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20xx高考物理重要考点整理:测定电源的电动势和内阻练习使用多用电表

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20xx高考物理重要考点整理:测定电源的电动势和内阻练习使用多用电表

考点31测定电源的电动势和内阻
练习使用多用电表
考点名片
考点细研究:本考点命题要点:(1)测定电源的电动势和内阻、闭合电路的欧姆定律,用图象处理实验数据;(2)多用电表的构造、原理、使用方法和读数。其中考查到的如:20xx年北京高考第19题、20xx年四川高考第8题、20xx年天津高考第9题、20xx年江苏高考第10题、20xx年安徽高考第21题()、20xx年四川高考第8题(2)、20xx年全国卷第23题、20xx年大纲卷第23题、20xx年福建高考第19题、20xx年北京高考第21题、20xx年天津高考第9题、20xx年重庆高考第6题等。
备考正能量:这两个实验是高考命题的重点和热点,重点考查测量电路原理、闭合电路欧姆定律、电路设计、仪器选择误差分析,多用电表的使用。题型和考查方式多样。预计今后还会重点考查。

一、基础与经典
1.在测定电池的电动势和内阻的实验中,待测电池、开关和导线配合下列仪器(电流表和电压表都是理想电表),不能达到实验目的的是()
A.一只电流表和一个电阻箱
B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器
C.一只电压表和一个电阻箱
D.一只电流表和一个滑动变阻器
答案D
解析一只电流表和一个电阻箱读出两组电流、电阻值,可求出两组相应电阻箱上的电压,便可求E、r;一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器,改变滑动变阻器的阻值,读出两组电流、电压值,便可求E、r;一只电压表和一个电阻箱读出两组电压、电阻值,求出干路电流值,便可求E、r。选项A、B、C均可以达到实验目的。
2.如图所示,用多用电表测量直流电压U和测电阻R时,若红表笔插入多用电表的“+”插孔,则()

A.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流从红表笔流出多用电表
B.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流从红表笔流入多用电表
C.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流从红表笔流出多用电表
D.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流从红表笔流入多用电表
答案B
解析题图是多用电表电路结构示意图,无论是测电压U还是测电阻R,电流都是从红表笔流入多用电表,从黑表笔流出多用电表,选项B正确。
二、真题与模拟
3.20xx·北京高考]某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是()
A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B.一个伏特表和多个定值电阻
C.一个安培表和一个电阻箱
D.两个安培表和一个滑动变阻器
答案D
解析根据U=E-Ir,要测出E和r,就要同时测出U和I,A、B、C三个选项都能满足要求;D选项只能测出电流I,不能测出电压U,所以选D。

一、基础与经典
4.某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻。实验室除提供开关S和导线外,有以下器材可供选择:
电压表:V1(量程3V,内阻RV1=10kΩ)
电压表:V2(量程15V,内阻RV2=50kΩ)
电流表:G(量程3mA,内阻Rg=100Ω)
电流表:A(量程3A,内阻约为0.5Ω)
滑动变阻器:R1(阻值范围0~10Ω,额定电流2A)
R2(阻值范围0~1000Ω,额定电流1A)
定值电阻:R3=0.5Ω,R4=10Ω
(1)为了能准确地进行测量,同时为了操作方便,实验中电压表应选用________,滑动变阻器应选用________(填写器材的符号)。
该同学发现所给的两个电流表的量程均不符合要求,他将电流表G进行改装,电流表G应与定值电阻________并联,改装后的电流表对应的量程是________A。
(2)在如图所示的虚线框内,画出该同学实验连线时依据的实验原理图。

(3)电流表G改装后其表盘没有来得及重新刻度,该同学利用上述实验原理测得数据,以电流表G的读数为横坐标,以电压表V的读数为纵坐标绘出了如图所示的图线,根据图线可求出电源的电动势E=________V(结果保留三位有效数字),电源的内阻r=________Ω(结果保留两位有效数字)。
答案(1)V1R1R30.603(填0.6或0.60均可)(2)如解析图所示(3)1.480.86(0.70~0.90之间即可)
解析(1)一节干电池的电动势E=1.5V,故电压表应选择V1;为方便实验操作,滑动变阻器应选R1,它的阻值范围是0~10Ω,电路中最小电流约为:Imin===0.15A,电流表A的量程是3A,0.15A不到该量程的三分之一,电流表量程太大,因此不能用电流表A。为了扩大电流表G的量程,应并联一个小电阻,故应与R3并联;改装后电流表量程:I=Ig+=0.003A+A=0.603A。
(2)由题意可知,电流表用表头进行改装,电压表并联在电源两端,原理图如图所示。

(3)由上可知,改装后电流表的量程是电流表G量程的200倍,图象的纵轴截距等于电源的电动势,由题图读出电源的电动势为:E=1.48V。
图线的斜率大小k=r,由数学知识知:k=Ω=0.86Ω,则电源的内阻为:r=k=0.86Ω。
5.如图甲为多用电表的示意图,现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻,测量步骤如下:

(1)调节________,使电表指针停在________(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。
(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)位置。
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节________,使电表指针对准________的“0”刻线(填“电阻”或“电流”)。
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如图乙所示,该电阻的阻值为________Ω。
(5)测量完毕,将选择开关旋转到“OFF”位置。
答案(1)指针定位螺丝电流(2)×1(3)欧姆调零旋钮电阻(4)19.0
解析使用多用电表欧姆挡,先机械调零。中值电阻约为15Ω,测量20Ω的电阻时,要使用×1的倍率,然后进行欧姆调零;由刻度盘和倍率可知,测量电阻的阻值为19.0Ω。
6.如图为一简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流Ig=300μA,内阻Rg=100Ω,可变电阻R的最大阻值为10kΩ,电池的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色。按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正中央,则Rx=________kΩ,若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小、内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比将________(填“变大”“变小”或“不变”)。

答案红5变大
解析由I=及Ig=知,指针指中央时,I=Ig=150μA,Rx=5kΩ;欧姆表内阻R内=Rg+r+R,当电池电动势变小、内阻r增大时,欧姆表得重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=,欧姆表内阻R内得调小,待测电阻的测量值是通过电流表示数体现出来的,由I==,可知当R内变小时,I变小,指针偏左,欧姆表示数变大。
7.某学生实验小组利用图a所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有:

多用电表;
电压表:量程5V,内阻十几千欧;
滑动变阻器:最大阻值5kΩ;
导线若干。
回答下列问题:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡,再将红表笔和黑表笔________,调零点。
(2)将图a中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图b所示,这时电压表的示数如图c所示。多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V。

(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零,此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V。从测量数据可知,电压表的内阻为________kΩ。

