1、菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习实验九 测定电源的电动势和内阻 菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习一、实验要点菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习二、注意事项1可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的 1 号干电池2电流不要过大，读数要快：干电池在大电流放电时，电动势 E 会明显下降，内阻 r 会明显增大，故长时间放电不宜超过 0.3 A，短时间放电不宜超过 0.5 A因此，实验中不要将 I 调得过大，读
2、电表要快，每次读完立即断电菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习3计算法求 E、r：要测出不少于 6 组 I、U 数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的 I、U 数据中，第 1 和第 4 为一组、第 2 和第 5 为一组、第 3 和第 6 为一组，分别解出 E、r 值再求平均值4合理选择标度：为使图线分布空间大，如图所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用 rEI短确定，应根据 rUI 确定菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习三、误差
3、分析1偶然误差(1)读数不准引起误差(2)用图象法求 E 和 r 时，由于作图不准确造成误差菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习2系统误差(1)若采用甲图，其 UI 图象如乙图所示由于电压表的分流作用造成误差 甲 乙菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习结论：E 测E 真r 测r 真菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习考点一伏安法测电源的 E 和 r【例 1】(2014大纲全国卷)现要测量某电源的电动势和内阻可利用的器材有：电流表，内阻为 1.00；电压表V；阻值未知的定值电阻 R1、R2、R3、R4、R5；开关 S；
4、一端连有鳄鱼夹 P 的导线 1；其他导线若干某同学设计的测量电路如图实-9-1(a)所示菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(a)图实-9-1菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(1)按图(a)在实物图实-9-1(b)中画出连线，并标出导线 1和其 P 端(b)图实-9-1菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(2)测量时，改变鳄鱼夹 P 所夹的位置，使 R1、R2、R3、R4、R5 依次串入电路，记录对应的电压表的示数 U 和电流表的示数 I.数据如下表所示根据表中数据，在图实-9-1(c)中的坐标纸上将所缺数据点补
5、充完整，并画出 U-I 图线.I/mA1931531116930U/V2.512.592.682.762.84菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(c)图实-9-1菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(3)根据 U-I 图线求出电源的电动势 E_V，内阻 r_.(保留 2 位小数)菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【解析】根据闭合电路欧姆定律及电源的伏安特性曲线解决问题(1)根据原理图，实物连线如图所示菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(2)在 UI 图上找点，选尽可能多的点连成一条直线
6、，得到 UI 图象如图所示菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(3)UI 图象在 U 轴上的截距为电源的电动势即 E2.90 V.UI 图象在 I 轴上的截距 I197 mA0.197 A 为路端电压 U2.50 V 时的电流，根据 UEI(rRA)得电源的内阻r1.03.【答案】(1)如解析图所示(2)如解析图所示(3)2.90(2.892.91 之间均正确)1.03(0.931.13 之间均正确)菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习考点二伏阻法测电源的 E 和 r【例 2】(2013安徽高考)根据闭合电路欧姆定律，用图实-9-2 甲所示电
7、路可以测定电池的电动势和内电阻图中R0 是定值电阻，通过改变 R 的阻值，测出 R0 两端的对应电压 U12，对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的根据实验数据在 1U12R 坐标系中描出坐标点，如图实-9-2 乙所示已知 R0150，请完成以下数据分析和处理菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(1)图乙中电阻为_ 的数据点应剔除；(2)在坐标纸上画出 1U12R 的关系图线；(3)图线的斜率是_(V11)，由此可得电池电动势 Ex_V.甲菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习乙图实-9-2菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合
8、重落实深化学习【解析】由闭合电路欧姆定律得 ExU12I(Rrx)把 IU12R0 代入上式得 ExU12U12R0(Rrx)变形得 1U12 1Ex rxR0Ex 1R0ExR从上式看出 1U12和 R 是线性关系，图象是直线，应剔除 R80.0 的数据点菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习根据所描点画出的 1U12R 图线是直线(大多数点落在直线上)，如图2所示，图线的斜率 k 1R0Ex.由图象取两点(0,0.71)和(180，1.51)得出 k1.510.711800 V114.44103 V11，Ex 1kR014.44103150 V1.50 V.菜单析典
