高三物理第一輪復(fù)習(xí)：測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和電阻粵教版

1、高三物理第一輪復(fù)習(xí)：測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和電阻粵教版【本講教育信息 】一、教學(xué)內(nèi)容：測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和電阻1、測(cè)定金屬的電阻率2、測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻二 . 要點(diǎn)掃描：（一）測(cè)定金屬的電阻率1、實(shí)驗(yàn)原理：由電阻定律r= l 得 = rs ，可見，只要測(cè)出了金屬的電阻r、橫截面s l積 s 和導(dǎo)線長(zhǎng)度 l，即可求出其電阻率 .2、實(shí)驗(yàn)裝置及要求：測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度可用刻度尺，金屬絲的橫截面積可通過用螺旋測(cè)微器測(cè)出其直徑后計(jì)算得到 .電阻值 r 的測(cè)定可由伏安法測(cè)出電阻兩端的電壓和其中的電流，由歐姆定律求得 r=u/i.要測(cè) u 、 i 就需設(shè)計(jì)一個(gè)電路，根據(jù)所給儀表的規(guī)格（量程、內(nèi)阻等）及電阻的大小，確定電壓

2、表、電流表在電路中的連接方法：若rr a ，應(yīng)采用電流表內(nèi)接電路；若rr v，應(yīng)采用電流表外接電路 .在該實(shí)驗(yàn)中，金屬絲電阻一般較小，故應(yīng)采用電流表外接電路.若給出多塊電表供選擇， 則應(yīng)選用量程足夠 （即電表的最大測(cè)量值應(yīng)不小于電路可能出現(xiàn)的相應(yīng)物理量的最大值） 且量程盡量小的電表，這樣測(cè)量時(shí)可使電表指針有較大的偏角，減小測(cè)量的誤差 .另外，為改變電阻絲兩端的電壓和其中的電流，應(yīng)設(shè)置控制電路，一般由滑動(dòng)變阻器來完成 .滑動(dòng)變阻器接入電路時(shí)常用限流式接法和分壓式接法.在相同電源條件下，分壓式接法電壓變化范圍較大，且電壓可從零調(diào)起.一般情況下，若待測(cè)電阻值與變阻器最大阻值接近，可選用限流式接法；若

3、待測(cè)電阻值遠(yuǎn)大于變阻器最大阻值，則應(yīng)采用分壓式接法.若題目明確要求電壓從零調(diào)起， 則無論待測(cè)電阻值與變阻器最大阻值關(guān)系如何，都必須選用分壓式電路 .在該實(shí)驗(yàn)中，由于待測(cè)金屬絲電阻較小，只要沒有提出測(cè)量電壓由零開始的要求，一般可采用限流式電路 .3、數(shù)據(jù)處理：為減小偶然誤差，金屬絲長(zhǎng)度、直徑的測(cè)定及電阻的測(cè)量，都應(yīng)采用測(cè)多組值最后求平均值的方法.其中金屬絲電阻的測(cè)定也可采用圖象法處理數(shù)據(jù)，即根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的多組u 、 i 值，在 u-i 坐標(biāo)系中描點(diǎn)畫圖.由歐姆定律知r= u ，固定電阻的u-i 圖線應(yīng)i為過原點(diǎn)的直線，所以根據(jù)測(cè)得的u 、 i 值在 u-i 坐標(biāo)系中描出諸點(diǎn)后，作出過原點(diǎn)且盡可能

4、多地通過描出點(diǎn)的直線（不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能地對(duì)稱分布在直線兩側(cè)），即為待測(cè)電阻的 u-i 圖線，其斜率即為待測(cè)電阻阻值（r=u ） .i4、誤差分析：電阻絲長(zhǎng)度、直徑的測(cè)量，電流表、電壓表的讀數(shù)都存在偶然誤差；另外，電表內(nèi)阻的影響，也會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差 .如采用電流表外接時(shí)，電流表中的電流實(shí)為通過電阻絲和電壓表內(nèi)阻的電流之和， 也就是說， 實(shí)驗(yàn)中測(cè)出的電阻實(shí)為金屬絲電阻與電壓表內(nèi)阻的并聯(lián)值，所以測(cè)量值比實(shí)際值要偏小.【例 1】 有一個(gè)電阻 r，其阻值在 40 50 之間，現(xiàn)要進(jìn)一步測(cè)量其電阻，手邊現(xiàn)有如圖所示的器材：用心愛心專心電源 e（電動(dòng)勢(shì)12 v ，內(nèi)阻為0.5 ）；電壓表（ 0 315

