高中高考物理總復(fù)習(xí)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)歸納第八章實(shí)驗(yàn)十

高考試卷試題學(xué)習(xí)資料實(shí)驗(yàn)十測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1．實(shí)驗(yàn)原理閉合電路歐姆定律．2．實(shí)驗(yàn)器材電池、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺．3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)電流表用0.6A的量程，電壓表用3V的量程，按圖1連接好電路．圖1(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到使阻值最大的一端．(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)．用同樣的方法再測(cè)量幾組I、U值，填入表格中．(4)斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材．1．用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求E、r的處理方法(1)列方程求解：由U＝E－Ir得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U2＝E－I2r))，解得E、r.(2)用作圖法處理數(shù)據(jù)，如圖2所示．圖2①圖線與縱軸交點(diǎn)為E；②圖線與橫軸交點(diǎn)為I短＝eq\f(E,r)；③圖線的斜率表示r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|.2．注意事項(xiàng)(1)為了使路端電壓變化明顯，可使用內(nèi)阻較大的舊電池．(2)電流不要過大，應(yīng)小于0.5A，讀數(shù)要快．(3)要測(cè)出不少于6組的(I，U)數(shù)據(jù)，變化范圍要大些．(4)若U－I圖線縱軸刻度不從零開始，則圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻應(yīng)根據(jù)r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|確定．3．誤差來(lái)源(1)偶然誤差：用圖象法求E和r時(shí)作圖不準(zhǔn)確．(2)系統(tǒng)誤差：電壓表分流．(3)本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量結(jié)果是：E測(cè)<E真，r測(cè)<r真.命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1(2018·陜西省寶雞市質(zhì)檢二)某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了一段粗細(xì)均勻、電阻率較大的電阻絲，于是設(shè)計(jì)了如圖3甲所示的電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，其中MN為電阻絲，R0是阻值為1.0Ω的定值電阻，實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，記錄電壓表示數(shù)U，電流表示數(shù)I以及對(duì)應(yīng)的PN長(zhǎng)度x，繪制了U－I圖線如圖乙所示．圖3(1)由圖乙求得電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(2)實(shí)驗(yàn)中由于電表內(nèi)阻的影響，電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值________其真實(shí)值(選填“大于”“等于”或“小于”)．(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可繪出圖象如圖丙所示．圖象斜率為k，電阻絲橫截面積為S，可求得電阻絲的電阻率ρ＝______，電表內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量________(選填“有”或“沒有”)影響．答案(1)1.490.45(2)小于(3)kS沒有解析(1)由閉合電路歐姆定律可知：U＝E－I(r＋R0)，則題圖乙中的圖象與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)表示電動(dòng)勢(shì)，故E＝1.49V，圖象斜率的絕對(duì)值大小表示r＋R0，則r＋R0＝eq\f(1.49－1.2,0.20)Ω＝1.45Ω，解得：r＝1.45Ω－1.0Ω＝0.45Ω.(3)根據(jù)歐姆定律可知，電阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ρx,S)，則可知k＝eq\f(ρ,S)，解得：ρ＝kS，若考慮電表內(nèi)阻，圖象的斜率不變，所以電表內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量沒有影響．變式1(2018·福建省莆田市一中)在測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的實(shí)驗(yàn)中，小明設(shè)計(jì)了如圖4甲所示的實(shí)驗(yàn)電路．圖4(1)根據(jù)圖甲實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)?jiān)趫D乙中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路的連接．(2)實(shí)驗(yàn)開始前，應(yīng)先將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至______(選填“a”或“b”)端．