（名師導(dǎo)學(xué)）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 第6節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻教學(xué)案 新人教版

《（名師導(dǎo)學(xué)）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 第6節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻教學(xué)案 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（名師導(dǎo)學(xué)）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 第6節(jié) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻教學(xué)案 新人教版（15頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第6節(jié)　實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 夯實(shí)基礎(chǔ)　【p146】 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻． 2．認(rèn)識(shí)電源輸出電壓隨電流變化的圖象． 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示 2．電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的求解 (1)計(jì)算法 由U＝E－Ir可得 解得 (2)圖象法 作出U－I圖象，利用圖象求解，如圖所示． ①圖線與縱軸交點(diǎn)為E.圖線與橫軸交點(diǎn)為短路電流，I短＝. ②由圖線的斜率可求電源內(nèi)阻r＝||. 三、實(shí)驗(yàn)器材 電池(待測(cè)電源)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線和坐標(biāo)紙． 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．連接電路：確定電流表、電壓表的量程，按照電路原理圖把器

2、材連接好． 2．測(cè)量數(shù)據(jù)：閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電壓表和電流表的讀數(shù)，用同樣方法測(cè)量并記錄幾組I、U值. 第1組 第2組 第3組 第4組 第5組 第6組 U/V I/A 3.整理器材：斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材． 4．?dāng)?shù)據(jù)處理：計(jì)算法或在坐標(biāo)紙上作U－I圖，求出E、r. 五、注意事項(xiàng) 1．為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的1號(hào)干電池)． 2．干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電時(shí)電流

3、不宜超過(guò)0.3 A，短時(shí)間放電時(shí)電流不宜超過(guò)0.5 A．因此，實(shí)驗(yàn)中不要將R調(diào)得過(guò)小，讀電表示數(shù)要快，每次讀完應(yīng)立即斷電． 3．要測(cè)出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些．用方程組求解時(shí)，要將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組、第2和第5為一組、第3和第6為一組，分別解出E、r值再取平均值． 4．在畫(huà)U－I圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)．個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不予考慮．這樣就可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高測(cè)量的精度． 六、誤差分析 1．每次讀完電表示數(shù)沒(méi)有立即斷電，造成E、r變化． 2．測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差，實(shí)驗(yàn)電路采用圖a時(shí)，I真＝I測(cè)＋

4、IV，未考慮電壓表的分流；實(shí)驗(yàn)電路采用圖b時(shí)，電路中U真＝U測(cè)＋UA，未考慮UA. 3．用圖象法求E、r時(shí)，作圖不準(zhǔn)確造成偶然誤差． 4．由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，按圖a實(shí)驗(yàn)結(jié)果E測(cè)r真．定性分析如下：由于電流表的分壓，使路端電壓的測(cè)量值小于真實(shí)值，電流越大，電流表的分壓也越大，

5、路端電壓的真實(shí)值與測(cè)量值的差距越大．若把電流表的內(nèi)阻放入電源內(nèi)，則路端電壓的測(cè)量值等于真實(shí)值，而內(nèi)阻的測(cè)量值比真實(shí)值大了RA.由于RA與r真比較接近，使內(nèi)阻測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差很大，所以通常不采用圖b的電路．作出的U－I圖線如圖B. 七、測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的其他方法 1．使用電流表、電阻箱 依＝＋，作－R1圖線，斜率為，截距為 2．使用電壓表、電阻箱 依E＝U＋r，＝＋，作－圖線，斜率為，截距為 ?！　　緋147】 考點(diǎn)突破　　 例1用電流表和電壓表測(cè)定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動(dòng)勢(shì)約4.5 V，內(nèi)電阻約1 Ω)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，除待測(cè)電池組、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線外，還有下列

6、器材供選用： A．電流表：量程為0～0.6 A，內(nèi)阻約1 Ω B．電流表：量程為0～3 A，內(nèi)阻約0.2 Ω C．電壓表：量程為0～3 V，內(nèi)阻約30 kΩ D．電壓表：量程為0～6 V，內(nèi)阻約60 kΩ E．滑動(dòng)變阻器：0～1 000 Ω，額定電流0.5 A F．滑動(dòng)變阻器：0～20 Ω，額定電流2 A (1)為了使測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，電流表應(yīng)選用________，電壓表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(均填儀器的字母代號(hào))． (2)下圖為正確選擇儀器后，連好的部分電路．為了使測(cè)量誤差盡可能小，還需在電路中用導(dǎo)線將__________和________相