5、v ，內(nèi)阻約10 k ）；電流表（ 0 0.6 3 a，內(nèi)阻約1 ）；滑動(dòng)變阻器r1（阻值 010 ，額定電流2 a ）；滑動(dòng)變阻器r2（阻值 01 700，額定電流0.3 a）；電鍵 s 和導(dǎo)線若干 .（ 1）電壓表的量程應(yīng)選 _，電流表的量程應(yīng)選 _，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 _ ；（ 2）請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；（ 3）用筆畫線代替導(dǎo)線，在實(shí)物圖上連好實(shí)驗(yàn)電路.解析： 滑動(dòng)變阻器若選用r2，由于它的阻值比待測(cè)電阻的阻值大得多，不論采用分壓式還是采用限流式接法，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器控制電路中的電流或電壓都不方便 .所以本題中選用 r1 并采用分壓式接法較合適 .電源電動(dòng)勢(shì)為12 v ，由于采用分壓式電路，rx

6、兩端電壓最大約達(dá)12 v ，故電壓表量程應(yīng)選 0 15 v.電路中電流最大約為 im=12a=0.3 a ，所以電流表量程應(yīng)選 0 0.6 a.40分別將待測(cè)電阻與電壓表內(nèi)阻、電流表內(nèi)阻相比較可知，屬于rxr 真 ，所以電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的測(cè)量誤差都不太大.用心愛心專心【例 2】 （ 2006 廣東高考， 12）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，用以測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，使用的實(shí)驗(yàn)器材為：待測(cè)干電池組（電動(dòng)勢(shì)約3 v）、電流表（量程0.6 a ，內(nèi)阻小于1 ）、電阻箱（ 0 99.99 ）、滑動(dòng)變阻器（0 10 ）、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個(gè)及導(dǎo)線若干.考慮到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻

7、不能忽略.（ 1）該同學(xué)按上圖連線，通過控制開關(guān)狀態(tài)，測(cè)得電流表內(nèi)阻約為0.20 .試分析該測(cè)量產(chǎn)生誤差的原因是_.（ 2）簡(jiǎn)要寫出利用上圖所示電路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟： _ ； _.（ 3）如圖所示是由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的1-r 圖象，由此求出待測(cè)干電池組的電動(dòng)勢(shì)ie=_v 、內(nèi)阻 r=_ .（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）解析：（ 1）通過控制開關(guān)狀態(tài)，用半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻即閉合k ，調(diào)節(jié) p，使電表示數(shù)滿偏；再閉合 sc，保持 p 的位置不變，調(diào)節(jié)r，使電表示數(shù)半偏，此時(shí)電阻箱阻值等于電表內(nèi)阻，產(chǎn)生誤差的原因是閉合sc，調(diào)節(jié) r 時(shí)，干路電流不是保持不變，而是增大了.只有在 rpr 時(shí)，

8、干路電流才認(rèn)為不變.二是電阻箱的阻值不能連續(xù)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致電表不恰好半偏 .（ 2）與教材上實(shí)驗(yàn)對(duì)比可知，若采用滑動(dòng)變阻器，則須有電壓表才能完成實(shí)驗(yàn).考慮到電阻箱、電流表的阻值可知，其與電流的積表示兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律e=i （ r+r）知，若測(cè)得兩次 i 、 r，則 e、 r 可求 .（ 3）由閉合電路歐姆定律可得1rrra，由上式可知圖線e=i （r+r a +r），即eei的斜率是電動(dòng)勢(shì)的倒數(shù)，圖線在縱軸上的截距是r ra ，由此可得e=16.0v=2.86 v ，er2.1rra =0.9， r=2.37 .e答案：（ 1）滿偏時(shí)滑動(dòng)變阻器阻值與電流表阻值之比偏低；電阻的阻值不能連續(xù)調(diào)

9、節(jié).用心愛心專心（ 2）斷開 k ，將 r 旋至最大值， s 擲向 d；調(diào)小 r 直到電流表指針有足夠偏轉(zhuǎn)，改變 r 值測(cè)出幾組 i 隨 r 變化的數(shù)據(jù) .（ 3）e=2.86 v （ 2.76 2.96 v 均給分）r=2.37 點(diǎn)評(píng)：（ 1）本題為一組合實(shí)驗(yàn)題，第（1）問要求考生理解“半偏法”測(cè)電流表內(nèi)阻的原理，熟悉電路結(jié)構(gòu)，會(huì)分析誤差的來源，（2）“測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”這一實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的典型實(shí)驗(yàn).要通過這一實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，掌握作圖的方法和技巧，理解圖象的意義，會(huì)根據(jù)圖象求得被研究的物理量，第（2）（3）問要求考生在理解和掌握這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理方法的前提下，會(huì)遷移到器材變化這一