(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图d所示。根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为________V,电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ。
答案(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0
(5)9.0015.0
解析(1)欧姆表每次使用都需要将红、黑表笔短接进行欧姆调零。
(2)由于红表笔接欧姆表内置电源的负极,因此红表笔也应该与电压表的负接线柱相连,故应和1端相连。
(3)欧姆表读数需要“×1k”倍率,因此电阻为15.0kΩ。电流表示数3.60V,最小刻度是0.1V的需要精确到最小刻度的下一位。
(4)当滑动变阻器电阻为零的时候,欧姆表测得的是电压表的内阻,因此是12.0kΩ。
(5)根据欧姆表中间刻度可以判断欧姆表的内阻为15.0kΩ,根据(4)中的数据可知,当测内阻是12kΩ的电压表时,电压表示数是4V,所以I==mA,可得E=I(RV+R内)=9.00V。
二、真题与模拟
8.20xx·四川高考]用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材:待测电源(电动势约3V,内阻约2Ω),保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。

实验主要步骤:
将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;
逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;
以U为纵坐标,I为横坐标,作UI图线(U、I都用国际单位);
求出UI图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。
回答下列问题:
(1)电压表最好选用________;电流表最好选用________。
A.电压表(0~3V,内阻约15kΩ)
B.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
C.电流表(0~200mA,内阻约2Ω)
D.电流表(0~30mA,内阻约2Ω)
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________。
A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱
B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱
C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱
(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=________,r=________,代入数值可得E和r的测量值。
答案(1)AC(2)C(3)kak-R2
解析(1)在此电路测量中,其误差来源于电压表分流,即需要电压表内阻远大于电源内阻,电压表应选A。当滑动变阻器R=0时,Imax=≈160mA,电流表应选C。
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑,电压变大,说明电阻变大,则一条导线接在电阻丝左端接线柱,另一根接在金属杆任意一个接线柱,C正确。
(3)由闭合电路欧姆定律得E=U+I(R2+r),则U=E-I(R2+r)。UI图线纵轴截距为电动势,故E=ka,图线斜率的绝对值为电源内阻与R2之和,所以r=k-R2。
9.20xx·天津高考]用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5V,内电阻约1Ω)的电动势和内电阻,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供选用:
A.电流表:量程0.6A,内电阻约1Ω
B.电流表:量程3A,内电阻约0.2Ω
C.电压表:量程3V,内电阻约30kΩ
D.电压表:量程6V,内电阻约60kΩ
E.滑动变阻器:0~1000Ω,额定电流0.5A
F.滑动变阻器:0~20Ω,额定电流2A
(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用________,电压表应选用________,滑动变阻器应选用________。(均填仪器的字母代号)
(2)如图为正确选择仪器后,连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将______和__________相连、________和________相连、________和________相连。(均填仪器上接线柱的字母代号)

(3)实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U。用图象法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线,则可以________为纵坐标,以________为横坐标。
答案(1)ADF(2)adcgfh(3条连线必须全对)(3)(横纵坐标互换亦可)
解析(1)由于被测电池组的电动势约4.5V,因此电压表应选用D,由于电池允许通过的电流一般不超过0.5A,因此电流表选用A,滑动变阻器起限流作用,为了方便调节,因此阻值不宜太大,选用F。
(2)考虑到电流表内电阻与电池组的内电阻相差不大,而电压表内电阻特别大,为了使测量误差尽可能小,需用电压表测量电流表和滑动变阻器的总电压,故还需在电路中用导线将a与d相连接,c与g相连接,f与h相连接,电路连接如图所示。

(3)若用电阻箱与电压表以伏阻法测电源电动势和内电阻,根据闭合电路欧姆定律可知,E=U+r,变形得=+·,以为纵坐标,为横坐标,作出的图象是一条直线。
10.20xx·江苏高考]小明利用如图1所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。

(1)图1中电流表的示数为________A。
(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:

U(V)1.451.361.271.161.06I(A)0.120.200.280.360.44
请根据表中的数据,在图2的方格纸上作出UI图线。

由图线求得:电动势E=______V;内阻r=______Ω。
(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合。其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为________________________。
答案(1)0.44(2)UI图线如图1.60(1.58~1.62)1.22(1.18~1.26)

(3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大
解析(1)由图可知,电流表的量程为0.6A,精度为0.02A,因此估读到0.01A即可,所以电流表的示数为0.44A。
(2)由图象与纵轴的截距得电动势为1.60V,斜率即内阻为r=Ω=1.22Ω。
(3)如果一直保持电路闭合,干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大。

11.20xx·安徽高考]某同学为了测量一节电池的电动势和内阻,从实验室找到以下器材:一个满偏电流为100μA、内阻为2500Ω的表头,一个开关,两个电阻箱(0~999.9Ω)和若干导线。
(1)由于表头量程偏小,该同学首先需将表头改装成量程为50mA的电流表,则应将表头与电阻箱________(填“串联”或“并联”),并将该电阻箱阻值调为________Ω。
(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量,实验电路如图1所示,通过改变电阻R测相应的电流I,且作相关计算后一并记录如下表。

123456R(Ω)95.075.055.045.035.025.0I(mA)15.018.724.829.536.048.0IR(V)1.421.401.361.331.261.20
①根据表中数据,图2中已描绘出四个点,请将第5、6两组数据也描绘在图2中。并画出IRI图线;

根据图线可得电池的电动势E是________V,内阻r是________Ω。
答案(1)并联5.0(2)如图所示1.532.0

解析(1)将表头与一个定值电阻R并联,就相当于一个大量程的电流表;根据欧姆定律得:Ug=IgRg=1×10-4A×2500Ω=0.25V,并联的电阻R==5.0Ω。
(2)根据闭合电路欧姆定律IR=E-I(r+RA),根据图线得电源的电动势E=1.53V、内阻r=-5=2.0Ω。
12.20xx·重庆高考]某照明电路出现故障,其电路如图1所示,该电路用标称值12V的蓄电池为电源,导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障。他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。

(1)断开开关,红表笔接a点时多用表指示如图2所示,读数为________V,说明题中________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”“小灯”)正常。

(2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图2相同,可判定发生故障的器件是________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”“小灯”)。
答案(1)11.5(11.2~11.8之间的值均可)蓄电池(2)小灯
解析(1)多用电表调至50V量程最小分度为1V,应估读到下一位,故接ac两点测量的是电源两端的电压,读数为11.5V,可见蓄电池完好。
(2)断开开关,电压表指针不偏转,表明电压表被断路,开关闭合后,读数不变,表明蓄电池、保险丝、开关和多用表能组成完好回路,开关和保险丝无问题,发生故障的是小灯,小灯断路。
13.20xx·湖南益阳检测]在如图甲所示的电路中,4节干电池串联,小灯泡A、B的规格为“3.8V,0.3A”。合上开关S后,无论怎样移动滑动片,A、B灯都不亮。