9、例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【答案】(1)80.0(2)见解析图(3)4.44103 1.50菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【反思总结】在利用作出的图象求解未知量时，应特别注意直线的斜率、截距为了明确斜率、截距的意义，要先写出两个量的函数关系，然后从数学表达式中找到斜率、截距的意义菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习考点三实验的改进与创新【例 3】(2014新课标全国卷)(9 分)(a)图实-9-3菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习利用如图实-9-3(a)所示电路，可以测量电源的电动
10、势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱 R(最大阻值为 999.9)，电阻 R0(阻值为 3.0)，电阻 R1(阻值为 3.0)，电流表(量程为 200 mA，内阻为 RA6.0)，开关 S.菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习实验步骤如下：将电阻箱阻值调到最大，闭合开关 S；多次调节电阻箱，记下电流表的示数 I 和电阻箱相应的阻值 R；以1I为纵坐标，R 为横坐标，作1IR 图线(用直线拟合)；求出直线的斜率 k 和在纵轴上的截距 b.菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习回答下列问题：(1)分别用 E 和 r 表示电源的电动势和内阻，
11、则1I与 R 的关系式为_(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻 R3.0 时电流表的示数如图实-9-3(b)所示，读出数据，完成下表答：_；_.R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.0771I/A16.998.0010.011.011.913.0菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(b)菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(c)图实-9-3菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(3)在图实-9-3(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据
12、图线求得斜率 k_A11，截距 b_A1.(4)根据图线求得电源电动势 E_V，内阻 r_.菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律可知：EIRAIIRAR1(RR0r)将 R03.0，R13.0，RA6.0 代入上式得1I3.0ER3.0E(5.0r)(2)从读数时，有效数字要一致，即读数是 0.110 A，倒数是 9.09 A1.菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(3)由1I-R 关系可知 k3.0E，截距 b3.0E(5.0r)；由给出的数据作出图象，连线时尽可能使多的点在同一直线上，不在直线上的点要均匀
13、分布在直线两侧由图象可知，k1.0 A11，b6.0 A1.(4)电源电动势 E3.0 V，电源内阻 r1.0.菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【答案】(1)1IRAR1ER1 R1ERARAR1R1(rR0)或1I3.0E R3.0E(5.0r)(2)0.110 A 9.09 A1(3)如图所示，k1.00(或在 0.961.04 之间)，b6.0(或在 5.96.1 之间)(4)E3.0(或在 2.73.3 之间)r1.0(或在 0.61.4 之间)菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习借题发挥高考命题角度分析一、本题创新点分析1真题溯
14、源本题的实验目的是测定电源的电动势与课本上的实验目的相同通过改变实验器材，体现了开放性、探究性和设计性，达到了创新的效果菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习2创新亮点教材中的实验是采用伏安法来测定电源电动势和内阻，而本实验是通过电流表和电阻箱组合由闭合电路欧姆定律，改变电阻箱的阻值，从而改变电流值，由1I-R 图象求出电源的电动势和内阻菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习二、本实验的其他创新思路(一)实验目的创新如果要测水果电池或果汁电池的电动势和内阻，应如何操作？【提示】操作方法与本实验相似，要注意水果电池的内阻相对较大，设计电路时要注意电
15、流表的接法菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(二)实验原理的创新1本实验还可以用电流表和电阻箱组合(称安阻法)来测定说出实验原理及方法【提示】用一个电流表和电阻箱测量，电路如图所示，测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出 E 和 r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习2本实验还可以用两个电压表(称双伏法)测电源的电动势说出实验原理及方法【提示】用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图所示测量方法为：断开 S，测得 V1、V2 的示数分别为U1、U2，此时，EU1U2U1RVr，R
