2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻學(xué)案 自主學(xué)習(xí) 一．考綱解讀 1. 理解測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的基本原理. 2. 學(xué)會(huì)用解析法和圖象法求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻. 二．雙基回扣 1.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. （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=E-Ir可得E=U1+I1r,E=U2+I2r,解得E=、r=,多測(cè)幾組數(shù)據(jù),分別求出幾組E和r的值,然后求出它們的平均值. 圖1 圖2 圖1 （2） 圖象法:改變R的阻值,多測(cè)幾組U、I值.實(shí)驗(yàn)中至少測(cè)出6組U、I值,且變化范圍要大些,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)即為電動(dòng)勢(shì)值,圖線斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)阻r的值.如圖2所示. 2. 系統(tǒng)誤差. 由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差. (1) 如圖5甲所示,在理論上E=U+(IV+IA)r,其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)確的電源兩端電壓,而實(shí)驗(yàn)中忽略了通過(guò)電壓表的電流IV而形成誤差,而且電壓表示數(shù)越大,IV越大. 　　　圖5 結(jié)論:① 當(dāng)電壓表示數(shù)為零時(shí),IV=0,IA=I短,短路電流測(cè)量值=真實(shí)值. ② E測(cè)<E真. ③ 因?yàn)閞測(cè)=,所以r測(cè)<r真.從電路的角度看,電壓表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分,故實(shí)際測(cè)出的是電池和電壓表這一整體的等效內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)(r測(cè)和E測(cè)),如圖5乙所示,因?yàn)殡妷罕砗碗姵夭⒙?lián),所以r測(cè)小于電池內(nèi)阻r真,因?yàn)橥怆娮鑂斷開(kāi)時(shí),a、b兩點(diǎn)間電壓Uab等于電動(dòng)勢(shì)E測(cè),此時(shí)電源與電壓表構(gòu)成回路,所以Uab<E真,即E測(cè)<E真. (2) 若采用如圖6甲所示的電路,IA為電源電流真實(shí)值,理論上有E=U+UA+IAr,其中UA不可知,而造成誤差,而且電流表示數(shù)越大,UA越大,當(dāng)電流為零時(shí),UA=0,電壓為準(zhǔn)確值,等于E,如圖6乙所示. 　　　圖6 結(jié)論:① E為真實(shí)值. ② I短測(cè)<I短真. ③ 因?yàn)閞測(cè)=,所以r測(cè)>r真,r測(cè)為r真和RA的串聯(lián)值,由于通常情況下電池的內(nèi)阻較小,所以這時(shí)r測(cè)的測(cè)量誤差非常大. 要點(diǎn)導(dǎo)學(xué) 要點(diǎn)一：對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解與應(yīng)用 例1：(xx徐州三模)某同學(xué)利用以下器材測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻和定值電阻的阻值. A. 待測(cè)電源(電動(dòng)勢(shì)約3V,內(nèi)阻約1Ω) B. 一個(gè)阻值未知的電阻 C. 電壓表兩塊(內(nèi)阻很大,量程3V) D. 電流表(內(nèi)阻約為5Ω,量程0.6A) E. 滑動(dòng)變阻器A(0~30Ω,3A) F. 滑動(dòng)變阻器B(0~200Ω,0.2A) G. 開(kāi)關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干 該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路,用U1、U2、I分別表示電表V1、V2、A的讀數(shù).將滑動(dòng)變阻器的滑片移到不同位置時(shí),得到下表所示數(shù)據(jù): I/A 0.10 0.20 0.25 0.30 0.40 0.45 U1/V 2.91 2.80 2.76 2.69 2.58 2.55 U2/V 2.40 1.81 1.49 1.21 0.60 0.29 甲　　乙 根據(jù)題中所給信息,回答下列問(wèn)題: (1) 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇　　　　　(填“A”或“B”). (2) 根據(jù)圖甲用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線把圖乙中的實(shí)物圖補(bǔ)充完整. (3) 該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙中已經(jīng)畫(huà)出了U3-I(U3=U1-U2)圖線,請(qǐng)你在圖中畫(huà)出U2-I圖線. 丙 (4) 根據(jù)圖線,求出電源電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V,內(nèi)阻r=　　　　Ω,定值電阻R0=　　　　Ω. 小結(jié)： 練習(xí)1.(xx韶關(guān)二模)某同學(xué)要測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,此干電池的工作電流不能超過(guò)0.6A,他根據(jù)老師提供的以下器材,畫(huà)出了如圖所示的原理圖(圖甲、乙). A. 電壓表V(量程3V,內(nèi)阻RV=10kΩ) B. 電流表G(量程3mA,內(nèi)阻Rg=100Ω) C. 單量程電流表A(量程3A,內(nèi)阻約為0.5Ω) D. 滑動(dòng)變阻器R1(0~20Ω,2A) 甲 E. 滑動(dòng)變阻器R2(0100Ω,1A) F. 定值電阻R3=0.5Ω G. 開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干 　　 乙 丙 (1) 最后該同學(xué)沒(méi)有選用接單量程電流表A的電路(即圖甲所示電路),原因是　　　　　? (2) 該同學(xué)選用圖乙所示電路,該電路將電流表G與定值電阻R3并聯(lián),然后用這個(gè)并聯(lián)電路替代電流表,達(dá)到測(cè)量電流之目的,它能測(cè)量的最大電流是　　　　A. (3) 為了能準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量,同時(shí)為了操作方便,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是　　　　(填寫(xiě)器材編號(hào)). (4) 該同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)原理圖測(cè)得數(shù)據(jù),以電流表G的讀數(shù)為橫坐標(biāo),以電壓表V的讀數(shù)為縱坐標(biāo)繪出了如圖丙所示的圖線,根據(jù)圖線可求出電源的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V(保留三位有效數(shù)字),電源的內(nèi)阻r=　　　　Ω(保留兩位有效數(shù)字). 