(1)用多用电表的直流电压挡检查故障。
选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示);
A.2.5VB.10VC.50VD.250V
测得c、d间电压约为5.8V,e、f间电压为0,则故障是________。
A.A灯丝断开B.B灯丝断开
C.d、e间连线断开D.B灯被短路
(2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻,欧姆表经过“欧姆调零”,
测试前,一定要将电路中的开关S________;
测c、d间和e、f间电阻时,某次测试结果如图乙所示,读数为________Ω,此时测量的是________间电阻,根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω。
答案(1)B②A(2)断开6.0e、f12.7
解析(1)由于4节干电池串联后电动势为6V,电压表量程应选10V,B正确。
灯泡不亮,说明电路断路或短路,电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势,说明有电流通过电压表,c、d间以外其他部分电路接通,电压表接e、f时无示数,说明c、d间灯泡断路,A正确。
(2)使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开,故填“断开”。
温度高时灯丝的电阻大,计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)。欧姆表读数应该为6.0Ω。由于A灯泡断路,电阻无穷大,而欧姆表示数为6.0Ω,说明测量的应该是e、f间电阻。由R=可求得电阻为12.7Ω。
14.20xx·河北衡水联考]某实验小组用如图甲所示电路测量一个水果电池的电动势和内阻。已知该电池的电动势E约为1V,内阻为几百欧姆。所用的实验器材有:待测水果电池,电阻箱R(最大阻值9999.9Ω),改装的电压表V(量程1V,内阻RV=1kΩ),开关S和导线若干。

实验步骤如下:
将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;
多次调节电阻箱,记下电压表的示数U和电阻箱相应的阻值R;
以为纵坐标,为横坐标,作图线;
求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题:
(1)实验得到部分数据如下表所示,其中第二组数据的电压表及电阻箱的示数如图乙、丙所示,则表中数据为:________,________。

数据组1234567/(×10-3Ω-1)1.03.04.05.06.07.0/V-12.03.03.54.04.55.0
(2)在图丁的坐标纸上将所缺数据点补充完整,并作出图线。
(3)根据图线求得水果电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω。(结果保留三位有效数字)
(4)某同学把电压表看作理想电表,则由图线求得的________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案(1)2.02.5(2)如图所示(3)1.00500
(4)不变

解析本题主要考查电源电动势和内阻的测量实验,意在考查考生的实验能力。
(1)电阻箱读数为500Ω,为2.0;电压表读数为0.40V,为2.5。
(3)由图知纵轴截距为1.5V-1,斜率为500A-1,由闭合电路欧姆定律有E=U+Ur,得=+·,即=1.5V-1,=500A-1,得E=1.00V,r=500Ω。
(4)由E=U+可得=+·,两种情况的图线斜率相同,即不变。

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实验:测定电池的电动势和内阻

【学习目标】
1.学习测量电源电动势和内阻的方法,掌握科学测量的主要步骤。
2.学会科学处理实验数据的方法,有公式法和图像法。
【自主学习】
一、实验目的
测定电源的________________。
图2.6-1
二、实验原理
1、图2.6-1中,电源电动势E、内电阻r,与路端电压U、电流I的关系可写为
E=______________。(1)
2、图2.6-2中,电源电动势E、内电阻r、电流I、电阻R的关系可写为
E=______________。(2)
3、图2.6-3中电源E、内电阻r、路端电压U、电阻R的关系可写为
E=______________。(3)
ErR
ErR
图2.6-2图2.6-3
实验原理1是本节课的重点。测出几组U,I数值,带入(1)式得到的方程两两组成方程组,可得到E,r值。这种方法误差较大。还可以多测出几组U,I值,然后在U-I坐标平面内描出各组U、I值所对应的点,然后通过这些点画一直线,如图2.6-4所示,直线与纵轴的的交点的纵坐标就是电池的电动势的大小,直线与横轴的交点的横坐标就是电池的短路电流Io=E/r,因此可求的内电阻r=E/Io。
三、实验器材
_________、__________、__________、__________、开关、U/V
导线。
四、实验步骤
1.连接电路。如图2.6-1所示。电流表取0.6A量程,电压表
取3V量程,移动触头位置使连入电路中的有效阻值_______。图2.6-4
2.测几组(I,U)值。闭合电键,移动变阻器触头位置,使电流有明显示数,记下一组(I,U)值,断开电键。用同样方法,多次移动变阻器触头位置,记录多组(I,U)值,然后断开电键。
3.建立坐标系、描点。纵轴表示__________,横轴表示__________,取合适的标度,使所描坐标点分布绝大部分坐标纸,必要时纵坐标可以_________________。
4.据描出的坐标点作出U-I图像。应使图象尽量多的通过描出的点,不在图象上的点要尽量对称的分布于图线两侧,误差很大,应坚决舍弃。
5.测算电动势和内电阻。准确读出U-I图线与纵轴和横轴的交点坐标,并带入U=E-Ir中,算出E=?r=?
【典型例题】
用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r,所用的电路如图2.6-5所示,一位同学测得六组数据如下表中所示。
组别I(A)U(V)
10.121.37
20.201.32
30.311.24
40.321.18
50.501.10
60.571.05

(1)试根据这些数据在图2.6-6中作出U-I图线。
(2)根据图线得出电池的电动势E=____V,电池的内电阻r=________。
(3)若不作出图线,只选用其中两组U和I数据,
可利用公式E=U1+I1r,E=U2+I2r算出E和r,这样做可能得出误差很大的结果,选用第______组和第______组的数据,求得E和r误差最大。
【针对训练】
1.在测定电源电动势和内阻的实验中,为使实验效果明显且不会损坏仪器,应选择下列电源中的()
A.内阻较大的普通干电池B.内阻较小的普通蓄电池
C.小型交流发电机D.小型直流发电机
2.下面给出了几种用伏安法测电池电动势和内阻的实验中的数据处理方法,其中既科学、直观,又能减小偶然误差的方法是()
A.测出两组I、U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r中,既可求出E和r
B.多测几组I、U的数据,求出几组E和r,最后分别求出其平均值
C.测出多组I、U的数据,画出U-I图象,再根据图象求E、r
D.多测出几组I、U的数据,分别求出I和U的平均值,用电压表测出开路时的路端电压即为电动势E,再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r
3.为测定某一电池的电动势和内电阻,下面几组器材中,能完成实验的是()
A.一只电流表、一只电压表、一只变阻器、开关和导线
B.一只电流表、两只变阻器、开关和导线
C.一只电流表、一只电阻箱、开关和导线
D.一只电压表、一只电阻箱、开关和导线
4.如图2.6-7所示为某一电源U-I曲线,由图可知()
A.电源电动势为2VB.电源内电阻为1/3
C.电源短路时电流为6AD.电路路端电压为1V时,电路中电流为5A
【能力训练】
1.下列关于电源电动势的说法中,正确的是
A.在某电池的电路中每通过2C的电荷量,电池提供的电能是4J,那么这个电池的电动势是0.5V
B.电源的路端电压增大时,其电源电动势一定也增大
C.无论内电压和外电压如何变化,其电源电动势一定不变
D.电源的电动势越大,电源所提供的电能就越多
2.下列关于闭合电路的说法中,错误的是
A.电源短路时,电源的内电压等于电动势
B.电源短路时,路端电压为零
C.电源断路时,路端电压最大
D.电源的负载增加时,路端电压也增大
3.如图2.6-8所示是两个不同电源的U-I特性曲线,下列判断正确的是()
A.电动势E1=E2,发生断路时的电流I1〉I2
B.电动势E1=E2,内阻r1〉r2
C.电动势E1E2,内阻r1r2
D.当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的
路端电压变化大