16、V为 V1 的内阻；再闭合 S，V1 的示数为 U1，此时 EU1U1RV r，解方程组可求得 E.菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习1(2014西北工大附中模拟)实验室有量程是 03 A(内阻较小)的电流表和 03 V(内阻很大)的电压表，电阻箱 R(最大值 999.9)，滑动变阻器 R(02 k)，固定电阻 R15，开关 S，导线若干，欲测量某一电源的电动势 E 和内阻 r(E略小于 3 V，内阻较小)菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(1)由于电源内阻较小，要求固定电阻 R1 作为等效内阻的一部分，设计电路要求误差尽量小，且便于操作
17、，能达到这一要求的电路是()(2)用正确的实验电路图得到的实验数据，作出的图象是一条倾斜的直线，其纵截距为 b，斜率为 k，则电动势 E_，内阻 r_(用 b、k、R1 表示)菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【解析】(1)由欧姆定律可知，电路中最大电流为 E/R10.6 A，电流表量程 3 A 太大，所以不能采用图 A、B、C测量电源输出电流欲测量电源的电动势 E 和内阻 r，能达到这一要求的电路是 D.菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(2)由闭合电路欧姆定律，EUUR(R1r)，变形为：1U1E1E(R1r)1R，图象在纵轴截距 b
18、1E；图象斜率 k1E(R1r)，解得：E1b，rkbR.【答案】(1)D(2)E1b rkbR菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习2(2014烟台模拟)某同学要测定一节旧电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个理想电流表、一个电阻箱、一个开关和若干导线该同学按如图实-9-4 甲所示电路进行实验，测得的数据如下表所示：甲图实-9-4菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习次数12345R/4.010.016.022.028.0I/A1.000.500.340.250.201I/A11.02.02.94.05.0(1)若利用图象确定电池的电动势和内阻，
19、并要求图象简洁直观，则应作_(选填“R-I”或“R-1I”)图象菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(2)利用测得的数据在图实-9-4 乙所示的坐标纸上画出适当的图象乙图实-9-4(3)由图实-9-4 乙可知，该电池的电动势 E_V，内阻 r_.(结果保留一位有效数字)菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【解析】(1)由闭合电路欧姆定律可知：I ERr，则 REIr，若画 R-I 图，则图象为曲线，不易得出结论；而画出 R-1I图象为直线，故容易得出结论，故应该画出 R-1I图象；菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习
20、(2)利用表格中的 R、1I描点，再用直线将各点相连，如图所示；菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(3)由公式及数学知识可得：图象中的 kER1I28.010.05.02.0 V6 V.图线在纵轴上的截距为 b，则|b|r2.【答案】(1)R-1I(2)见解析图(3)6 2菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习3(2014济南市长清一中质检)用下列器材组成一个电路，既能测量出电池组的电动势 E 和内阻 r，又能描绘出小灯泡的伏安特性曲线图实-9-5菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习A电压表 V1(量程 6 V，内阻
21、很大)B电压表 V2(量程 3 V，内阻很大)C电流表 A(量程 3 A，内阻很小)D滑动变阻器(最大阻值 10，额定电流 4 A)E小灯泡(2 A,5 W)F电池组(电动势 E，内阻 r)G开关一只，导线若干实验时，调节变阻器，多次测量，发现若电压表 V1 的示数变大，则电压表 V2 的示数变小菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(1)请将实验电路图在答题纸上图实-9-5 的虚线方框中补充完整图实-9-6菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(2)每一次操作后，同时记录电流表 A、电压表 V1 和电压表 V2 的示数，组成两个坐标点(I1，U
22、1)、(I1，U2)，标到 I-U坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图实-9-6所 示 则 电 池 组 的 电 动 势 E _V，内 阻 r _.(结果保留两位有效数字)(3)I-U 坐标中画出的两条图线在 P 点(2.0 A,2.5 V)相交，此时滑动变阻器接入电路的阻值应为_菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【解析】(1)根据题述实验时，调节变阻器，多次测量，发现若电压表 V1 的示数变大，则电压表 V2的示数变小，可知滑动变阻器阻值变大电路中电流变小，电压表 V1 测量的是电源路端电压，电压表 V2 测量的是串联在电路中灯泡两端电压，电路如图所示(2
23、)倾斜直线为电源伏安特性曲线，该直线在横坐标轴截距等于电源电动势，E4.5 V图象斜率大小表示电源内阻r1 菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(3)I-U坐标中画出的两条图线在P点(2.0 A 2.5 V)相交，此点对应把灯泡直接接入电路的工作点所以此时滑动变阻器接入电路的阻值应为 0.【答案】(1)见解析图(2)4.5 1.0(3)0菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习4(2014新疆乌鲁木齐一诊)某物理兴趣小组用电压表、电阻箱、开关等器材测定一个电源的电动势和内阻(1)将未连接好的电路连接完整(2)某次实验中电阻箱的示数如图实-9-7