7、連、________和________相連、__________和________相連(均填儀器上接線柱的字母代號(hào))． (3)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表壞了，于是不再使用電流表，剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動(dòng)變阻器，重新連接電路，仍能完成實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中讀出幾組電阻箱的阻值R和對(duì)應(yīng)電壓表的示數(shù)U.用圖象法處理采集到的數(shù)據(jù)，為在直角坐標(biāo)系中得到的函數(shù)圖象是一條直線，則可以________為縱坐標(biāo)，以________為橫坐標(biāo)． 【解析】(1)為了使測(cè)量更準(zhǔn)確，電流表選量程為0.6 A的電流表A，電池組的電動(dòng)勢(shì)約4.5 V，故電壓表選D，為了便于調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選F. (2)為了使測(cè)量誤差盡可能小，測(cè)量

8、電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理圖如圖甲所示，因此將a、d相連，c、g相連，f、h相連． (3)用電阻箱和電壓表測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)原理圖如圖乙所示，根據(jù)閉合電路歐姆定律，得E＝U＋r，所以＝＋·， 因此可作出－圖象處理數(shù)據(jù)． 【答案】(1)A　D　F　(2)a　d　c　g　f　h (3)　(橫縱坐標(biāo)互換亦可) 針對(duì)訓(xùn)練　 1．某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，實(shí)驗(yàn)室為該小組提供的實(shí)驗(yàn)器材如下： A．電壓表V1，量程0～3 V、內(nèi)阻約為3 kΩ B．電壓表V2，量程0～15 V、內(nèi)阻約為15 kΩ C．電流表A1，量程0～0.6 A、內(nèi)阻約

9、為1 Ω D．電流表A2，量程0～3 A、內(nèi)阻約為0.2 Ω E．最大阻值約為20 Ω的滑動(dòng)變阻器R1 F．最大阻值約為100 Ω的滑動(dòng)變阻器R2 G．開(kāi)關(guān)S以及導(dǎo)線若干 (1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表應(yīng)選__C__，電壓表應(yīng)選__A__，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選__E__．(填實(shí)驗(yàn)器材前的序號(hào)) (2)該小組的同學(xué)在進(jìn)行多次測(cè)量后，將得到的多組電壓表、電流表的讀數(shù)描繪在同一坐標(biāo)圖中，如圖乙所示，請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)圖中畫(huà)出干電池的伏安特性曲線，然后由圖線求得被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E＝__1.5__V，電池的內(nèi)阻r＝__0.5__Ω. __如圖所示__ 【解析】(1)因?yàn)橐还?jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)接近1.

10、5 V，則應(yīng)該選擇0～3 V量程的電壓表，即應(yīng)選A；如選電流表C，則當(dāng)電路中電流分別為0.6 A、0.2 A、0.1 A時(shí)，電路中的總電阻分別為2.5 Ω、7.5 Ω、15 Ω，選E與之配合最好． (2)畫(huà)線時(shí)要使盡量多的點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)盡量均勻分布在直線的兩側(cè)，如圖所示．由得到的圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)可知，被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，由圖線的斜率可知，干電池的內(nèi)阻為0.5 Ω. 　　【p147】 考點(diǎn)突破　　 例2某實(shí)驗(yàn)小組想通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．他們制作了一個(gè)蘋(píng)果電池進(jìn)行研究，了解到水果電池的內(nèi)阻可能比較大，設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖甲所示的實(shí)物電路進(jìn)行測(cè)量．

11、 (1)請(qǐng)按圖甲中所示實(shí)物圖在方框內(nèi)畫(huà)出的電路圖(電源用“”表示)． (2)測(cè)定水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，所用的器材有： ①蘋(píng)果電池E：電動(dòng)勢(shì)約為1 V； ②電壓表V：量程0～1 V，內(nèi)阻RV＝3 kΩ； ③電阻箱R：最大阻值9 999 Ω； ④開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干． (3)實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①按電路圖連接電路(為保證電路安全，先將電阻箱的電阻調(diào)到最大值)； ②閉合開(kāi)關(guān)S，多次調(diào)節(jié)阻箱，記下電壓表的示數(shù)U和電阻箱相應(yīng)的阻值R，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的與的值，如下表所示； R/Ω 9 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 R－1/×10－4 Ω－1