4.如图2.6-9所示为根据某次实验记录数据画出的U-I图象下列
关于这个图象的说法正确的是()
A.由曲线与纵轴的交点可知,电源的电动势E=3V
B.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6A
C.根据r=E/I短,计算出待测电源的内阻为5
D.根据r=△U/△I,计算出待测电源的内阻为1
5.在测定一节干电池(电动势约为1.5V,内阻约为2)的电动势和内阻的实验中,下列可选用的变阻器和电压表为()
A.电压表量程为15V
B.电压表量程为3V
C.变阻器为20,1A
D.变阻器为500,0.1A
6.如图2.6-10所示为“测定电源电动势和内阻”的实验电
路图通过变阻器阻值的改变得到两组数据(U1,I1)和(U2,I2)
则下列说法正确的是()
A.如果两个表的示数是准确的,则r=(U2-U1)/(I1-I2)
B.如果两个表的示数是准确的,则r=(U1-U2)/(I1-I2)
C.受RV的大小影响,E、r的测量值比真实值偏小
D.RV越大,对E,r的影响越小
7.如图2.6-11所示的电路中,R1、R2为标准电阻。测定电源电动势和内阻时,如果偶然误差可以忽略不计,则电动势的测量值比真实值_______,内阻的测量值比真实值________测量误差产生的原因是______________。
8.如图2.6-12所示,图线a为电源的U-I特性曲线,图线b是电阻R的伏安特性曲线,用该电源和该电阻组成的闭合电路,电源的输出功率为___________W,电源的效率为____________。
9.为了测定干电池的电动势和内阻,先用下列器材:a.1.5V干电池两节;b.电压表(0-3v-15v);c.电流表(0-0.6A-3.0A);d.滑动变阻器(0-20);e.滑动变阻器(0-1000);f.电阻箱(0-9999.9);g.开关,导线等,将下列实验步骤按次
序排列___________
A.断开开关
B.按照电路图接好电路,电压表用0-3V,电流表用0-0.6A
C.移动滑键减小电阻,使电流表指针有较明显的偏转,记录电压表和电流表的读数
D.把滑动变阻器的滑键滑到一段使其阻值最大
E.在移动滑键减少电阻,记录一组电流表、电压表的示数,且之后逐渐减小
F.闭合开关

【学后反思】
_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
参考答案
典型例题:
(1)略(2)1.46V0.72(3)34
针对训练:
1.A2.C3.ACD4.AD
能力训练:
1.C2.D3.AD4.AD5.BC6.ACD
7.没有误差偏大电流表有内阻
8.467%
9.BDFCEA

20xx高考物理重要考点整理:电动势闭合电路欧姆定律


20xx高考物理重要考点整理:电动势闭合电路欧姆定律

考点29电动势闭合电路欧姆定律
考点名片
考点细研究:(1)闭合电路欧姆定律、电动势与内阻;(2)电路的动态变化分析;(3)电路的故障分析等。其中考查到的如:20xx年全国卷第17题、20xx年北京高考第19题、20xx年江苏高考第8题、20xx年山东高考第22题、20xx年北京高考第24题、20xx年天津高考第2题、20xx年安徽高考第19题、20xx年江苏高考第4题等。
备考正能量:本考点选择题中的热点题型如:正确运用伏安特性曲线,含容电路分析、电源的功率、效率、电路的动态变化分析;实验题中运用闭合电路欧姆定律求解电源电动势和内阻;在解答题中多以电磁感应相结合。试题灵活性较大,与数学结合比较紧密。预计今后高考考查以上规律的几率比较大,应引起足够重视。

一、基础与经典
1.将一电动势为E,内阻为r的电池,与外电路连接,构成一个闭合电路,用R表示外电路电阻,I表示电路的总电流,下列说法正确的是()
A.由U外=IR可知,外电压随I的增大而增大
B.由U内=Ir可知,电源两端的电压随I的增大而增大
C.由U外=E-Ir可知,电源输出电压随输出电流I的增大而减小
D.由P=IU外可知,电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大
答案C

解析因R的变化,才使I发生了改变,故不能用U外=IR来分析U外随I的变化情况。由闭合电路欧姆定律知,U外=E-Ir,E、r为定值,故U外随I的增大而减小,A、B错,C对;对于P=IU外,I增大,R减小,若R|ΔU3|
B.不变,变小
C.变大,变大
D.变大,变大
答案A
解析本题考查恒定电流的知识,意在考查电路的动态分析。滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,R2接入电路中的电阻增大,因而电流减小,由E=Ur+U1+U2可知,Ur和U1均减小,U2增大,因而|ΔU1||ΔU2|,由U3=U1+U2可知U3增大,U1减小,因而|ΔU2||ΔU3|,选项A正确;=R1为定值,=R1为定值,选项B错误;=R2,则变大,据U2=E-I(r+R1),=r+R1为定值,选项C错误;=R1+R2,则增大,据U3=E-Ir,=r为定值,选项D错误。
6.如图甲所示,R为电阻箱,A为理想电流表,电源的电动势为E,内阻为r。图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图象,其中功率P0分别对应电流I1、I2,外电路电阻R1、R2。下列关系式中正确的是()

A.I1+I2B.I1+I2=
C.D.
答案B
解析由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,输出功率为P=UI=EI-I2r,故有EI1-Ir=EI2-Ir,整理得I1+I2=,故A错误,B正确;根据电功率表达式得,P0=IR1=IR2,且I1=,I2=,代入整理得R1R2=r2,故C、D错误。
7.(多选)如图所示,直线A、B分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图线,设两个电源的内阻分别为ra和rb,若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上,通过R0的电流分别为Ia和Ib,则()

A.rarb
B.IaIb
C.R0接到a电源上,电源的输出功率较大,但电源的效率较低
D.R0接到b电源上,电源的输出功率较小,电源的效率较低
答案ABC
解析在电源路端电压与电流的关系图象中斜率表示电源内阻,rarb,A正确。如图所示,在图象中作出定值电阻R0的伏安特性曲线,与电源的伏安特性曲线交点表示电路工作点,IaIb,B正确。由P=UI可知R0接到a电源上,电源的输出功率较大,由η===可知,R0接到a电源上,电源的效率较低,C正确,D错误。

8.(多选)如图所示,已知电源的内电阻为r,固定电阻R0=r,可变电阻R的总阻值为2r,若滑动变阻器的滑片P由A端向B端滑动,则下列说法中正确的是()