要點(diǎn)二：測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的其他方法 例2．(xx蘇錫常鎮(zhèn)三模)同學(xué)用電阻箱、多用電表、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線測(cè)一節(jié)舊干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻. (1) 他先用多用電表電壓擋直接接在電源兩極,讀數(shù)如圖甲所示,則電源電動(dòng)勢(shì)約為　　　　V. 甲 (2) 為了更準(zhǔn)確地測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,他用多用電表的“直流100mA”擋設(shè)計(jì)了如圖乙所示的測(cè)量電路.為了電表安全,請(qǐng)估算開(kāi)關(guān)閉合前電阻箱的最小取值為　　　Ω. 乙 丙 (3) 將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)從“OFF”擋旋轉(zhuǎn)至“直流100mA”擋,調(diào)節(jié)電阻箱到合適的值并記錄其讀數(shù)R,合上開(kāi)關(guān),從多用電表上讀出相應(yīng)的示數(shù)I. (4) 重復(fù)(3)獲得多組數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)作出了如圖丙所示的R-圖線. (5) 由圖線得干電池的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V(保留三位有效數(shù)字),內(nèi)阻r=　　　　Ω(取整數(shù)),多用電表的內(nèi)阻對(duì)　　　　(填“E”、“r”或“E和r”)的測(cè)量結(jié)果有影響. 小結(jié)： 練習(xí)2.(xx南師附中)某同學(xué)為了較精確地測(cè)量某一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備了下列器材: A. 待測(cè)干電池E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V,內(nèi)阻約為1 Ω) B. 電流表G(滿(mǎn)偏電流3.0 mA,內(nèi)阻為100 Ω) C. 電流表A(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約為1 Ω) D. 滑動(dòng)變阻器R1(0~10 Ω,額定電流為2 A) E. 滑動(dòng)變阻器R2(0~1 kΩ,額定電流為1 A) F. 定值電阻R0(阻值為900 Ω) G. 開(kāi)關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干 甲　乙 (1) 為了能比較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量,同時(shí)還要考慮操作的方便,實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選　　　　. 丙 (2) 根據(jù)題意在圖甲中畫(huà)出該實(shí)驗(yàn)所需要的電路圖. (3) 根據(jù)電路圖,將實(shí)物圖乙連接起來(lái),組成完整的電路. (4) 如圖丙所示是某同學(xué)據(jù)正確的實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)作出的圖線,其中,縱坐標(biāo)I1為電流表G的示數(shù),橫坐標(biāo)I2為電流表A的示數(shù),由圖可知,被測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)為　　　　V,內(nèi)阻為　　　Ω (保留兩位有效數(shù)字). 要點(diǎn)三: 對(duì)實(shí)驗(yàn)電路故障的分析與創(chuàng)新 例3. 某同學(xué)測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí),用aa、bb、cc、dd、de和fb共6根導(dǎo)線連成如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖. 甲　　　　乙 丙 (1) 根據(jù)電路圖,請(qǐng)?jiān)趫D乙的實(shí)物圖中完成余下電路的連線. (2) 如果這6根導(dǎo)線中僅有一根內(nèi)部斷開(kāi),其他器材及連接均完好,現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表的示數(shù)均為零,由此可以肯定內(nèi)部沒(méi)有斷開(kāi)的導(dǎo)線是de、fb和　　　　. (3) 閉合開(kāi)關(guān)的情況下,要求用多用電表對(duì)每根導(dǎo)線進(jìn)行排查并找出斷導(dǎo)線,正確的操作是:將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)至　　　　　　(填“Ω10”、“直流電壓2.5V”或“直流電流10mA”)擋,把　　　　(填“紅”或“黑”)表筆固定在a點(diǎn),另一支表筆依次接a、b、c、d、…,如果某次檢測(cè)時(shí),表盤(pán)指針如圖丙所示,則其讀數(shù)為　　　　　. 小結(jié)： 練習(xí)3.(xx鹽城三模)某實(shí)驗(yàn)桌上有下列器材: A. 定值電阻R0(約2kΩ) B. 電源(電動(dòng)勢(shì)約3V,內(nèi)阻約0.5Ω) C. 電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約4kΩ) D. 電流表A1(量程0.6A,內(nèi)阻約0.5Ω) E. 電流表A2(量程100mA,內(nèi)阻約50Ω) F. 電流表A3(量程2mA,內(nèi)阻約50Ω) G. 滑動(dòng)變阻器R1(0~40Ω,額定電流1A) (1) 為了測(cè)定R0的阻值,電流表應(yīng)選　　　　(填“A1”、“A2”或“A3”). (2) 小明設(shè)計(jì)的測(cè)定R0的阻值的電路實(shí)物圖如圖甲所示,用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖補(bǔ)充完整. 甲 乙 (3) 小華選擇了一組器材,連接成如圖乙所示的電路,想測(cè)量該電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,對(duì)于電路的設(shè)計(jì),不合理的是　 . (4) 小華操作時(shí),發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器滑片在右端略向左移動(dòng)時(shí)電流表就滿(mǎn)偏,造成這種現(xiàn)象的主要原因是? 　.