電源電動勢和內(nèi)阻的測定問題知識點(diǎn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)電源電動勢和內(nèi)阻的測定電源電動勢和內(nèi)阻的測定電源電動勢和內(nèi)阻的測定主標(biāo)題：電源電動勢和內(nèi)阻的測定副標(biāo)題：剖析考點(diǎn)規(guī)律，明確高考考查重點(diǎn)，為學(xué)生備考提供簡潔有效的備考策略。關(guān)鍵詞：電動勢、內(nèi)阻難度：3重要程度：5內(nèi)容：考點(diǎn)剖析：“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)是高中需要重點(diǎn)掌握的實(shí)驗(yàn)，是高考的熱點(diǎn)。利用U-I 圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是這個實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)，也是高考考查實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)題型之一。高考主要考查對該實(shí)驗(yàn)原理的理解， 即用伏安法測電源的電動勢和內(nèi)阻。 高考命題不僅僅局限于課本上的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要注意方法的遷移，即要考查學(xué)生知識遷移的能力和創(chuàng)新能力。典型例題例 1.（15

2、 江蘇卷）小明利用如圖 1 所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量一干電池的電動勢和內(nèi)阻圖 1（1） 圖中電流表的示數(shù)為_A（2）調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下：U(V)1.451.361.271.161.06I(A)0.120.200.280.360.44請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出 U-I 圖線由圖線求得：電動勢 E=_V;內(nèi)阻 r=_（3）實(shí)驗(yàn)時，小明進(jìn)行了多次測量，花費(fèi)了較長時間，測量期間一直保持電路閉合，其實(shí)從實(shí)驗(yàn)誤差考慮，這樣的操作不妥，因?yàn)開【解析】 （1）0.44（2）U-I 圖線見圖1. 60 （1. 58 1. 62 都算對）1.2（1.181.26 都算對） （3）干電池長

3、時間使用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)本題做圖像時，縱軸的標(biāo)度要注意，一是初始點(diǎn)不為 0 而是 1.0，二是每 5 個小格為 0.1而不是 10 個小格，否則，不是圖像畫不全就是延長線到圖像外才與縱軸相交。例 2 （15 四川卷）用實(shí)驗(yàn)測一電池的內(nèi)阻 r 和一待測電阻的阻值 Rx。已知電池的電動勢約 6 V，電池內(nèi)阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐?？蛇x用的實(shí)驗(yàn)器材有：電流表 A1（量程 030 mA） ；電流表 A2（量程 0100 mA） ；電壓表 V（量程 06 V） ；滑動變阻器 R1（阻值 05 ） ；滑動變阻器 R2（阻值 0300

4、 ） ；開關(guān) S 一個，導(dǎo)線若干條。某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過程如下：設(shè)計如圖 1 所示的電路圖，正確連接電路。圖 1將 R 的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，逐次調(diào)小 R 的阻值，測出多組 U 和 I 的值，并記錄。以 U 為縱軸，I 為橫軸，得到如圖 4 所示的圖線。斷開開關(guān)，將 Rx改接在 B、C 之間，A 與 B 直接相連，其他部分保持不變。重復(fù)的步驟，得到另一條 U-I 圖線，圖線與橫軸 I 的交點(diǎn)坐標(biāo)為（I0，0） ，與縱軸 U 的交點(diǎn)坐標(biāo)為（0，U0） 。回答下列問題：電流表應(yīng)選用，滑動變阻器應(yīng)選用；由圖 2 的圖線，得電源內(nèi)阻 r；圖 2用 I0、U0和 r 表示待測電阻的關(guān)系式 Rx，代入數(shù)值可

5、得 Rx；若電表為理想電表，Rx接在 B、C 之間與接在 A、B 之間，滑動變阻器滑片都從最大精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)阻值位置調(diào)到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數(shù)變化范圍，電壓表示數(shù)變化范圍。 （選填“相同”或“不同” ）【解析】A2R22500IUr相同不同由于電池的電動勢約 6 V，電池內(nèi)阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐，可知電路中的電流幾十毫安，故電流表應(yīng)選用 A2，為了電路能正常工作、方使調(diào)節(jié)，多測幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)選用R2。根據(jù)圖 3 電路結(jié)構(gòu)可知， 電壓表測量了電路的路端電壓， 電流表測量了電路的總電流，因此圖 4中，圖線斜率絕對值即為電源的內(nèi)阻，有：r|k|3

