2012高考物理复习 电学部分 恒定电流5 测电源的电动势和内电阻精讲精练

用心 爱心 专心 1 20122012 高考复习高考复习 电学部分电学部分 精讲精练恒定电流精讲精练恒定电流 5 5 测电源的电动势和内测电源的电动势和内 电阻电阻 课标要求 1 会用电压表和电流表测电池的电动势和内阻 2 掌握利用作图法处理数据而得到结果的方法 3 会根据电路图连接实物图 知识精要 1 实验原理 根据闭合电路欧姆定律 E Ir U 测出U和I 改变滑动变阻器的 阻值就可以得到两组的U I值 解二元一次方程组即 E I1r U1 E I2r U2 就可以求出E和r 按惯例 为了减小偶然误差 测出5 6组的数据 计算出E和r的平均值作为试验的结果 另外 我 们通常采用图像法获得 平均 的效果 求出E和r 我们知道 U E Ir 可以看出U是I的一次函数 y a bx 所以U I 图线应是一条斜率为负值的直线 如图 由图可知 1 A点 R 断路 I 0 则U E 即U I图线在纵轴U上的截距 等于电源电动势 2 B点 R 0 短路 U 0 则I r E I 短 即U I图线在横轴I上的截距等于短路电 流 根据 r E I 短 可知 I E r 即 图线斜率的绝对值 为了减小实验误差 应使测得的数据尽量分布在整个坐标纸上 纵坐标一般不从零开始 取 所以横轴的截距不再是短路电流 但图线斜率的绝对值依然是r 在求斜率时要注意到 这一点 在实际实验中 我们可以在电路中串入一个1 2 的定值电阻R0 如图将R0与r一起看成 是一个电源的内阻r 将计算出的r 再减去R0 就是电池的内阻 我们还可以测两节电池的电 动势和内阻 测电池的电动势和内阻是有两种不同的电 用心 爱心 专心 2 45 0 路连接方式 如图 采用图1的电路连接方式 电动势和内阻的测量值都小于真实值 但相对误差较小 采 用图2的电路连接方式 电动势的测量值与真实值相等 内阻的测量值大于真实值 为电源 内阻和电流表内阻的和 所以内阻测量误差较大 所以我们通常采用图1的电路连接方式来 测电源的电动势和内阻 2 数据处理 1 测出两组 U I 值 列方程组可解出 E r 12 21 12 2112 II UU r II UIUI E 2 图象法处理数据 测出多组 不少于 6 组 U I 值 在 U I 直角坐标系中标出各点 画出 U I 图象 如图所示 图象的纵截距为 E 横截距为短路电流 m I E r 图象法比较好地利用各组测量数据 并能排除奇异点 能够减小偶然误差 名师点拨 例例 1 1 某电源的曲线如图 则电源的电动势为 电源的内阻为 解析 解析 由截距得 E 6 0V 又由 U E Ir 得 r U I 6 0 5 2 0 5 1 6 初做这类图象题时容易犯这样的错误 在求内阻时由斜 率 r E Im 6 0 5 12 或斜率 r tg45o 1 在物理图象 中横纵坐标标度的大小 起点常常根据实际需要选取 如在 本实验中由于电源内阻 r 一般很小 图线斜率的绝对值就较 小 在实验数据处理时 为了使测量结果准确 经常将纵轴 的坐标不从零开始 在处理时既不能生搬硬套上面的方法得出 r 12 要细心看清图象坐标 轴的起点 同时要注意 标度 单位 也不能简单的将物理图象等同与数学图象 算出 r 1 例例 2 2 2 20 01 11 1 常常德德模模拟拟 利用如图所示的一只电压表 一个电阻箱和一个电键 测量一个电 池组的电动势和内电阻 画出实验电路图 并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电 路 用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式 5 3 0 5 9 1 6 5 4 3 2 8 0 5 4 2 8 9 5 9 1 5 4 2 8 9 5 5 用心 爱心 专心 3 解析 解析 与学生实验相比 用电阻箱代替了电流表 由于电压可测 由电压 电阻就可以算 出电流 电路图如右 实验方法有两种 1 改变电阻箱阻值 读出两组外电阻和对应的路端电压值 R1 U1 R2 U2 根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程 r R U UEr R U UE 2 2 2 1 1 1 解这个方程组可得 E 和 r 2112 2121 2112 2121 RURU RRUU r RURU UURR E 2 改变电阻箱阻值 读出电压表对应的示数 多测几 组数据 求出电流 利用 U I 图象求电动势和内电阻 这样 偶然误差会更小一些 点评 点评 该实验的系统误差是由于电压表的分流引起的 所以电压表则应该选用内阻 较大的 例例 3 3 用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中 由于电流表和电压表内阻的影响 以下 说法正确的是 A 用图 a 所示电路时 EE 测 B 用图 a 所示电路时 rr 测 C 用图 b 所示电路时 EE 测 D 用图 b 所示电路时 rr 测 解析 解析 根据闭合电路的欧姆定律 E U Ir 由两次测量列方程为 rIUE rIUE 22 11 测 测 解得 12 21 12 2112 II UU r II UIUI E 若是考虑电流表和电压表的内阻 对上图 a 中应用闭合电路的欧姆定律 式中的 E 与 r 是电动势和内阻的真实值 解得 V 用心 爱心 专心 4 v R UU II UIUI E 21 12 2112 v R UU II UU r 21 12 21 比较得 EE 测 rr 测 若是考虑电流表和电压表的内阻 对上图 b 中应用闭合电 路的欧姆定律 A A RIrIUE RIrIUE 222 111 测 测 式中的 E 与 r 是电动势和内阻的真实值 解得 12 2112 II UIUI E A R II UU r 12 21 比较得 rrEE 测测 由上面的分析可 知应选取 AB 及时反馈 1 在测定电源电动势和内电阻的实验中 为使实验效果明显且不会损害仪器 应选择下列 电源中 A 内阻较大的普通干电池 B 内阻较小的普通干电池 C 小型交流发电机 D 小型直流发电机 2 在测定电源的电动势和内阻的实验中 待测电池 开关和导线配合下列哪组仪器 可以 达到测定目的 A 一只电流表和一个滑动变阻器 B 一只电流表和一只电压表 C 一只电流表和一个电阻箱 D 一只电压表和一个电阻箱 3 如图是测量电源电动势和内电阻的电路 关于误差的说法正确的是 A 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值小于真实值 B 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值大于真实值 C 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值小于真实值 D 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值大于真实值 E 测出的电动势与真实值相同 F 测出的电动势比真实值小 4 2 20 01 11 1 包包头头模模拟拟 用伏安法测电池的电动势和内电阻 由于电路存在问题 当电键 S 闭 合后 移动变阻器的滑片 P 时 出现下列异常现象 A 电流表示数可变 电压表示数始终为零 A v 用心 爱心 专心 5 B 电流表示数为零 电压表示数不变 C 电流表烧坏 D 电流表示数不变 电压表示数可变 以上四种情况对应的电路如图中的 A B C D 5 一位同学记录的 6