(3)合上開關(guān)S1，S2接圖甲中的1位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)；S2改接圖甲中的2位置，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，再記錄下幾組電壓表示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)．在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別描點(diǎn)作出電壓表示數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I的圖象，如圖丙所示，兩直線與縱軸的截距分別為UA、UB，與橫軸的截距分別為IA、IB.①S2接1位置時(shí)，作出的U－I圖線是圖丙中的________線(選填“A”或“B”)；②S2接1位置時(shí)，測(cè)出的電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差，原因是________表(選填“電壓”或“電流”)的示數(shù)偏________(選填“大”或“小”)．答案(1)如圖所示(2)a(3)①B②電流小解析(1)實(shí)物圖如圖所示(2)為保護(hù)電表，閉合開關(guān)時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值要最大，應(yīng)將滑片滑至a端；(3)S2接1位置時(shí)，引起誤差的原因是電壓表的分流，使得電流的測(cè)量值偏小，故電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量值都偏小，所以作出的圖象是B.命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新例2(2018·河北省衡水中學(xué)模擬)學(xué)習(xí)了“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”后，物理課外活動(dòng)小組自制了一個(gè)西紅柿電池組，設(shè)計(jì)了如圖5所示的實(shí)驗(yàn)電路測(cè)定電流表的內(nèi)阻，并用多種方法測(cè)量該電池組的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，請(qǐng)協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)．圖5(1)閉合開關(guān)S1和S2，調(diào)節(jié)電阻箱并記錄電阻箱的示數(shù)R、電流表(靈敏)的示數(shù)I0和電壓表的示數(shù)U0，由此可知電流表的內(nèi)阻RA為_________(用上述測(cè)量量表示)．(2)閉合開關(guān)調(diào)節(jié)R，讀出電流I和電壓U，并測(cè)出多組數(shù)據(jù)，作出U－I圖線可得出電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，此種辦法測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)與真實(shí)值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)，內(nèi)阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)．(3)斷開S1，閉合S2，僅由多組電流表示數(shù)I和電阻箱的示數(shù)R，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出eq\f(1,I)－R圖線為一條傾斜的直線，且該直線的斜率為k，縱截距為b，則該電池組的電動(dòng)勢(shì)為________，內(nèi)阻為________(用k、b、RA表示)．答案(1)eq\f(U0,I0)－R(2)偏小偏小(3)eq\f(1,k)eq\f(b,k)－RA解析(1)由部分電路歐姆定律可知R＋RA＝eq\f(U0,I0)，故RA＝eq\f(U0,I0)－R.(2)誤差源于電壓表的分流作用，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：E＝U＋(I＋eq\f(U,RV))r，變形得到：U＝eq\f(RV,RV＋r)E－eq\f(RVr,RV＋r)I，可知斜率為eq\f(RVr,RV＋r)<r，截距eq\f(RV,RV＋r)E<E，故電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的測(cè)量值都偏?。?3)由閉合電路歐姆定律可知：E＝I(R＋RA＋r)變形得到：eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(RA＋r,E)，由題意可知k＝eq\f(1,E)，b＝eq\f(RA＋r,E)，故E＝eq\f(1,k)，r＝eq\f(b,k)－RA.變式2(2018·湖南省株洲市上學(xué)期質(zhì)檢一)某實(shí)驗(yàn)小組需測(cè)量一電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材有：待測(cè)電源(E大約為3V，r大約為1.0Ω)電阻箱R(最大阻值為99.9Ω)電阻R1(阻值為5.0Ω)電阻R2(阻值為990Ω)電流計(jì)(量程為2.5mA，內(nèi)阻為Rg＝10.0Ω)開關(guān)，導(dǎo)線若干．(1)請(qǐng)?jiān)趫D6虛線框中完成電路圖，并將儀器的符號(hào)標(biāo)在圖中．圖6(2)實(shí)驗(yàn)中得到了多組電阻箱的阻值R和對(duì)應(yīng)的電流計(jì)的讀數(shù)I，并作出如圖7所示的eq\f(1,I)－eq\f(1,R)關(guān)系圖象，若已知圖象斜率為k，縱截距為b，則電源電動(dòng)勢(shì)E＝________，內(nèi)阻r＝____________.