10、新情景中，去解決新的問題.鏈接拓展測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，下列所給幾組器材可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵ǎ゛、一只電流表和一只電阻箱b、一只電壓表和一只電阻箱c、一只電流表和一只滑動(dòng)變阻器d、一只電壓表和一只單刀雙擲開關(guān)及兩個(gè)不同的定值電阻答案： abd【模擬試題】1、現(xiàn)有一量程為3v 的電壓表，內(nèi)阻約為3k .為了較準(zhǔn)確地測(cè)量其內(nèi)電阻，在沒有電流表的情況下，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，按此電路可以測(cè)出電壓表的內(nèi)電阻.其中r1 是最大阻值為9999 的電阻箱， r2 是最大阻值為20 的滑動(dòng)變阻器.（ 1）試根據(jù)如圖所示的電路圖，完成如圖所示的實(shí)物電路的連線.（ 2）接通電路前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器

11、的滑片p 置于 _端 .（ 3）根據(jù)電路圖，按順序?qū)懗霰緦?shí)驗(yàn)的主要操作步驟.2、要精確測(cè)量一個(gè)阻值為5 的電阻 r，實(shí)驗(yàn)室提供下列器材:電流表:量程 100ma ，內(nèi)阻 r1 約為 4.電流表:量程 500a，內(nèi)阻 r2=750 .電壓表:量程 10v ，內(nèi)阻 r3 約為 10k.變阻器 r0:阻值約 10電.池 e:電動(dòng)勢(shì) =1.5v，內(nèi)阻很小 .電鍵 s，導(dǎo)線若干 .（ 1）選出適當(dāng)器材并在下圖虛線方框中畫出電路圖，標(biāo)明所用器材的代號(hào). （2）需要測(cè)量的物理量是_ ，根據(jù)所測(cè)物理量， 求出電阻阻值的表達(dá)式rx=_.用心愛心專心3、從下列實(shí)驗(yàn)器材中選出適當(dāng)?shù)钠鞑模O(shè)計(jì)測(cè)量電路來測(cè)量?jī)蓚€(gè)電流表

12、的內(nèi)阻，要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的測(cè)量精度 .（ a ）待測(cè)電流表，量程 50ma ，內(nèi)電阻約幾十歐 .（ b）待測(cè)電流表，量程 30ma ，內(nèi)電阻約幾十歐 .（ c）電壓表，量程 15v，內(nèi)阻 r v=15k .（ d）電阻箱 r1，阻值范圍 0 9999.9 .（ e）電阻箱 r2，阻值范圍 099.9 .（ f）滑動(dòng)變阻器 r3 阻值 0150，額定電流 1.5a.（ g）滑動(dòng)變阻器 r4，阻值 0 20，額定電流 1.5a.（ h）電阻 r0，阻值是 40，功率是 0.5w （作保護(hù)電阻用） .（ i）電池組，電動(dòng)勢(shì)為 12v ，內(nèi)電阻約 0.5 .此外還有單刀電鍵若干和導(dǎo)線若干，供需

13、要時(shí)選用.（ 1）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電路，畫出電路圖.（ 2）選出必要的器材，用器材前的字母表示，有 _. （ 3）說明實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量，并列出計(jì)算兩個(gè)電流表內(nèi)電阻的計(jì)算式 .【試題答案】1、答案：（ 1）如圖所示（ 2）a （左）（ 3）按電路圖連好電路后 .將滑動(dòng)變阻器的滑片p 移至 a 端 閉合電鍵 s1 和 s2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器r2 的滑片 p，使電壓表的指針偏轉(zhuǎn)一個(gè)較大的角度（或滿刻度），并記錄此時(shí)電壓表的示數(shù)u1， 保持 p 的位置不變，斷開 s2，調(diào)節(jié)電阻箱 r1 的阻值 .使電壓表的示數(shù)為 u2=u 1/2，則電壓表的內(nèi)電阻等于此時(shí)電阻箱的阻值r斷開 s1，拆除電路，實(shí)驗(yàn)器材復(fù)原或者：按電路圖連好電路后，將滑動(dòng)變阻器的滑片p 移至 a 端將電阻箱的阻值調(diào)至某一定阻值（最好為3k 左右） .并記下此時(shí)的電阻值r，閉合電鍵s1 和 s2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 r2 的滑片 p，使電壓表的指針偏轉(zhuǎn)一個(gè)較大的角度（或滿刻度）.并記錄此時(shí)電壓表的示數(shù) u 1保持 p 的位置不變，斷開 s2，記錄此時(shí)電壓表的示數(shù)u2，則此時(shí)通過電阻箱的電流為 iu 1 u 2. 根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律可求出電壓表的內(nèi)電阻r用心愛心專心為 : r vu 2斷開 s1，拆除電路，實(shí)驗(yàn)器材復(fù)原i