高考物理一輪復(fù)習(xí)-實(shí)驗(yàn)十-測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

實(shí)驗(yàn)十測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。2．掌握用圖像法求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理與要求2．實(shí)驗(yàn)器材電池(被測(cè)電源)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺。3．基本操作(1)電流表用0.6A的量程，電壓表用3V的量程，按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路。(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到使阻值最大的一端。(3)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)。用同樣的方法再測(cè)量幾組I、U值，填入表格中。(4)斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材。

[規(guī)律方法總結(jié)]1．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求E、r的處理方法(1)列多個(gè)方程組求解，再求E、r的平均值。(2)圖像法處理：以路端電壓U為縱軸，干路電流I為橫軸，建坐標(biāo)系、描點(diǎn)、連線，縱軸截距為電動(dòng)勢(shì)E，直線斜率k的絕對(duì)值為內(nèi)阻r。3．誤差來(lái)源(1)偶然誤差：用圖像法求E和r時(shí)作圖不準(zhǔn)確。(2)系統(tǒng)誤差：電壓表分流。(3)本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量結(jié)果是：E測(cè)＜E真，r測(cè)＜r真。命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)原理與操作[典例1]

(2021·四川省資陽(yáng)統(tǒng)考)某物理興趣小組準(zhǔn)備測(cè)量一節(jié)干電池(內(nèi)阻約為3Ω)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材：A．電流表A1(量程3mA，內(nèi)阻為199Ω)B．電流表A2(量程1500mA，內(nèi)阻為1Ω)C．電壓表V(量程3V，內(nèi)阻很大)D．滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0～5Ω，額定電流2A)E．滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0～500Ω，額定電流1A)F．定值電阻R3＝1ΩG．定值電阻R4＝1kΩH．待測(cè)干電池，開關(guān)、導(dǎo)線若干同學(xué)們根據(jù)提供的器材，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖。(1)請(qǐng)根據(jù)電路圖，將實(shí)物圖乙連線補(bǔ)充完整。(2)為了盡量減小誤差且方便操作，圖中電流表應(yīng)選擇________(選填“A1”或“A2”)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇______(選填“R1”或“R2”)，定值電阻應(yīng)選擇________(選填“R3”或“R4”)。(3)同學(xué)們利用上述實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)得了多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將電流表的讀數(shù)作為橫坐標(biāo)，電壓表的讀數(shù)作為縱坐標(biāo)，選取合適的標(biāo)度，繪制了如圖丙所示的圖線，則該小組同學(xué)測(cè)定的干電池電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。[解析]

(1)實(shí)物連線圖如圖所示。

數(shù)據(jù)處理與分析[典例2]

(2020·高考山東卷)實(shí)驗(yàn)方案對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的精度有直接的影響，某學(xué)習(xí)小組對(duì)“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了探究。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：干電池一節(jié)(電動(dòng)勢(shì)約1.5V，內(nèi)阻小于1Ω)；電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約3kΩ)；電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約1Ω)；滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為20Ω)；定值電阻R1(阻值2Ω)；定值電阻R2(阻值5Ω)；開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。(1)該小組按照?qǐng)D甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過(guò)程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在UI坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖乙所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是________。A．電壓表分流

B．干電池內(nèi)阻較小C．滑動(dòng)變阻器最大阻值較小

D．電流表內(nèi)阻較小(2)針對(duì)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問(wèn)題，該小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，重新測(cè)量得到的數(shù)據(jù)如下表所示。請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答以下問(wèn)題：①圖丙中已標(biāo)出后3組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)標(biāo)出前4組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)并畫出UI圖像。②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，所選的定值電阻為________(選填“R1”或“R2”)。③用筆畫線代替導(dǎo)線，請(qǐng)按照改進(jìn)后的方案，將實(shí)物圖(圖丁)連接成完整電路。[解析]

(1)電壓表示數(shù)的變化范圍小，原因是外電阻的阻值遠(yuǎn)大于電源內(nèi)阻，選項(xiàng)B正確。(2)①根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)并連成一條直線，如圖1所示。[答案]

(1)B

(2)①圖見解析②R1

③圖見解析命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)新[典例3]

一同學(xué)測(cè)量某干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。(1)如圖所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)線(圖中虛線所示)時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路。請(qǐng)指出圖中在器材操作上存在的兩個(gè)不妥之處：①____；②____。[解析]

(1)連接電路時(shí)電源應(yīng)與電路斷開，所以開關(guān)要斷開；另一錯(cuò)誤是電阻箱接入電路的電阻是零，這樣容易燒壞電流表和電源。(2)將數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線，作出一條傾斜的直線，如圖所示。創(chuàng)新評(píng)價(jià)本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新之處在于應(yīng)用電流表和電阻箱測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，若已知電流表A的阻值可消除測(cè)內(nèi)阻的系統(tǒng)誤差。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新[典例4]

某探究小組準(zhǔn)備用圖甲所示電路測(cè)量某電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備的器材如下：待測(cè)電源(電動(dòng)勢(shì)約2V)；電阻箱R(最大阻值為99.99Ω)；定值電阻R0(阻值為2.0Ω)；定值電阻R1(阻值為4.5kΩ)；電流表G(量程為400μA，內(nèi)阻Rg＝500Ω)；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。(5)由以上分析可知本實(shí)驗(yàn)中電動(dòng)勢(shì)測(cè)量準(zhǔn)確，即電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值等于電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)值。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭?chuàng)新[典例5]

硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)化為電能的元件。某同學(xué)利用圖甲所示電路探究某硅光電池的路端電壓U與電流I的關(guān)系。圖中定值電阻R0＝2Ω，電壓表、電流表均可視為理想電表。(1)用筆畫線代替導(dǎo)線，根據(jù)電路圖，將圖乙中的實(shí)物電路補(bǔ)充完整。(2)實(shí)驗(yàn)一：用一定強(qiáng)度的光照射硅光電池，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R的阻值，通過(guò)測(cè)量得到該電池的UI曲線a(見圖丙)。則由圖像可知，當(dāng)電流小于200mA時(shí)，該硅光電池的電動(dòng)勢(shì)為________V，內(nèi)阻為________Ω。(3)實(shí)驗(yàn)二：減小光照強(qiáng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量得到該電池的U-I曲線b(見圖丙)。當(dāng)可調(diào)電阻R的阻值調(diào)到某值時(shí)，若該電路的路端電壓為1.5V，由曲線b可知，此時(shí)可調(diào)電阻R的電功率約為________W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。[解析]

(1)分