(要求用測(cè)得的物理量和已知物理量的符號(hào)表示，電阻R2的分流作用忽略不計(jì))圖7答案(1)如圖所示(2)eq\f(R2＋Rg,b)eq\f(k,b)－R1解析(1)題中沒有電壓表，所以需選擇電流計(jì)和一個(gè)定值電阻串聯(lián)改裝成電壓表，當(dāng)電流計(jì)和定值電阻R2串聯(lián)時(shí)，U＝Ig(R2＋Rg)＝2.5V，和定值電阻R1串聯(lián)改裝后的電壓表量程太小，故選擇R2改裝電壓表，R1串聯(lián)接入電路起保護(hù)作用，故電路圖如圖所示．(2)由閉合電路歐姆定律可知，I(R2＋Rg)＝eq\f(E,R1＋r＋R)R，則eq\f(1,I)＝eq\f(R1＋rR2＋Rg,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(R2＋Rg,E)，故E＝eq\f(R2＋Rg,b)，r＝eq\f(k,b)－R1.例3(2018·遼寧省丹東市一模)小剛、小聰和小明所在的小組收集了手機(jī)的電池以及從廢舊收音機(jī)上拆下的電阻、電容、電感線圈等電子器件．現(xiàn)從這些材料中選取兩個(gè)待測(cè)元件進(jìn)行研究，一是電阻Rx(阻值約2kΩ)，二是手機(jī)中常用的鋰電池(電動(dòng)勢(shì)E的標(biāo)稱值為3.4V)，在操作臺(tái)上還準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)器材：A．電壓表V(量程4V，內(nèi)阻RV約10kΩ)B．電流表A1(量程100mA，內(nèi)阻RA1約20Ω)C．電流表A2(量程2mA，內(nèi)阻RA2約20Ω)D．滑動(dòng)變阻器(0～10Ω，額定電流1A)E．電阻箱R0(0～999.9Ω)F．開關(guān)S一只、導(dǎo)線若干圖8(1)小剛采用伏安法測(cè)定Rx的阻值，他使用的電池是待測(cè)的鋰電池．電流表應(yīng)選擇________，圖8甲是他連接的部分實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)你用筆畫線完成實(shí)物連接；他用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)作為Rx的測(cè)量值，則測(cè)量值________真實(shí)值(填“大于”“小于”或“等于”)；(2)小聰和小明設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路圖測(cè)量鋰電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.①小聰?shù)膶?shí)驗(yàn)操作是：閉合開關(guān)S.調(diào)整電阻箱的阻值為R1時(shí)，讀出電壓表的示數(shù)為U1；調(diào)整電阻箱的阻值為R2時(shí)，讀出電壓表的示數(shù)為U2.根據(jù)小聰測(cè)出的數(shù)據(jù)可求得該電池的電動(dòng)勢(shì)，其表達(dá)式為E＝________；②小明認(rèn)為用線性圖象處理數(shù)據(jù)更便于分析．他在實(shí)驗(yàn)中多次改變電阻箱阻值，獲取了多組數(shù)據(jù)，畫出的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)圖象為一條直線(如圖丙)．由圖丙可知該電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V、內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案(1)C(或A2)見解析圖大于(2)①eq\f(U1U2R1－R2,U2R1－U1R2)②3.30.25解析(1)測(cè)量Rx的阻值時(shí)，滑動(dòng)變阻器采取分壓式接法，由于待測(cè)電阻的阻值較大，電流表采取內(nèi)接法，實(shí)物圖連線如圖所示；通過待測(cè)電阻的最大電流為Im＝eq\f(3.4,2000)A＝1.7mA，故電流表選取C(或A2)；由于電流表采取內(nèi)接法，用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)應(yīng)該為待測(cè)電阻與電流表內(nèi)阻的阻值之和，所以測(cè)量值大于真實(shí)值．(2)①由閉合電路的歐姆定律可知：E＝U1＋eq\f(U1,R1)r，E＝U2＋eq\f(U2,R2)r，聯(lián)立解得：E＝eq\f(U1U2R1－R2,U2R1－U1R2)；②由閉合電路的歐姆定律可知：E＝U＋eq\f(U,R)r，整理得eq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)，故縱截距eq\f(1,E)＝0.3，解得E＝eq\f(10,3)V≈3.3V，斜率eq\f(r,E)＝eq\f(0.6－0.3,4.0)＝eq\f(3,40)，解得r＝0.25Ω.變式3(2018·江西省橫峰中學(xué)、鉛山一中等校聯(lián)考)實(shí)驗(yàn)室中準(zhǔn)備了下列器材：待測(cè)干電池(電動(dòng)勢(shì)約1.5V，內(nèi)阻約1.0Ω)，電流表G(滿偏電流1.5mA，內(nèi)阻10Ω)，電流表A(量程0～0.60A，內(nèi)阻約0.10Ω)，滑動(dòng)變阻器R1(0～20Ω，2A)滑動(dòng)變阻器R2(0～100Ω，1A)，定值電阻R3＝990Ω，開關(guān)S和導(dǎo)線若干圖9(1)某同學(xué)選用上述器材(滑動(dòng)變阻器只選用了一個(gè))測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．為了能較為準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量和操作方便，實(shí)驗(yàn)中選用的滑動(dòng)變阻器，應(yīng)是________．(填代號(hào))(2)請(qǐng)?jiān)谌鐖D9甲所示虛線框中畫出該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖．(3)如圖乙為該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的I1－I2