6、5.54.5(6020) 10|25 。當(dāng)改接電路后，將待測電阻與電源視為整體，即為一“等效電源” ，此時圖線的斜率為等效電源的內(nèi)阻，因此有：rrRx|k|0000IU，解得：Rx00IUr若電表為理想電表，Rx接在 B、C 之間與接在 A、B 之間，電路的總電阻可變范圍不變，因此電流表的示數(shù)變化范圍相同，Rx接在 B、C 之間時，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓，而 Rx接在 A、B 之間時，電壓表測量的是滑動變阻器與 Rx兩端電壓的和，由于對應(yīng)某一滑動變阻器阻值時，電路的電流相同，因此電壓表的讀數(shù)不同，所以電壓表示數(shù)變化范圍也不同。例 3.（15 安徽卷）某同學(xué)為了測量一節(jié)電池的電動勢和

7、內(nèi)阻，從實(shí)驗(yàn)室找到以下器材：一個滿偏電流為 100 A，內(nèi)阻為 2500 的表頭，一個開關(guān)，兩個電阻箱（0999.9 ）和若干導(dǎo)線。（1）由于表頭量程偏小，該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為 50 mA 的電流表，則應(yīng)將表頭與電阻箱（填“串聯(lián)”或“并聯(lián)” ） ，并將該電阻箱阻值調(diào)為。（2）接著該同學(xué)用改裝的電流表對電池的電動勢及內(nèi)阻進(jìn)行測量，實(shí)驗(yàn)電路如圖 1 所示，通過改變電阻 R 測相應(yīng)的電流 I，且作相關(guān)計算后一并記錄如下表。圖 1根據(jù) 表 中 數(shù)據(jù)，圖 2 中已 描 繪 出四個點(diǎn)，請將第 5、6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖 2 中，并畫 IRI 圖線123456R()95.075.055.045.03

8、5.025.0I(mA)15.018.724.829.536.048.0IR(V)1.421.401.361.331.261.20精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 2根據(jù)圖線可得電池的電動勢 E 是V，內(nèi)阻 r 是?！窘馕觥?（1）并聯(lián)5.0； （2）傾斜直線（略） ；1.532.0（1）100AgI ，2500gR ，量程50 mAI ，根據(jù)并聯(lián)分流原理，改裝成大量程電流表需并聯(lián)的電阻5.0gggI RRII； （2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，EIRIr，即IREIr，所以IRI圖像的縱軸截距即等于電池的電動勢 E 的大小，斜率的絕對值即等于電池內(nèi)阻 r 的大小，由圖像可求出 E=1

9、.53 V，2.0r 。例 4(2014新課標(biāo)全國卷) 利用如圖(a)所示電路，可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻，所用的實(shí)驗(yàn)器材有：待測電源， 電阻箱 R(最大阻值 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。圖(a)實(shí)驗(yàn)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 和電阻值箱相應(yīng)的阻值 R；以1I為縱坐標(biāo)，R 為橫坐標(biāo)，作1IR 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，

10、則1I與 R 的關(guān)系式為_。(2)實(shí)驗(yàn)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(b)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精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)I1/A16.998.0010.011.011.913.0圖(b)圖(c)(3)在圖(c)的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)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_?！窘馕觥?(1)1IRAR1ER1R1ERARAR1R1（rR0）(2)0.

