高考物理母题解读（八）恒定电流母题9电源电动势和内阻测量实验.doc

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1、高考物理母题解读（八）恒定电流母题高考题千变万化，但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。研究高考母题，掌握母题解法规律，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。母题9、电源电动势和内阻测量实验【解法归纳】测定电源电动势和内阻有多种方案：1.应用电流表和电压表、滑动变阻器。将电流表、滑动变阻器串联后与电源构成闭合回路，电压表并联在电源两端。通过改变滑动变阻器的阻值，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=EIr，电源的伏安特性曲线应该是一直线，所以将图

2、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。2. 应用电压表和电阻箱。将电压表和电阻箱并联在电源两端，通过不断改变电阻箱的阻值，读出对应的电压表读数，作出相应图象，根据图象斜率和截距的物理意义，得出电源电动势和内阻数值。3. 应用电流表和电阻箱。将电流表和电阻箱串联后与电源构成闭合回路，通过不断改变电阻箱的阻值，读出对应的电流表读数，作出相应图象，根据图象斜率和截距的物理意义，得出电源电动势和内阻数值。典例：（2012重庆理综）某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r

3、，并探究电极间距对E和r的影响。实验器材如题图所示。测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式_，利用测量数据作出U-I图像，得出E和r。将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在题22图3中用笔画线代替导线连接电路。实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U-I图像如题22图4（见下页）中（a）、（b）、（c）、（d）所示，由此可知： 在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势_（填“增大”“减小”或“不变”），电源内阻_（填“增大”“减小”或“不变”）。 曲线（c）对应的电源电动势E=_V，内阻r=_，当外电路

4、总电阻为2500时，该电源的输出功率P=_mW.（均保留三位有效数字）1【针对训练题精选解析】1. （12分）（2012福建理综）某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E。先直接用多用电表测定该电池电动势。在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图，其示数为_V。然后，用电压表、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势。（）根据电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路。（）闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表相应示数U。该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1/R与1/U的值。请用表中数据在坐标纸上描点，并作出1/U-

5、1/R图线。R()166.771.450.033.325.020.0U(V)8.35.94.64.23.22.91/R(10-2-1)0.601.402.003.004.005.001/U（V-1）0.120.170.210.240.310.35(iii)从图线中可求得E= V。1【答案】：9.4 (i)连线如图。（ii）所作图象如图。 (iii)10.3【解析】：根据闭合电路欧姆定律，E=U+r，变换为=+。1/U-1/R图线在纵轴的截距等于，=0.097，E=10.3V。2：（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

6、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15.0；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=_。3：（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

7、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/V1.961.861.801.841.641.56I/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）4（2010江苏卷）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

8、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，绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E= ，内阻r= （用k、b和R0表示）【解析】：（1）为了安全实验，应先将电阻箱的电阻调到最大值。（2）对于方案1，若R=300，电流约=0.03A，对于方案2，若R=60，电流约=0.15A，显然方案2电流读数较大，误差较小，所以比

9、较合理的方案是2。5.（2010上海物理）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/U1/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

10、R(=R0+R1),利用闭合电路欧姆定律得E=U+r，化为=+。由此可知1/U1/R关系图线的斜率等于，在纵轴的截距等于。由图线a可知，0.5=，0.25=，解得电池a的电动势Ea=2V，内阻ra=0.5。若用同一个电阻R先后与电池a及电池b连接，则两电池的输出电压的倒数，输出电压UaUb，根据P=U2/R可知，两电池的输出功率Pa小于Pa。由=+可知图象在横轴的截距的绝对值等于电源内阻r绝对值的倒数，由图2中的图象a和b可知，电源a的内阻小于电源b的内阻。根据电池的效率=1-=1-。所以电池a的效率大于电池b的效率。【答案】(1)2 0.5 (2)小于 大于【点评】此题以测电源的电动势和内阻

11、实验为切入点，考查图象法处理数据、电池输出功率大小判断、电池斜率大小判断，难度较大。6（2010广东卷）某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻（R0=5）一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图 (a).(1)在图（b）的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接。(2)请完成下列主要实验步骤；A.检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图（c）所示，读得电阻值是_；B.将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49V；C.将开关S2 _,电压表的示数是1.16V；断开开关S1 。（3）使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_（计算结果保留

12、二位有效数字）。（4）由于所有电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏_(填“大”或“小”)。误差分析：忽略电压表电阻的影响，有 考虑电压表电阻的影响，设电压表的电阻为RV，则有，两式化简得： 7（2012浙南浙北部分学校联考）某个实验小组认为用一只已知内阻的电流表和电阻箱，采用如图甲所示的电路测电源电动势与内阻，比常规的伏安法更准确若电流表内阻阻值为RA，则测量的方法与步骤是：A将电阻箱阻值R调到最大，闭合S后观察电流表示数，然后再调节电阻箱，使电流表中的示数指到某两个恰当的值，记下此时电阻箱的阻值R1、R2及对应的电流I1、I2；B根据以上的数据及闭合电路欧姆定律，建立方程组，即可

13、求出电源的电动势E与内阻r该方程组的表达式是：_、_该实验小组现在手头只有一个电流表，只知其内阻很小，却不知具体阻值为了测出该电流表的内阻，她们找来了如图乙所示两节干电池等实验器材请你用笔画线将图中的实物连接成能测出电流表内阻的电路注意滑动变阻器串联接入电路起限流作用，开关闭合前其阻值应_8.（2012年3月山东威海一模）电动自行车现在已经成为人们时尚的代步工具，其中的电池是铅蓄电池，用三块或四块铅蓄电池联后给电动自行车供电.某兴趣小组将一辆旧电动自行车的电池拆下后充满电，测量其中一块铅蓄电池的电动势和内阻.（1）用多用电表直流电压50V挡测量该蓄电池的电动势，电表的指针如图甲所示，其读数为_V.（2）用图乙所示的电路测量该蓄电池的电动势E和内阻r，图中R0为保护电阻，其阻值为5.改变电阻箱的阻值R，测出对应的电流I，根据测量的数据作出该蓄电池的1/I-R图线，如图丙所示.由图线可求得该电池的电动势E=_V，内阻r=_。.（3）本实验中测得的电池内阻比真实值_（填“大”或“小”或“相等”）8.答案：（1）9.5（2）10 4 （3）大10