(2))某同學(xué)通過(guò)查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池．該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開(kāi)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(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)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(lái)．
圖7
圖8
(2)接通開(kāi)關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀出與R對(duì)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(duì)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(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你將與圖8實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)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(shì)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(cè)電源電動(dòng)勢(shì)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(shì)的倒數(shù)1/E，斜率為r/E，由斜率和截距可求得電動(dòng)勢(shì)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(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E及電阻R1和R2的阻值．實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)電源
10、E(不計(jì)內(nèi)阻)，待測(cè)電阻R1，待測(cè)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(kāi)關(guān)S1，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2，導(dǎo)線若干．
(1)先測(cè)電阻R1的阻值．請(qǐng)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(duì)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(cè)得電阻R1＝4.8 Ω，繼續(xù)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)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(duì)應(yīng)
11、的電壓表示數(shù)U，由測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖12所示的－圖線，則電源電動(dòng)勢(shì)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(guó)·23)使用多用電表測(cè)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(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)，給定的器材有：待測(cè)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_(kāi)_______(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_(kāi)_______Ω，電流表的讀數(shù)為_(kāi)_______mA，電阻箱的讀數(shù)為_(kāi)_______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(guò)多用電表的電流為_(kāi)_______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(shì)為_(kāi)_______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(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻所作的圖象，有關(guān)這個(gè)圖象的說(shuō)法正確的是( )
A．縱軸截距表示待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)，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(cè)電源內(nèi)阻為5 Ω
D．根據(jù)r＝ΔU/ΔI，計(jì)算出待測(cè)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(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻(R0＝5 Ω)一個(gè)，開(kāi)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(qǐng)完成余下電路的連接．
(2
14、)請(qǐng)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(kāi)關(guān)S1閉合，開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)，電壓表的示數(shù)是1.49 V.
③將開(kāi)關(guān)S2________，電壓表的示數(shù)是1.16 V；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1.
(3)使用測(cè)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(cè)得的電動(dòng)勢(shì)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(shì)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(cè)量這個(gè)電池
15、的電動(dòng)勢(shì)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(cè)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(duì)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(kāi)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(shì)E＝________ V，內(nèi)阻r＝________ Ω.
甲
16、 乙
圖17
4．(xx·江蘇單科·10)在測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)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(cè)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(shì)E＝________，內(nèi)阻r＝________.(用k、b和R0表示)
實(shí)驗(yàn)學(xué)案37 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)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(shì)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(jiàn)解析 (2)U－I圖線見(jiàn)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(shì)，所
18、以E＝3.80 V，直線斜率的絕對(duì)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(cè)小于E真，r測(cè)小于r真．
[規(guī)范思維] 本實(shí)驗(yàn)是一個(gè)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的探究，其實(shí)驗(yàn)方案是教科書上測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)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(jiàn)答圖．
(3)見(jiàn)答圖，可見(jiàn)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(shì)E的大小，縱軸截距的絕對(duì)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(shì)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(cè)電源電動(dòng)勢(shì)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(lái)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(cè)】
1．AD
2．(1)如下圖所示 (2)①20 Ω ③閉合 (3)0.69 Ω (4)小
解析 (1)見(jiàn)答案
(2)由圖(c)讀得電阻箱阻值為R＝20 Ω；將S1閉合S2斷開(kāi)，電壓表示數(shù)為電源電動(dòng)勢(shì)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(kāi)時(shí)，電壓表示數(shù)為該表兩端電壓小于電源電動(dòng)勢(shì)．
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(cè)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.
2022年高三物理復(fù)習(xí) 第7章 實(shí)驗(yàn) 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻學(xué)案