11、1109.09(3)1.0(或在 0.961.04)之間， 6.0(或在 5.96.1 之間)(4)3.0(或在 2.73.3 之間)，1.0(或在 0.61.4 之間)本題考查了測量電源電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)。(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律有EIRAR1I(RR0r)IRA。代入數(shù)據(jù)，化簡得1I（RAR1）ER1R1ERAR1R1（R0r）RA。(2)電流表每小格表示 4 mA，因此電流表讀數(shù)是 0.110A，倒數(shù)是 9.09A1.(3)根據(jù)坐標(biāo)紙上給出的點(diǎn)，畫出一條直線，得出斜率 k1.0A11，截距 b6.0 A1。(4)斜率 kRAR1ER1，因此 E3.0 V，截距 b1ERARAR1R1

12、（rR0），因此 rbE351.0 。例 5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(shí)驗(yàn)原理如圖甲精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)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。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)一只阻值為_(保留一位小數(shù))的定值電阻 R1；根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙連接成完整電路；甲乙某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下表所示：測量次數(shù)12345678電壓表 V 讀數(shù)

13、 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(yùn)動”實(shí)驗(yàn)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(diǎn)是_。該小組在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 為探究圖甲電路中各元器件的實(shí)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(xiàng)前的字母)A電壓表內(nèi)阻的影響B(tài)滑動變阻

14、器的最大阻值偏小CR1的實(shí)際阻值比計算值偏小DR0的實(shí)際阻值比標(biāo)稱值偏大【解析】 (1)60.104.20(2)1.0如圖所示1.66充分利用已測得的數(shù)據(jù)CD金屬桿的長度通過毫米刻度尺讀出來， 毫米刻度尺讀數(shù)時要讀到最小刻度的下一位， 即要有估讀數(shù)位，如圖甲所示，讀數(shù)為 60.10 cm，其中最后一個“0”為估讀數(shù)；金屬桿的直徑通過游標(biāo)卡尺讀出來，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)尺的讀數(shù)，注意沒有估讀，如圖乙所示，讀數(shù)為：4 mm100.02 mm4.20 mm。由串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)可得：R1IgrgIAIg1001062.01032001031001061.0 ；從電源正極出發(fā)，沿電流的流向

15、依次連線，注意電流要由兩電表的正接線柱流入，由精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)負(fù)接線柱流出；EUI(r內(nèi)R0)，則UI(r內(nèi)R0)，所以(r內(nèi)R0)UIU1U5I5I1U2U6I6I2U3U7I7I3U4U8I8I4（U1U2U3U4）（U5U6U7U8）（I5I6I7I8）（I1I2I3I4）5.66 ，所以 r內(nèi)5.66 R01.66 ，逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是可以充分利用已測得的數(shù)據(jù)，減小實(shí)驗(yàn)誤差；電壓表的讀數(shù)等于路端電壓，所以電壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果沒有影響，選項(xiàng) A 錯誤；滑動變阻器用來改變路端電壓，對測量結(jié)果沒有影響，選項(xiàng) B 錯誤；若 R1的實(shí)際阻值偏小，則電流表的實(shí)際量

16、程偏大，電流表的讀數(shù)比實(shí)際值偏小，電池組的內(nèi)阻測量值偏大，選項(xiàng) C正確；R0的實(shí)際阻值偏大時，電池組的實(shí)際內(nèi)阻比測量值偏小，選項(xiàng) D 正確。例 6(2014全國卷) 現(xiàn)要測量某電源的電動勢和內(nèi)阻?？衫玫钠鞑挠校弘娏鞅?A，內(nèi)阻為 1.00 ； 電壓表 V；阻值未知的定值電阻 R1、R2、R3、R4、R5；開關(guān) S；一端連有鱷魚夾 P 的導(dǎo)線 1，其他導(dǎo)線若干。某同學(xué)設(shè)計的測量電路如圖(a)所示。(1)按圖(a)在實(shí)物圖(b)中畫出連線，并標(biāo)出導(dǎo)線 1 和其 P 端。圖(a)圖(b)(2)測量時，改變鱷魚夾 P 所夾的位置，使 R1、R2、R3、R4、R5依次串入電路，記錄對應(yīng)的電壓表的示數(shù) U 和電流表的示數(shù) I。 數(shù)據(jù)如下表所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖(c)中的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整，并畫出 UI 圖線。I(mA)1931531116930U(V)2.512.592.682.762.