A.电源的输出功率由小变大
B.固定电阻R0上消耗的电功率由小变大
C.电源内部的电压即内电压由小变大
D.可变电阻R上消耗的电功率变小
答案AB

解析由题意知,由闭合电路欧姆定律推出电源的输出功率随外电阻变化的规律表达式为P出=,根据上式作出P出R外图象如图所示。当滑片P由A端向B端滑动时,外电路电阻的变化范围是0~r,由图可知,当外电路电阻由0增加到r时,电源的输出功率一直变大,选项A正确。R0是纯电阻,所以其消耗的电功率PR0=,因全电路的总电压即电源电动势E一定,当滑动变阻器的滑片P由A端向B端滑动时,外电阻增大,总电流减小,内电压减小,外电压升高,R0上消耗的电功率也一直增大,选项B正确,C错误。讨论可变电阻R上消耗的电功率的变化情况时,可以把定值电阻R0当做电源内电阻的一部分,即电源的等效内电阻为r′==,这时可变电阻R上消耗的电功率相当于外电路消耗的功率,即等效电源的输出功率。根据P出R外图象可以看出,随着滑片P由A端向B端的滑动,在R的阻值增大到之前,可变电阻R上消耗的电功率是一直增大的;当R=时,可变电阻R上消耗的电功率达到最大值,滑片P再继续向B端滑动,则可变电阻R上消耗的电功率就会逐渐减小,故选项D错误。
9.(多选)如图所示的电路中,已知电源电动势为E,内电阻为r,滑动变阻器R的阻值可以从零连续增大到Rmax,定值电阻R1的阻值范围为rC2,由Q=CU知此时Q1Q2,当S闭合时,稳定状态下C1与R1并联,C2与R2并联,电路中电流I==2A,此时两电阻两端电压分别为U1=IR1=6V、U2=IR2=12V,则此时两电容器所带电荷量分别为Q1′=C1U1=3.6×10-5C、Q2′=C2U2=3.6×10-5C,对电容器C1来说,S闭合后其两端电压减小,所带电荷量也减小,故B、C正确,D错误。
18.20xx·上海模拟]如图,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当电键S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源输出功率也为P0。则电源电动势及S1、S2都断开时电源的总功率分别为()

A.3,B.2,P0
C.3,P0D.,P0
答案C
解析当电键S1断开、S2闭合时,电路中电流I1=,P0=IR=R。当S1闭合、S2断开时,电路中电流I2=,P0=I×4R=×4R。联立解得:r=2R,E=3。当S1、S2都断开时,电源的总功率为P==P0,C项正确。
19.20xx·湖南十三校二联](多选)如图所示,电流表A1(0~3A)和A2(0~0.6A)是由两个相同的电流计改装而成,现将这两个电流表并联后接入电路中。闭合开关S,调节滑动变阻器,下列说法中正确的是()

A.A1、A2的读数之比为11
B.A1、A2的读数之比为51
C.A1、A2的指针偏转角度之比为11
D.A1、A2的指针偏转角度之比为15
答案BC
解析图中A1、A2并联,两端电压相等,又因A1、A2是由两个相同的电流计改装而成,所以A1、A2的指针偏转角度相同,即偏转角度之比为11,再结合其量程可知A1、A2的读数之比为51,B、C正确。
20.20xx·湖北八校联考](多选)在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0V,内阻不计,L1、L2为相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,R为定值电阻,阻值为7.5Ω。当开关S闭合后()

A.L1的电阻为ΩB.L1消耗的电功率为7.5W
C.L2的电阻为7.5ΩD.L2消耗的电功率为0.3W
答案CD

解析S闭合后,L1两端的电压为3.0V,由题图乙可知,I1=0.25A,故P1=0.75W,R1=12Ω,A、B错误。L2与R及电源串联,把R和电源等效成电动势为3V,内阻为7.5Ω的新电源,在题图乙中作出新电源的IU图线,如图,两图线的交点表示出了此时L2两端的电压与通过的电流的大小,由图知U2=1.5V,I2=0.2A,所以R2==Ω=7.5Ω,P2=U2I2=1.5×0.2W=0.3W,C、D正确。

一、基础与经典
21.如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器,当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化的关系图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求:

(1)电源的电动势和内阻;
(2)定值电阻R2的阻值;
(3)滑动变阻器的最大阻值。
答案(1)20V20Ω(2)5Ω(3)300Ω
解析(1)将题图乙中AB线延长,交U轴于20V处,交I轴于1.0A处,所以电源的电动势为E=20V,内阻r==20Ω。
(2)当P滑到R3的右端时,电路参数对应图乙中的B点,即U2=4V、I2=0.8A,得R2==5Ω。
(3)当P滑到R3的左端时,由图乙知此时U外=16V,I总=0.2A,所以R外=80Ω。
因为R外=+R2,所以滑动变阻器的最大阻值为R3=300Ω。
二、真题与模拟
22.20xx·北京高考]真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置,如图所示。光照前两板都不带电。以光照射A板,则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动,忽略电子之间的相互作用。保持光照条件不变。a和b为接线柱。

已知单位时间内从A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大动能为Ekm。元电荷为e。
(1)求A板和B板之间的最大电势差Um,以及将a、b短接时回路中的电流I短;
(2)图示装置可看作直流电源,求其电动势E和内阻r;
(3)在a和b之间连接一个外电阻时,该电阻两端的电压为U。外电阻上消耗的电功率设为P;单位时间内到达B板的电子,在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为ΔEk。请推导证明:P=ΔEk。
(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题中做必要的说明)
答案(1)Ne(2)(3)见解析
解析(1)由动能定理,Ekm=eUm,可得Um=,
短路时所有逸出电子都到达B板,故短路电流I短=Ne。
(2)电源的电动势等于断路时的路端电压,即上面求出的Um,所以E=Um=,电源内阻r==。
(3)外电阻两端的电压为U,则电源两端的电压也是U。
由动能定理,一个电子经电源内部电场后损失的动能
ΔEke=eU。
设单位时间内有N′个电子到达B板,则损失的动能之和
ΔEk=N′ΔEke=N′eU。
根据电流的定义,此时电源内部的电流I=N′e,此时流过外电阻的电流也是I=N′e,外电阻上消耗的电功率P=IU=N′eU,所以P=ΔEk。
23.20xx·上海静安期末]如图所示的电路中,灯L标有“6V3W”,定值电阻R1=4Ω,R2=10Ω,电源内阻r=2Ω,当滑片P滑到最下端时,理想电流表读数为1A,此时灯L恰好正常发光,试求:

(1)滑动变阻器最大值R;
(2)当滑片P滑到最上端时,电流表的读数;
(3)当滑片P位于滑动变阻器的中点时,变阻器消耗的功率。
答案(1)12Ω(2)2A(3)3.84W
解析(1)灯L的电阻:RL==Ω=12Ω。
当P滑到最下端时,R2被短路,灯L与整个变阻器R并联,此时灯正常发光,通过灯L的电流IL==A=0.5A,通过滑动变阻器R的电流IR=IA-IL=1A-0.5A=0.5A,即滑动变阻器最大值R=RL=12Ω。
(2)电源电动势
E=I=1×(4+2+6)V=12V,
当P滑到最上端时,灯L、变阻器R及电阻R2都被短路,此时电流表的读数I1==A=2A。
(3)P位于变阻器的中点时,灯L与并联后再与R1串联。
此时R并==Ω=4Ω,
I总==A=1.2A,
并联部分的电压U并=I总R并=1.2×4V=4.8V,
变阻器上消耗的功率PR==W=3.84W。

测量电源的电动势和内阻


一名合格的教师要充分考虑学习的趣味性,作为高中教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动,帮助高中教师有计划有步骤有质量的完成教学任务。你知道如何去写好一份优秀的高中教案呢?为了让您在使用时更加简单方便,下面是小编整理的“测量电源的电动势和内阻”,仅供您在工作和学习中参考。

实验:测量电源的电动势和内阻学案(粤教版选修3-1)
一、实验原理和方法
1.画出用电压表、电流表加上滑动变阻器来测量电源的电动势和内阻的电路图.
2.画出用电流表、电阻箱测量电源的电动势和内阻的电路图.

