2020高考物理復習 電學部分 恒定電流5 測電源的電動勢和內(nèi)電阻精講精練（通用）

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1、2020高考復習 電學部分 精講精練恒定電流 5 測電源的電動勢和內(nèi)電阻 【課標要求】 1．會用電壓表和電流表測電池的電動勢和內(nèi)阻 2．掌握利用作圖法處理數(shù)據(jù)而得到結果的方法 3．會根據(jù)電路圖連接實物圖 【知識精要】 1．實驗原理： 根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=Ir+U，測出U和I，改變滑動變阻器的阻值就可以得到兩組的U、I值，解二元一次方程組即：E=I1r+U1，E=I2r+U2，就可以求出E和r．按慣例，為了減小偶然誤差，測出5—6組的數(shù)據(jù)，計算出E和r的平均值作為試驗的結果．另外，我們通常采用圖像法獲得“平均”的效果，求出E和r。 我們知道：U=E-Ir，可以看出U是I的

2、一次函數(shù)，（y=a-bx）所以U—I圖線應是一條斜率為負值的直線．（如圖） 由圖可知： （1）A點，R=∞，斷路，I=0，則U=E，即U—I圖線在縱軸U上的截距等于電源電動勢． （2）B點，R=0，短路，U=0，則I=，即U—I圖線在橫軸I上的截距等于短路電流．根據(jù)： ，可知：，即：圖線斜率的絕對值． 為了減小實驗誤差，應使測得的數(shù)據(jù)盡量分布在整個坐標紙上，縱坐標一般不從零開始取．）所以橫軸的截距不再是短路電流，但圖線斜率的絕對值依然是r，在求斜率時要注意到這一點。 在實際實驗中，我們可以在電路中串入一個1─2Ω的定值電阻R0，如圖將R0與r一起看成是一個電源的內(nèi)阻r'，將計算出的r

3、'再減去R0就是電池的內(nèi)阻．我們還可以測兩節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻． 測電池的電動勢和內(nèi)阻是有兩種不同的電路連接方式，如圖 采用圖1的電路連接方式，電動勢和內(nèi)阻的測量值都小于真實值，但相對誤差較?。徊捎脠D2的電路連接方式，電動勢的測量值與真實值相等，內(nèi)阻的測量值大于真實值，為電源內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻的和，所以內(nèi)阻測量誤差較大．所以我們通常采用圖1的電路連接方式來測電源的電動勢和內(nèi)阻。 2．數(shù)據(jù)處理 （1）測出兩組U、I值，列方程組可解出E、r． （2）圖象法處理數(shù)據(jù)，測出多組(不少于6組) U、I值，在U—I直角坐標系中標出各點，畫出U—I圖象，如圖所示，圖象的縱截距為E，橫截距為短路電

4、流，。 圖象法比較好地利用各組測量數(shù)據(jù)，并能排除奇異點，能夠減小偶然誤差． 【名師點撥】 例1：某電源的曲線如圖，則電源的電動勢為 ，電源的內(nèi)阻為 解析：由截距得E=6.0V，又由U=E-Ir得r=|ΔU/ΔI|=（6.0-5.2）/0.5=1.6Ω 初做這類圖象題時容易犯這樣的錯誤：在求內(nèi)阻時由斜率r= E/ Im=6/0.5=12Ω，或斜率r=tg45o=1Ω．在物理圖象中橫縱坐標標度的大小、起點常常根據(jù)實際需要選取，如在本實驗中由于電源內(nèi)阻r一般很小，圖線斜率的絕對值就較小，在實驗數(shù)據(jù)處理時，為了使測量結果準確，經(jīng)常將縱軸的坐標不從零開始．在處理時既不能生搬硬套上面的

5、方法得出r=12Ω，要細心看清圖象坐標軸的起點（同時要注意：標度、單位），也不能簡單的將物理圖象等同與數(shù)學圖象，算出r=1Ω. 例2：(2020常德模擬)利用如圖所示的一只電壓表、一個電阻箱和一個電鍵，測量一個電池組的電動勢和內(nèi)電阻．畫出實驗電路圖，并用筆畫線作導線將所給器材連接成實驗電路．用記錄的實驗數(shù)據(jù)寫出電動勢和內(nèi)電阻的表達式． 解析：與學生實驗相比，用電阻箱代替了電流表．由于電壓可測，由電壓、電阻就可以算出電流，電路圖如右，實驗方法有兩種： （1）改變電阻箱阻值，讀出兩組外電阻和對應的路端電壓值R1、U1、R2、U2，根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩種情況下的方程，．解

6、這個方程組可得E和r：． （2）改變電阻箱阻值，讀出電壓表對應的示數(shù)，多測幾組數(shù)據(jù)，求出電流，利用U－I圖象求電動勢和內(nèi)電阻。這樣偶然誤差會更小一些。 點評：該實驗的系統(tǒng)誤差是由于電壓表的分流引起的，所以電壓表則應該選用內(nèi)阻較大的． 例3：用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，以下說法正確的是（　?。? A．用圖a所示電路時， 　 B．用圖a所示電路時， C．用圖b所示電路時，　 D．用圖b所示電路時， 解析：根據(jù)閉合電路的歐姆定律：E=U+Ir．由兩次測量列方程為：， 解得 ， 若是考慮電流表和電壓表的內(nèi)阻，對上圖a中應用閉合電路的歐姆定律，式

7、中的E與r是電動勢和內(nèi)阻的真實值．解得： ， 比較得，，若是考慮電流表和電壓表的內(nèi)阻，對上圖b中應用閉合電路的歐姆定律：，式中的E與r是電動勢和內(nèi)阻的真實值．解得： ，，比較得：．由上面的分析可知應選取AB。 【及時反饋】 1．在測定電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，為使實驗效果明顯且不會損害儀器，應選擇下列電源中（ ） A．內(nèi)阻較大的普通干電池 B．內(nèi)阻較小的普通干電池 C．小型交流發(fā)電機 D．小型直流發(fā)電機 2．在測定電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，待測電池、開關和導線配合下列哪組儀器，可以達到測定目的（ ） A．一只電流

8、表和一個滑動變阻器 B．一只電流表和一只電壓表 C．一只電流表和一個電阻箱 D．一只電壓表和一個電阻箱 3．如圖是測量電源電動勢和內(nèi)電阻的電路，關于誤差的說法正確的是（ 　 ） A．由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實值 A v B．由于電流表的分壓作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實值 C．由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值小于真實值 D．由于電壓表的分流作用，使內(nèi)電阻的測量值大于真實值 E．測出的電動勢與真實值相同 F．測出的電動勢比真實值小 4．(2020包頭模擬)用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)電阻，由于電路存在問題，當電鍵

9、S閉合后，移動變阻器的滑片P時，出現(xiàn)下列異?，F(xiàn)象（ 　 ） A．電流表示數(shù)可變，電壓表示數(shù)始終為零 B．電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)不變 C．電流表燒壞 D．電流表示數(shù)不變，電壓表示數(shù)可變 以上四種情況對應的電路如圖中的(A)____，(B)____，(C)____，(D)_____． 5．一位同學記錄的6組數(shù)據(jù)見表．試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫出U—I圖線，并根據(jù)圖線讀出電池的電動勢E= V，電池內(nèi)阻 r = Ω． 1.05 0.57 1.10 0.50 1.20 0.35 1.24 0.31 1.32 0.20 1.37 0.12 U(V) I(A) U/ I/ 1．A 2．BCD 3．CF 4．丁，乙，甲，丙 5． 1.5V 0.6Ω