12、 1.1 1.7 2.0 2.5 3.3 5.0 U/V 0.53 0.50 0.48 0.46 0.43 ① U－1/V－1 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 ② 　?、垡詾榭v坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，將計(jì)算出的數(shù)據(jù)描繪在坐標(biāo)紙內(nèi)，作出－圖線； ④計(jì)算得出水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻． 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： Ⅰ.實(shí)驗(yàn)得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如上表所示，其中當(dāng)電阻箱的電阻R＝2 000 Ω時(shí)電壓表的示數(shù)如圖乙所示．讀出數(shù)據(jù)，完成上表． 答：①________，②________． Ⅱ.請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖丙中作出－圖線． Ⅲ.根據(jù)－圖線求得該水果電池的電

13、動(dòng)勢(shì)E＝______ V，內(nèi)阻r＝________ Ω. 【解析】(3)Ⅰ.由圖示電壓表可知，電壓表的最小分度值為0.2 V，示數(shù)為0.37 V，＝ V－1≈2.7 V－1；Ⅱ.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作出－圖線，如圖乙所示；Ⅲ.在閉合電路中，E＝U＋I(xiàn)r＝U＋r，解得＝·＋·＋，－圖線的斜率k＝，圖象的截距b＝·＋，由以上可解得E＝1.0 V、r＝2.0×103 Ω. 【答案】(1)電路圖如圖1所示 (3)Ⅰ.0.37　2.7?、?圖線如圖2所示?、?1.0(0.9～1.1均可)　2×103(1.8×103～2.2×103均可) 針對(duì)訓(xùn)練　 2．某興趣小組要測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，他們

14、找來(lái)了如下器材： A．電流表G(量程為0～30 mA、內(nèi)阻未知) B．電阻箱R(0～999.9 Ω) C．滑動(dòng)變阻器R1(0～20 Ω) D．滑動(dòng)變阻器R2(0～1 kΩ) E．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干 F．電源E(電動(dòng)勢(shì)約10 V) (1)要完成實(shí)驗(yàn)，首先需測(cè)量電流表G的內(nèi)阻．測(cè)量電流表G內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示： ①將下述實(shí)驗(yàn)過(guò)程補(bǔ)充完整． a．選擇器材，滑動(dòng)變阻器R′應(yīng)該選取__R2__(選填“R1”或“R2”)； b．連接好電路，R′的滑片應(yīng)調(diào)到__a__(選填“a”或“b”)端； c．?dāng)嚅_(kāi)S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R′，使電流表G滿偏； d．保持R′不變，閉合S2，調(diào)節(jié)電

15、阻箱R的阻值，當(dāng)R＝10 Ω時(shí)，電流表G的示數(shù)為20 mA； ②如果認(rèn)為閉合S2前后干路上電流不變，則電流表G的內(nèi)阻Rg＝__5__Ω. (2)在測(cè)出電流表內(nèi)阻Rg后，測(cè)定該電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路如圖乙所示．閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)整電阻箱R，讀取相應(yīng)的電流表示數(shù)I，記錄多組數(shù)據(jù)(R，I)，得到如圖丙所示的－R圖線，則電源的電動(dòng)勢(shì)E＝__9__V，內(nèi)阻r＝__40__Ω. 【解析】(1)電源的電動(dòng)勢(shì)約為10 V，電流表的滿偏電流為30 mA，則電路總電阻的最小值為Rmin＝＝ Ω＝333.3 Ω，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R2；閉合開(kāi)關(guān)S1前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值調(diào)到最大，因此連接好電路后

16、，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)調(diào)到a端；閉合S2后，由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，(Ig－I)R＝IRg，則Rg＝5 Ω. (2)根據(jù)題圖乙，由閉合電路歐姆定律可知E＝I(R＋r＋Rg)，則＝R＋，則圖象的斜率k＝，圖象的截距為b＝，又由圖象可得k＝、b＝5，由以上可解得E＝9 V、r＝40 Ω. ?！　　緋148】 考點(diǎn)突破　　 例3國(guó)際規(guī)定自來(lái)水在15 ℃時(shí)電阻率應(yīng)大于13 Ω·m.為測(cè)量15 ℃時(shí)自來(lái)水的電阻率和電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，某物理興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路．其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細(xì)管，細(xì)管上加有閥門(mén)K以控制管內(nèi)自來(lái)水的水量，玻璃管兩端接有電阻可忽略不計(jì)的導(dǎo)電活塞，左活塞