3.画出用电压表、电阻箱测量电源电动势和内阻的电路图.
二、数据处理
1.计算法:取两组实验中获得的数据,列方程:E=U1+I1r,E=U2+I2r,解得:E=_____,r=______________.
为了减小误差,多取几组数据,分别列若干组联立方程,求若干组E和r,最后以电动势的________和内电阻的________作为实验结果.
2.图象法:若采用第一种实验电路,在坐标纸上以________为横坐标、________为纵坐标建立直角坐标系,根据实验测得的几组数据在坐标系中描点作图.
一、实验原理和方法
[问题情境]
电池已成为人类生活的亲密伙伴,生活中处处需要电池,新旧电池的主要不同是内阻不同.从前面的学习可知伏安法可以测电阻,用欧姆表也可以直接测电阻.而电源的内阻在里面,那又应该怎样测量呢?
1.三种测量方案,其原理均遵从什么定律?
2.第二、三种方案中的可变电阻与第一种方案中的相同吗?

[要点提炼]
1.根据具体的实验条件,有下列三种测量电路,如图1(1)、(2)、(3)所示分别写出对应的物理关系式:(1)________;(2)______;(3)________.
图1
2.水果电池不太稳定,也可改为测量干电池的电动势和内阻,____________(填“新”或“旧”)干电池的内阻较大,容易测量.
[问题延伸]
恰当选择实验器材,照电路图连好实验器材,使开关处于________状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值________的一端.
二、数据处理
[问题情境]
我们都有这样的体会:手电筒内的电池用久了,灯泡的亮度会下降;收音机、录音机内的电池用久了,声音会变小,这是什么原因呢?
1.用两组I和U的数据,解方程组就可以算出电池的电动势E和内阻r.这样做虽然简单,但有什么缺点?
2.描点作图时,为便于研究问题,画出的图象是直线好,还是曲线好?
[要点提炼]
1.数据处理的方法可用以下两个方法,________法和________法.
2.用图象法处理实验数据时,建立合适的坐标系,使画出的图象尽量是直线,如________图象.
[问题延伸]
干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画U-I图象时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).此时图线和横轴的交点不再是________________________________________,
但纵轴的截距仍然是电池的______________,直线斜率的绝对值|ΔUΔI|照样还是电池的______.
例1某同学的实物连线如图2甲所示.


图2
(1)请指出该同学在接线中错误和不规范的地方.
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
③________________________________________________________________________
(2)另有一同学实物连接图正确,也能正确读数,但忙乱中在稿纸上记录了一些数据,如图乙所示,请你帮他把数据整理好,并按实际情况填好表格.
实验次数
物理量123456
电流表示数I/A0.160.240.320.400.480.56
电压表示数U/V
在所给的数据中,求出电源电动势E=______V,内阻r=________Ω
听课记录:

变式训练1在测定一节干电池(电动势约为1.5V,内阻约为2Ω)的电动势和内阻的实验中,滑动变阻器和电压表各有两个供选:
A.电压表量程为15V
B.电压表量程为3V
C.滑动变阻器为(20Ω,3A)
D.滑动变阻器为(500Ω,0.2A)
(1)电压表应选________(填“A”或“B”),这是因为_________________________.
(2)滑动变阻器应选________(填“C”或D),这是因为____________________.
例2如图3所
图3
示为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线.用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8V.则该电路可能为下图中的()
听课记录:
变式训练2某同学采用如图4甲所示的电路测定干电池的电动势和内阻.已知干电池的电动势约为1.5V,内阻约为2Ω,电压表(0~3V,3kΩ),电流表(0~0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有R1(10Ω,2A)和R2(100Ω,0.1A)各一只.
图4
(1)在实验中滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”);
(2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路.
【即学即练】

1.在“用伏安法测量电源的电动势与内阻”的实验中,下列注意事项中错误的是()
A.应选用旧的干电池作为被测电源,使电压表示数的变化比较明显
B.应选用内阻较小的电压表和电流表
C.移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D.根据实验记录的数据作U-I图线时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧
2.
图5
如图5所示为闭合回路中两个不同电源的U-I图象,下列判断错误的是()
A.电动势E1=E2,发生短路时的电流I1>I2
B.电动势E1=E2,内阻r1>r2
C.电动势E1=E2,内阻r1<r2
D.当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化大
3.
图6
如图6所示是根据某次实验记录数据画出的U-I图象,下列关于这个图象的说法中正确的是()
A.纵轴截距表示待测电源的电动势
B.横轴截距表示短路电流
C.根据r=EI短,计算出待测电源内电阻为12Ω
D.电流为0.3A时的外电阻是18Ω
4.在测定电池的电动势和内电阻实验的实物连接图中(如图7所示),电流表和电压表的正接线柱都尚未连接,为了做这个实验,应该把()
图7
A.电流表的正接线柱与c点相连
B.电流表的正接线柱与b点相连
C.电压表的正接线柱与a点相连
D.电压表的正接线柱与c点相连
参考答案
课前自主学习
一、
1.
2.
3.
二、
1.I1U2-I2U1I1-I2U1-U2I2-I1平均值平均值
2.电流I电压U
核心知识探究
一、
[问题情境]
1.闭合电路欧姆定律
2.不同.第二、三方案中是变阻箱,而第一方案中只需滑动变阻器.
[要点提炼]
1.(1)E=U+Ir(2)E=IR+Ir(3)E=U+URr2.旧
[问题延伸]
断开最大
二、
[问题情境]
1.误差可能很大2.直线
[要点提炼]
1.计算图象2.U-I
[问题延伸]
短路电流电动势内阻
解题方法探究
例1见解析
解析(1)①电压表没有并接在开关和电源串接后的两端;②电流表正负接线柱错误;③电压表量程选用不当.
(2)表格数据依次按顺序为1.40、1.36、1.32、1.28、1.24、1.20
代入公式E=U+Ir,
联立解得E=1.48V,r=0.5Ω
变式训练1见解析
解析(1)由于电源电动势约为1.5V,故选量程为0~3V的电压表,读数既准确,又方便;(2)D中滑动变阻器的额定电流太小,最大阻值太大,调节不方便,故滑动变阻器应选C.
例2B[由U-I图线的斜率及截距可得该电源E=6V,r=0.5Ω.当U=4.8V时,I=E-Ur=2.4A,R=UI=2Ω,B正确.]
变式训练2见解析
解析(1)R1
(2)实验电路如下图所示.
即学即练
1.B[实验中选用的电压表的内阻应尽可能的大,而电流表的内阻则尽可能的小,故选项B错误;其他三个选项的内容均为正确操作.]
2.B[闭合电路的U-I图象中,I是电路的总电流,U是路端电压.图象上图线与U轴的交点表示电路电流为零,属断路,路端电压即电源电动势;图线与I轴交点表示路端电压为零,电路短路,交点坐标值即为短路电流,I=Er,即r=EI,可见图线的斜率的绝对值为电源的内阻.从坐标中可以看出图线1、2与U轴交于一点表明电动势E1=E2;图线1斜率比图线2斜率小,表明r1<r2;图线1与I轴交点坐标大于图线2与I轴交点坐标,表明I1>I2.可见A、C正确.两个电源电动势相等,内阻r1<r2,当电流变化量ΔI1=ΔI2时,ΔI1r1<ΔI2r2,即电源1内电压变化量小于电源2内电压变化量,所以电源2路端电压变化量大.D项正确.]
3.AD[图象与纵轴的交点,电流取值为0,此时为断路状态,截距即等于电源电动势,选项A对;但图象与横轴的交点处,电压等于5.0V,所以0.5A是路端电压为5.0V时的电流,而不是短路电流,所以B错;根据r=E-UI得:r=2Ω,所以C错;根据R=UI=5.40.3Ω=18Ω,选项D对.]
4.AC