24、所示，电阻箱的读数为_.图实-9-7菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(3)小组同学根据测量数据画出的电阻箱阻值的倒数1R与电压表读数的倒数1U的图象如图实-9-8 所示，由图象可得电源的电动势 E_V，内阻 r_(保留两位有效数字)图实-9-8菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【解析】(1)首先设计好电路图，在此基础上连接实物图，连接时要注意两点：一是导线不能交叉；二是电压表应并联在电阻箱的接线柱上(2)电阻箱的读数为 13.2(3)根据闭合电路的欧姆定律得：EUURr，整理得1UrE1R1E，结合图象可知1E0.36 V1，解得 E2
25、.8 V，rE0.360.7V1，解得 r1.4.菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【答案】(1)完成电路连接如图所示(2)13.2(3)2.8 1.4菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习5(2014江苏南京、盐城二模)某同学自制了一只水果电池，并选用下列器材测量该电池的电动势与内阻A电压表：量程 0.6 V，内阻约 2 kB电阻箱：09 999 C电键与导线若干用上述器材连接的电路如图实-9-9 所示，测得了 U 与 R的数据，并计算出了相应的数据，见下表：菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习图实-9-9菜单析典
26、例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习12345R()5001 0001 5002 0002 500U(V)0.200.300.360.400.431/U(V1)5.03.32.82.52.31/R(1041)20.010.06.75.04.0IU/R(104 A)4.03.02.42.01.7菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(1)要测定电源电动势与内阻，需从上表中选择适当的两组数据，并在图实-9-10 中作出相应的图象：图实-9-10菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(2)利用所作的图象，测得电源电动势 E 测_V，电
27、源内阻 r 测_.(结果保留两位有效数字)(3)此电路测电动势与内阻的测量值与真实值的关系是：E 测_E 真、r 测_r 真(选填“”或“”)菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【解析】(1)测量电源电动势的原理为闭合电路欧姆定律，即 EUIr，整理得 UEIr，即 U 与 I 为线性关系，且表中有 U 与 I 的对应数值，可由 U、I 两组数据作出 U-I图象，又由分压原理得 U RERr，整理得1U1ErE1R，即1U与1R是线性关系，也可选表中的1U、1R作1U1R图象(图象见答案)菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(2)U-I 图象
28、的纵截距的值为电源电动势，即 E0.61 V，U-I 图象斜率的大小为电源内阻 rUI 995.(3)因为电压表的分流作用，电流的计算值小于流经电源的电流，故 E 测E 真，r 测r 真菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【答案】(1)见下图(2)0.550.65 9001100(3)菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习6(2014北京高考)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻要求尽量减小实验误差(1)应该选择的实验电路是图实-9-11 中的_(选填“甲”或“乙”)甲 乙图实-9-11菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整
29、合重落实深化学习(2)现有电流表(00.6 A)、开关和导线若干以及以下器材：A电压表(015 V)B电压表(03 V)C滑动变阻器(050)D滑动变阻器(0500)实验中电压表应选用_；滑动变阻器应选用_(选填相应器材前的字母)菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(3)某位同学记录的 6 组数据如下表所示，其中 5 组数据的对应点已经标在图实-9-12 的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出 U-I 图线.序号123456电压 U/V1.451.401.301.251.201.10电流 I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480菜单析
30、典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习图实-9-12菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势 E_V，内电阻 r_.(5)实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U 及干电池的输出功率 P 都会发生变化下列示意图中正确反映 P-U 关系的是_菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【解析】(1)电流表内阻与电池内阻相差不多，如果用乙图误差较大，应选用甲图(2)干电池的电动势为 1.5 V 左右，为减小误差，应选择量程为
31、3 V 的电压表；根据电源电动势和电流表量程，可知应选择最大阻值为 50 的滑动变阻器(3)第四组数据误差较大，应舍去，连线后如下图所示(4)根据 UI 图象，电源的电动势为纵轴的截距，为 1.5 V，内阻为斜率的大小，r1.51.00.6 0.83.菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(5)可采用特殊值法分析，当外电路短路时，U0，此时电池的输出功率 P0.当外电路断路时，UE，此时电池的输出功率 P0.故只有选项 C 正确菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习【答案】(1)甲(2)B C(3)如下图所示菜单析典例考点突破高三总复习 物理览精要知识整合重落实深化学习(4)1.50(1.491.51)0.83(0.810.85)(5)C