17、固定，右活塞可自由移動(dòng)．圖中R0為定值電阻，R為電阻箱，A為理想電流表，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，E為待測(cè)電源，此外實(shí)驗(yàn)中還備有游標(biāo)卡尺和刻度尺．興趣小組的實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①用游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑d； ②向玻璃管內(nèi)注滿自來(lái)水，用刻度尺測(cè)量水柱長(zhǎng)度，把S撥到1位置，記錄電流表示數(shù)I； ③把S撥到2位置調(diào)整電阻箱阻值，使電流表示數(shù)也為I，記錄電阻箱的阻值R； ④改變水柱長(zhǎng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟②③，讀出電阻箱示數(shù)R； ⑤把S撥到2位置不變，改變電阻箱的阻值R讀取對(duì)應(yīng)的電流值I； ⑥斷開(kāi)S，整理好器材． (1)以電阻箱示數(shù)R為縱軸，用對(duì)應(yīng)水柱長(zhǎng)度為橫軸作出一條直線．若直線的斜率為k，則玻璃管

18、內(nèi)水柱電阻率的表達(dá)式為_(kāi)_______． (2)把S撥到2位置不變，為測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，采用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，宜繪制出________關(guān)系圖象，處理較為簡(jiǎn)單． (3)實(shí)際的電流表有一定的內(nèi)阻，在本實(shí)驗(yàn)中它對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響分別是使水柱電阻率的測(cè)量值________；使電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值________；使電源內(nèi)阻的測(cè)量值________．(填“偏大”“偏小”或“無(wú)變化”) 【解析】(1)測(cè)電阻率時(shí)采用的是替代法，故R＝ρ.又斜率為k，故有ρ＝π. (2)測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻時(shí)采用的是安阻法，由閉合電路歐姆定律知E＝I(r＋R0＋R)，變形可得＝R＋，為處理簡(jiǎn)單宜作－R圖象．

19、(3)由于采用替代法測(cè)量，故水的電阻率與電流表內(nèi)阻無(wú)關(guān)；若設(shè)電流表內(nèi)阻為RA.由閉合電路歐姆定律知E＝I(r＋R0＋R＋RA)，變形整理可得＝R＋，可見(jiàn)圖線的斜率不變，截距變大，故電流表有內(nèi)阻時(shí)電動(dòng)勢(shì)測(cè)量是準(zhǔn)確的，但電源內(nèi)阻的測(cè)量值會(huì)偏大． 【答案】(1) (2)－R(或R－) (3)無(wú)變化　無(wú)變化　偏大 針對(duì)訓(xùn)練　 3．(1)如圖甲所示為某校興趣小組通過(guò)電流傳感器和計(jì)算機(jī)來(lái)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路，其中R0為定值電阻，R為電阻箱，電流傳感器與計(jì)算機(jī)(未畫(huà)出)相連．該小組成員通過(guò)實(shí)驗(yàn)記錄下電阻箱的阻值R和相應(yīng)的電流值I，經(jīng)計(jì)算機(jī)擬合得到如圖乙所示圖象，則該圖象選取了____為縱坐

20、標(biāo)，由圖乙中圖線可得該電源的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_4.5__ V. (2)現(xiàn)有三個(gè)規(guī)格相同的小燈泡，標(biāo)稱值為“2.5 V　0.6 A”，每個(gè)小燈泡的I－U特性曲線如圖丙所示，將它們與圖甲中電源按圖丁所示的電路相連，閉合開(kāi)關(guān)后，A燈恰好正常發(fā)光，則電源的內(nèi)阻r＝__2.5__ Ω，圖甲中定值電阻R0＝__2__ Ω. 【解析】(1)由閉合電路歐姆定律可知，I＝；要與R形成一次函數(shù)關(guān)系，則縱坐標(biāo)只能取，則有＝＋，則題圖乙中圖線的斜率為k＝，則有E＝4.5 V. (2)由(1)知＝1 A－1，則有R0＋r＝4.5 Ω.燈泡正常發(fā)光的電流為0.6 A，則B、C兩燈的電流均為0.3 A，由題圖丙可知