测定电池的电动势和内阻


一名爱岗敬业的教师要充分考虑学生的理解性,高中教师要准备好教案,这是教师工作中的一部分。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐,使高中教师有一个简单易懂的教学思路。优秀有创意的高中教案要怎样写呢?以下是小编为大家收集的“测定电池的电动势和内阻”希望对您的工作和生活有所帮助。

选修3-1
第二章
2.9实验:测定电池的电动势和内阻
一、教材分析
“实验:测定电池的电动势和内阻”是人教版高中物理选修3-1第二章第九节的内容,它是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用,学生通过本节课的学习,既能巩固电学问题的分析思路,加深对闭合电路欧姆定律的理解,激发学生的学习兴趣,培养学生合作、探究、交流能力,具有很重要的实际意义。。
二、教学目标
一、知识与技能
1、理解闭合电路欧姆定律内容
2、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理,体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。
3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。
4、使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法,并通过设计电路和选择仪器,开阔思路,激发兴趣。
二、过程与方法
1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。
2、学会利用图线处理数据的方法。
三、情感态度与价值观
使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能,具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神,培养学生观察能力、思维能力和操作能力,提高学生对物理学习的动机和兴趣。

三、教学重点难点
重点:利用图线处理数据

难点:如何利用图线得到结论以及实验误差的分析
四、学情分析
1.知识基础分析:
①掌握了闭合电路欧姆定律,会利用该定律列式求解相关问题。
②掌握了电流表、电压表的使用方法。
2.学习能力分析:
①学生的观察、分析能力不断提高,能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。
②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。
五、教学方法
实验法,讲解法
六、课前准备
1.学生的学习准备:预习学案。
2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。3.教学环境的设计和布置:两人一组,实验室内教学。
七、课时安排:1课时
八、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
(二)情景引入、展示目标
回顾上节所学内容,引入新内容
教师:上堂课我们学习了闭合电路的欧姆定律,那么此定律文字怎么述?公式怎么写?
学生:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比,这就是闭合电路的欧姆定律。
提出问题:现在有一个干电池,要想测出其电动势和内电阻,你需要什么仪器,采用什么样的电路图,原理是什么?
学生讨论后,得到的大致答案为:由前面的闭合电路欧姆定律I=E/(r+R)可知E=I(R+r),或E=U+Ir,只需测出几组相应的数值便可得到,可以采用以下的电路图:
这几种方法均可测量,今天我们这节课选择用测量的这一种。
(三)合作探究、精讲点播
1.实验原理:闭合电路欧姆定律E=U+Ir
2.实验器材:
学生回答:测路端电压;测干路电流,即过电源的电流。需测量的是一节干电池,电动势约为1.5V,内电阻大约为零点几欧。
电流表、电压表及滑动变阻器的规格要根据实验的具体需要来确定,看看我们用到的电路图里面、各需测的是什么?
提出问题:选用电路图时,还可将接在外面,原则上也是可以的,那么我们在做实验时是否两个都可以,还是哪一个更好?为什么?
学生回答:两种方式测量都会带来误差。
采用图1示数准确示数偏小
采用图2示数准确示数偏小
选用哪种方式,要根据实际测量的需要确定,现在要想测出电源的内阻,如果采用图2方式,最后得到的结果相当于电源内阻与电流表内阻的总和,而两者相差又不太多,这样一来误差就会比较大,所以应采用图1的电路图。明确各仪器的规格:
电流表0~0.6A量程,电压表0~3V量程。
滑动变阻器0~50Ω。
此外,开关一个,导线若干。
3.数据处理:
原则上,利用两组数据便可得到结果,但这样做误差会比较大,为此,我们可以多测几组求平均,也可以将数据描在图上,利用图线解决问题。
明确:
①图线的纵坐标是路端电压,它反映的是:当电流I增大时,路端电压U将随之减小,U与I成线性关系,U=E—Ir。也就是说它所反映的是电源的性质,所以也叫电源的外特性曲线。
②电阻的伏安特性曲线中,U与I成正比,前提是R保持一定,而这里的U-I图线中,E、r不变,外电阻R改变,正是R的变化,才有I和U的变化。
实验中至少得到5组数据,画在图上拟合出一条直线。要求:使多数点落在直线上,并且分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等,这样,可使偶然误差得到部分抵消,从而提高精确度。
讨论:将图线延长,与横纵轴的交点各代表什么情况?
归纳:将图线两侧延长,分别交轴与A、B点。
A点意味着开路情况,它的纵轴截距就是电源电动势E。
说明:
①A、B两点均是无法用实验实际测到的,是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。
②由于r一般很小,得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确,可以将纵轴的坐标不从零开始,计算r时选取直线上相距较远的两点求得。
4.误差分析:
实验中的误差属于系统误差,请同学们进一步讨论,得到的数值是偏大还是偏小?(提示:利用图线及合理的推理)
可以请几位同学发言,最后得到结论。
因为电压表的分流作用
所以I真=I测+Iv
即(I真—I测)↑,
反映在图线上:
当U=0时,Iv→0I→I真
故r真>r测E真>E测
5.布置作业:
认真看书,写好实验报告。
(四)反思总结,当堂检测。
教师组织学生反思总结本节课的主要内容,并进行当堂检测。
设计意图:引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。(课堂实录)
(五)发导学案、布置预习。
九、板书设计
一、实验原理:
二、实验步骤:
三、数据处理:
计算:
图像:
四、误差分析:
十、教学反思:本节课重在数据处理、误差分析。

