高考物理 52电源电动势和内阻的测量精解分析

用心 爱心 专心 1 高考题精解分析 高考题精解分析 5252 电源电动势和内阻的测量电源电动势和内阻的测量 高频考点 高频考点 电源电动势和内阻的测量 动态发布 动态发布 2011 四川理综卷第 22 题 2 2011 山东理综卷第 23 题 2 2010 江苏卷第 10 题 2010 上海物理第 29 题 2010 广东卷第 34 题 命题规律 命题规律 电源电动势和内阻的测量是高考考查的重点和热点 考查电源电动势和内阻的测 量的试题 综合性强 难度中等 命题分析命题分析 考查方式一考查方式一 电源电动势和内阻的测量 命题分析 测定电源电动势和内阻实验采用电流表和电压表测出外电路的几组电流和电压 值 为了消除偶然误差 一般采用图像法处理实验数据 由闭合电路欧姆定律可知电源路端 电压 U E Ir 电源的伏安特性曲线应该是一直线 所以将图像中数据点连线时一定要画成 直线 直线与纵轴 U 轴 的交点纵坐标值等于电源电动势 图线斜率的绝对值等于电源内 阻 高考对电源电动势和内阻的测量实验的考查难度中等 例例 1 1 2011 四川理综卷第 22 题 2 为测量一电源的电动势及内阻 在下列三个电压表中选一个改装成量程为 9V 的电压表 A 量程为 1V 内阻大约为 1k 的电压表 B 量程为 2V 内阻大约为 2k 的电压表 C 量程为 3V 内阻大约为 3k 的电压 选择电压表 串联 k 的电阻可以改转成量程为 9V 的电压表 利用一个电阻箱 一只开关 若开关导线和改装好的电压表 此表用符号 或与 一个电阻串联来表示 且可视为理想电压表 在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实 验原理电路图 根据以上实验原理电路图进行实验 读出电压表示数为 1 50V 时 电阻箱的阻值为 15 3 0 电压表示数为 2 00V 时 电阻箱的阻值为 40 0 则电源的电动势E V 内阻 r 解析 根据电压表改装原理 为使读数方便 需要选择电压表 C 串联一个 6k 的电阻 用心 爱心 专心 2 可以改装成量程为 9V 的电压表 读数只需乘以 3 即可 电压表示数为 1 50V 时 路端电压 为 U1 4 50V 电阻箱值为 R1 15 0 由闭合电路欧姆定律 E U1 U1r R1 电压表示数为 2 00V 时 路端电压为 U2 6 00V 电阻箱的阻值为 R2 40 0 由闭合电路欧 姆定律 E U2 U2r R2 联立解得 E 7 5V r 10 标准答案 1 5 D 2 或 C 6 1 如图所示 7 5 10 2 3 点评 由于电源电动势和内阻的测量与仪器选择 闭合电路欧姆定律 图象连线紧密 可 以采用多种电路 变化多 成为高考考查的重点 难度中等 例例 2 2 2011 山东理综卷第 23 题 2 某同学利用图甲所示电路 探究了 电源在不同负载下的输出功率 所得实验数据如下图 请在给出的直角坐标系上 见答题卡 画出U I的 图像 U V1 961 861 801 841 641 56 I A0 050 150 250 350 450 55 根据所画U I的图像 可求得电流 I 0 20A 时电源的输出功率为 W 保留两位有效数 字 实验完成后 该同学对实验方案进行了反思 认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在 安全隐患 并对电路重新设计 在图乙所示的电路中 你认为既能测出电源在不同负载下的 输出功率 又能消除安全隐患的是 Rx阻值未知 解析 电流 I 0 20A 时 电源输出电压为 1 85V 电源的输 出功率为P UI 1 85 0 20W 0 37W 电路 a 当滑动变阻器滑动 片滑动到最右端 电源短路 存在安全隐患 电路 d 电压表测量 的电源路端电压 不能测出电源在不同负载下的输出功率 既能 用心 爱心 专心 3 测出电源在不同负载下的输出功率 又能消除安全隐患的是电路 bc 答案 如图所示 0 37 bc 点评 此题考查探究电源的输出功率 根据电源的伏安特性曲线可得电源各个状态的输出 功率 通过探究电源的输出功率可考查考生对电源伏安特性曲线的理解和电功率等知识的掌 握 难度中等 例 3 2010 江苏卷第 10 题 在测量电源的 电动势和内阻的实验中 由于所用的电压表 视为理想电压表 的量程较小 某同学设计 了如图所示的实物电路 w w w ks5 u c om 1 实验时 应先将电阻箱的电阻调到 选填 最大值 最小值 或 任 意值 2 改变电阻箱的阻值R 分别测出阻值R0 10 的定值电阻两端的电压 U 下列两组R 的取值方案中 比较合理的方案是 选填 1 或 2 3 根据实验数据描点 绘出的 1 R U 图像是一条直线 若直线的斜率为 k 在 1 U 坐标轴 上的截距为 b 则该电源的电动势 E 内阻 r 用 k b 和 R0表示 用心 爱心 专心 4 点评 本题考查测电源的电动势和内阻及图象的物理意义 根据图象求物理量 较难 例 4 2010 上海物理第 29 题 某同学利用 DIS 定值电阻R0 电阻箱R1等实验器材测量电 池 a 的电动势和内阻 实验装置如图 1 所示 实验时多次改变电阻箱的阻值 记录外电路的 总电阻阻值 R 用电压传感器测得端电压 U 并在计算机上显示出如图 2 所示的 1 U 1 R关 系图线 a 重复上述实验方法测量电池 b 的电动势和内阻 得到图 2 中的图线 b 1 由图线 a 可知电池 a 的电动势Ea V 内阻ra 2 若用同一个电阻 R 先后与电池 a 及电池 b 连接 则两电池的输出功率Pa Pa 填 大于 等于 或 小于 两电池的效率 a b 填 大于 等于 或 小于 解析 根据图 1 把外电路的总电阻记为 R R0 R1 利用闭合电路欧姆定律得E U U R r 化为 1 U r E 1 R 1 E 由此可知 1 U 1 R关系图线的斜率等于 r E 在纵轴的截距等于 1 E 由图线 a 可知 0 5 1 E 0 25 r E 解得电池 a 的电动势Ea 2V 内阻ra 0 5 若用同一 用心 爱心 专心