21、，B、C兩燈兩端的電壓為0.5 V，故路端電壓U＝2.5 V＋0.5 V＝3 V，則內(nèi)阻r＝ Ω＝2.5 Ω，定值電阻R0＝4.5 Ω－2.5 Ω＝2 Ω. 考 點(diǎn) 集 訓(xùn)　【p322】 1．用如圖所示電路，測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R0起保護(hù)作用．除電池、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有： A．電流表(量程0～0.6 A、0～3 A)； B．電壓表(量程0～3 V、0～15 V)； C．定值電阻(阻值2 Ω、額定功率5 W)； D．定值電阻(阻值10 Ω、額定功率10 W)； E．滑動(dòng)變阻器(阻

22、值范圍0～10 Ω、額定電流2 A)； F．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～100 Ω、額定電流1 A)． (1)要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇__3__V，電流表的量程應(yīng)選擇__0.6__A；R0應(yīng)選擇__2__ Ω的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是__0～10__ Ω的滑動(dòng)變阻器． (2)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是__電壓表的分流__． 【解析】(1)由于電源是一節(jié)干電池(約1.5 V)，所以選量程為3 V的電壓表；估算電流時(shí)，不考慮到干電池的內(nèi)阻，只考慮保護(hù)電阻，最大電流也在1.0 A以下，小于量程3 A的，所以選量程為0.6 A的電流表；由于電池內(nèi)阻較小，保護(hù)電阻不宜太大，選2 Ω

23、的即可，否則會(huì)使電流表、電壓表讀數(shù)范圍較小，造成較大的誤差；滑動(dòng)變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就能很好地控制電路中的電流和電壓，因此取0～10 Ω范圍． (2)由于電壓表的分流作用，使電流表讀數(shù)總是比干路電流小，造成E測(cè)

24、的示數(shù)I； (ⅲ)以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，作U－I圖線(U、I都用國(guó)際單位)； (ⅳ)求出U－I圖線斜率的絕對(duì)值k和在橫軸上的截距a. 回答下列問(wèn)題： (1)電壓表最好選用__A__；電流表最好選用__C__． A．電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約15 kΩ) B．電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ) C．電流表(0～200 mA，內(nèi)阻約2 Ω) D．電流表(0～30 mA，內(nèi)阻約2 Ω) (2)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大．兩導(dǎo)線與滑動(dòng)變阻器接線柱連接情況是__C__． A．兩導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端的接線柱 B．兩導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿兩端的接線

25、柱 C．一條導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端接線柱 D．一條導(dǎo)線接在滑動(dòng)變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲右端接線柱 (3)選用k、a、R1和R2表示待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的表達(dá)式E＝__ka__，r＝__k－R2__，代入數(shù)值可得E和r的測(cè)量值． 【解析】(1)電壓表內(nèi)阻越大，分流越小，誤差也就越小，所以選內(nèi)阻較大的電壓表A；當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電阻最小時(shí)通過(guò)電流表電流最大，此時(shí)通過(guò)電流表電流大小約為I＝≈176 mA，所以選量程為200 mA的電流表C. (2)由電路分析可知，若滑動(dòng)變阻器的滑片右移電壓表示數(shù)變大，則滑動(dòng)變阻器接入電路部分阻值

26、增大，選項(xiàng)C符合題意． (3)由E＝U＋I(xiàn)(r＋R2)，得U＝－I(r＋R2)＋E，對(duì)比伏安特性曲線可知，圖象斜率的絕對(duì)值k＝r＋R2，所以電源內(nèi)阻r＝k－R2；令U＝0，得I＝＝，由題意知在橫軸上的截距為a，所以a＝I＝，則E＝ka. 3．某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻． (1)根據(jù)圖甲電路，在實(shí)物圖乙上用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線畫(huà)出實(shí)物連線圖． __實(shí)物連線圖見(jiàn)解析__ (2)該同學(xué)在圖丙的－R坐標(biāo)系中標(biāo)出了所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)作出這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的擬合直線，并讀得該直線在縱軸上的截距為_(kāi)_0.9__ A－1，求得其斜率為_(kāi)_0.68(0.66～0.70均可)__ V－1.

27、 __擬合直線見(jiàn)解析__ (3)已知電流表內(nèi)阻與定值電阻R0阻值相等，R0＝1 Ω，根據(jù)作得的圖象，可得電源的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_2.9__ V，內(nèi)阻為_(kāi)_0.82__ Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 【解析】(1)根據(jù)圖甲的電路原理圖，實(shí)物連線如圖乙所示． (2)作出這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的擬合直線，并讀得該直線在縱軸上的截距為b＝0.9 A－1，求得其斜率為k＝ V－1＝0.68 V－1. (3)根據(jù)電路，利用閉合電路歐姆定律可得E＝2I(R＋r＋)，變換為與－R圖象相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，為＝R＋(2r＋R0)，則有b＝(2r＋R0)＝0.9 A－1，k＝＝0.68 V－1.解得E＝2.9 V，r＝0.8

28、2 Ω. 4．物理學(xué)習(xí)小組在測(cè)定某電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r時(shí)，找來(lái)一段電阻率較大的粗細(xì)均勻的電阻絲ab替代滑動(dòng)變阻器，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)，其中R0是阻值為2 Ω的保護(hù)電阻，滑動(dòng)片P與電阻絲始終接觸良好．實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)P的位置，測(cè)得aP的長(zhǎng)度x和對(duì)應(yīng)的電壓U、電流I數(shù)據(jù)，并分別繪制了如圖乙所示的U－I圖象和如圖丙所示的－x圖象． (1)由圖乙可得電源的電動(dòng)勢(shì)E＝__3.00__V；內(nèi)阻r＝__1__Ω. (2)根據(jù)測(cè)得的直徑可以算到電阻絲的橫截面積S＝0.12×10－6 m2，利用圖丙可求得電阻絲的電阻率ρ為_(kāi)_1.4×10－6__Ω·m，圖丙中圖象截距的物理意義是__電流

29、表內(nèi)阻大小為0.8__Ω__．(以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) (3)此實(shí)驗(yàn)用了圖象法處理數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)是直觀，但是不能減少或者消除__系統(tǒng)誤差__(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)． 【解析】(1)電壓表的示數(shù)U＝E－I(R0＋r)，由題圖乙可得電源的電動(dòng)勢(shì)E＝3.00 V，圖象的斜率絕對(duì)值為R0＋r＝－＝ Ω＝3 Ω，得電源的內(nèi)阻r＝1 Ω. (2)電壓表的示數(shù)又可表示U＝I(RA＋Rx)＝IRA＋I(xiàn)x，∴＝x＋RA，由題圖丙可得圖象的斜率為＝＝12，可求得電阻絲的電阻率ρ＝12×0.12×10－6Ω·m≈1.4×10－6 Ω·m；題圖丙中圖象的截距為電流表的內(nèi)阻，其大小為0.8 Ω.

30、(3)本實(shí)驗(yàn)用圖象法處理數(shù)據(jù)，但不能減少或消除系統(tǒng)誤差． 5．小尚同學(xué)收集了手機(jī)的鋰電池，但不知道其電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，他想用自己所學(xué)的物理知識(shí)進(jìn)行測(cè)量，但身邊沒(méi)有電流表，僅有電壓表、定值電阻R0、電阻箱、開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線．最終他設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路． (1)他按照?qǐng)D甲所示的電路圖，接好電路，閉合開(kāi)關(guān)后，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，記錄其阻值R和對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)U，得到多組數(shù)據(jù)，然后作出了－圖象，如圖乙所示．由圖中所給的數(shù)據(jù)可知，該鋰電池的電動(dòng)勢(shì)E＝__3.7__ V，r＝__5.6__ Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的鋰電池電動(dòng)勢(shì)與真實(shí)值相比__偏小__，內(nèi)阻與真實(shí)值相比__偏小__．(填

31、“偏大”“偏小”或“相等”) 【解析】(1)由題圖甲所示電路可知，在閉合電路中，鋰電池的電動(dòng)勢(shì)E＝U＋I(xiàn)r＝U＋r，則＝·＋，則－圖象是直線．根據(jù)－圖象可知＝0.27 V－1，則E＝3.7 V，＝k＝ A－1＝1.5 A－1，解得r＝1.5×3.7 Ω＝5.6 Ω. (2)由于電壓表分流，有E＝U＋(＋)r，整理得＝·＋＋，與(1)中式子對(duì)比可知，所測(cè)的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻與真實(shí)值相比均偏?。? 6．兩位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室利用如圖甲所示的電路測(cè)定定值電阻R0、電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)時(shí)，一個(gè)同學(xué)記錄了電流表A和電壓表V1的測(cè)量數(shù)據(jù)，另一同學(xué)記錄了電流表A和電壓

32、表V2的測(cè)量數(shù)據(jù)．并根據(jù)數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U－I直線．回答下列問(wèn)題： (1)根據(jù)兩位同學(xué)描繪的直線，可知圖線__a__(填“a”或“b”)是根據(jù)電壓表V1和電流表A的數(shù)據(jù)所描繪的． (2)圖象中兩直線的交點(diǎn)表示__BC__． A．滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到了最右端 B．在本電路中該電源的輸出功率最大 C．定值電阻R0上消耗的功率為0.5 W D．在本電路中該電源的效率達(dá)到最大值 (3)根據(jù)圖乙，可以求出電源電動(dòng)勢(shì)E＝__1.5__ V，內(nèi)阻r＝__1.0__ Ω. 【解析】(1)從電路連接可以看出，電流表A的讀數(shù)增大時(shí)，電壓表V1的讀數(shù)減小，電壓表V2的讀數(shù)增大．圖線a

33、是根據(jù)電壓表V1和電流表A的數(shù)據(jù)繪制的． (2)由題意可知圖線a表示電源的路端電壓隨電流的變化關(guān)系；圖線b表示電阻兩端的電壓隨電流的變化關(guān)系；交點(diǎn)處說(shuō)明兩圖象表示的電流相等，并且電壓相等，說(shuō)明此時(shí)滑動(dòng)變阻器阻值為0，即滑片滑到了最左端，A錯(cuò)誤；當(dāng)電路中外電阻等于內(nèi)阻時(shí)，電源輸出功率最大，由圖求出R0＝2 Ω、r＝1 Ω，R0>r，改變滑動(dòng)變阻器時(shí)無(wú)法達(dá)到電路中內(nèi)、外電阻相等，此時(shí)當(dāng)外電阻最接近內(nèi)阻時(shí)，電源輸出功率最大，B正確；由圖乙可知，此時(shí)電源的路端電壓為1.0 V，電流為0.5 A，定值電阻上消耗的電功率P＝UI＝0.5 W，C正確；電源的效率η＝，故電流越小效率越大，可見(jiàn)滑動(dòng)變阻器的滑

34、片P滑到最右端時(shí)效率最大，D錯(cuò)誤． (3)圖線a與縱軸的交點(diǎn)即為電源電動(dòng)勢(shì)的值，故E＝1.5 V，由圖乙知，U1＝1.0 V時(shí)，I＝0.5 A，又E＝U＋I(xiàn)r，解得內(nèi)阻r＝1.0 Ω. 7．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)器材如下： 待測(cè)電源(電動(dòng)勢(shì)約2 V)，電阻箱R(最大阻值為99.99 Ω)，定值電阻R0(阻值為2.0 Ω)，定值電阻R1(阻值為4.5 kΩ)，電流表G(量程為0～400 μA，內(nèi)阻Rg＝500 Ω)，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干． (1)圖甲中將定值電阻R1和電流表G串聯(lián)，相當(dāng)于把電流表G改裝成一個(gè)量程為_(kāi)_0～2__ V的電壓表． (2)閉

35、合開(kāi)關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，并記下電阻箱的阻值R和電流表G的示數(shù)I. (3)分別用E和r表示電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，則－的關(guān)系式為_(kāi)_＝·＋__(用題中字母表示)． (4)以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，探究小組作出－圖象如圖乙所示．根據(jù)該圖象求得電源的內(nèi)阻r＝0.50 Ω，則其電動(dòng)勢(shì)E＝__2.08__ V(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))． (5)該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)E測(cè)與真實(shí)值E真相比，理論上E測(cè)__＝__E真． 【解析】(1)將定值電阻R1和電流表G串聯(lián)，相當(dāng)于把電流表G改裝成了一個(gè)電壓表，由部分電路歐姆定律可知UV＝I(Rg＋R1)＝2 V. (3)電路中的總電流可表示為I總＝I＋，對(duì)閉合電路有E＝I總(r＋R0)＋I(xiàn)(R1＋Rg)，聯(lián)立可解得＝·＋. (4)由題圖乙中斜率k＝＝ A－1·Ω，解得E＝2.08 V. (5)根據(jù)公式可知該實(shí)驗(yàn)中電動(dòng)勢(shì)測(cè)量結(jié)果無(wú)系統(tǒng)誤差，故測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)E測(cè)與真實(shí)值E真相等． - 15 -