学校:临清三中学科:物理编写人:孙风武审稿人:盛淑贞
多用电表学案
课前预习学案
一、预习目标
学习测量电源电动势和内阻的方法,掌握科学测量的主要步骤。
二、预习内容
一、实验目的
测定电源的________________。
二、实验原理
1、图2.6-1中,电源电动势E、内电阻r,与路端电压U、电流I的关系可写为
E=______________。(1)
2、图2.6-2中,电源电动势E、内电阻r、电流I、电阻R的关系可写为
E=______________。(2)
3、图2.6-3中电源E、内电阻r、路端电压U、电阻R的关系可写为
E=______________。(3)
ErR
ErR
图2.6-2图2.6-3
实验原理1是本节课的重点。测出几组U,I数值,带入(1)式得到的方程两两组成方程组,可得到E,r值。这种方法误差较大。还可以多测出几组U,I值,然后在U-I坐标平面内描出各组U、I值所对应的点,然后通过这些点画一直线,如图2.6-4所示,直线与纵轴的的交点的纵坐标就是电池的电动势的大小,直线与横轴的交点的横坐标就是电池的短路电流Io=E/r,因此可求的内电阻r=E/Io。
三、实验器材
_________、__________、__________、__________、开关、
导线。
三、提出疑惑
同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中
疑惑点疑惑内容
课内探究学案
一、学习目标
学会科学处理实验数据的方法,有公式法和图像法。
学习重难点:图像法计算E、r。
二、学习过程
实验步骤
1.连接电路。如图2.6-1所示。电流表取0.6A量程,电压表oIoI/A
取3V量程,移动触头位置使连入电路中的有效阻值_______。图2.6-4
2.测几组(I,U)值。闭合电键,移动变阻器触头位置,使电流有明显示数,记下一组(I,U)值,断开电键。用同样方法,多次移动变阻器触头位置,记录多组(I,U)值,然后断开电键。
3.建立坐标系、描点。纵轴表示__________,横轴表示__________,取合适的标度,使所描坐标点分布绝大部分坐标纸,必要时纵坐标可以_________________。
4.据描出的坐标点作出U-I图像。应使图象尽量多的通过描出的点,不在图象上的点要尽量对称的分布于图线两侧,误差很大,应坚决舍弃。
5.测算电动势和内电阻。准确读出U-I图线与纵轴和横轴的交点坐标,并带入U=E-Ir中,算出E=?r=?
【典型例题】
用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r,所用的电路如图2.6-5所示,一位同学测得六组数据如下表中所示。
组别I(A)U(V)
10.121.37
20.201.32
30.311.24
40.321.18
50.501.10
60.571.05
(1)试根据这些数据在图2.6-6中作出U-I图线。
(2)根据图线得出电池的电动势E=____V,电池的内电阻r=________。
(3)若不作出图线,只选用其中两组U和I数据,可利用公式E=U1+I1r,E=U2+I2r算出E和r,这样做可能得出误差很大的结果,选用第______组和第______组的数据,求得E和r误差最大。
(三)反思总结
误差分析是难点

(四)当堂检测
1.在《测定电池的电动势和内电阻》的实验中,待测电池、开关和导线配合下列哪些仪器.可以达到测定目的()
A.一只电流表和一只滑动变阻器
B.一只电流表和一只电压表
C.一只电流表和一只电阻箱
D.一只电压表和一只电阻箱
2.下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法,其中既减小偶然误差,又直观、简便的方法是()
A.测出两组I,U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r中,即可求出E和r
B.多测几组I,U的数据,求出几组E,r,最后分别求出其平均值
C.测出多组I,U的数据,画出U—I图像,再根据图像求E,r
D.多测出几组I,U数据,分别求出I和U的平均值,用电压表测出开路时的路端电压即为电压势E,再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r
3.现有器材:量程为10.0mA、内阻约30-40的电流表一个,定值电阻R1=150,定值电阻R2=100,单刀单掷开关S,导线若干。要求利用这些器材测量一干电池(电动势约1.5V)的电动势。
(1)按要求在实物图上连线。
(2)用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为E=,式中各直接测得量的意义是:.
课后练习与提高
1.用电压表、电流表测定a、b两节干电池的电动势Ea、Eb和内电阻ra、rb时,画出的图线如图所示,则()

A、.EaEb,rarbB、EaEb,rarb
C、EaEb,rarbD、EaEb,rarb
2.在图所示的电路中,R1、R2为标准电阻,测定电源电动势和内电阻时,如果偶然误差可以忽略不计,则电动势的测量值______真实值,内电阻的测量值______真实值,测量误差产生的原因是______.

3.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:
①干电池E(电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0)
②电压表V(0~15V)
③电流表A(0~0.6A、内阻0.1)
④电流表G(满偏电流3mA、内阻Rg=10)
⑤滑动变阻器R1(0~10、10A)
⑥滑动变阻器R2(0~100、1A)
⑦定值电阻R3=990
⑧开关、导线若干
⑴为了方便且能较准确地进行测量,其中应选用的滑动变阻器是_________(填写字母代号);
⑵请在线框内画出你所设计的实验电路图,并在图中标上所选用器材的符号。
(3)上图为某一同学根据他设计的实验,绘出的I1—I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),由图线可求得被测电池的电动势E=_____V,内电阻r=_____。
4.在测定一节干电池(电动势约为1.5V,内阻约为2)的电动势和内阻的实验中,变阻器和电压表各有两个供选:A电压表量程为15V,B电压表量程为3V,A变阻器为(20,3A),B变阻器为(500,0.2A)。
电压表应该选_______(填A或B),这是因_______________________________________;
变阻器应该选_______(填A或B),这是因_______________________________________。
5.要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r(约几欧),提供下列器材:电压表V(量程3V,内阻1kΩ)、电压表V2(量程15V,内阻2kΩ)、电阻箱(0~9999Ω)、开关、导线若干。
某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示的电路,实验步骤如下:
(l)合上开关S,将电阻箱R阻值调到R1=10Ω,读得电压表的读数为U1
(2)将电阻箱R阻值调到R2=20Ω,读得电压表的读数为U2,由方程组U1=ε-U1r/R1、U2=ε-U2/R2解出ε、r
为了减少实验误差,上述实验在选择器材和实验步骤中,应做哪些改进?
6.测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω)。
器材:量程3V的理想电压表○V,量程0.5A的电流表○A(具有一定内阻),固定电阻R=4Ω,滑动变阻器R′,开关S,导线若干。
①画出实验电路原理图。图中各无件需用题目中给出的符号或字母标出。
②实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2。则可以求出E=,r=。(用I1,I2,U1,U2及R表示)

答案:当堂检测
1、CD2、C
3、(1)连图:左图只用R1接入电路;右图用R1和R2串联接入电路。
(2)R2I1是外电阻为R1时的电流,I2是外电阻为R1和R2串联时的电流
课后练习与提高
1、A
2、等于,大于电流表具有内电阻
3、⑴R1;⑵电路图如右图所示;
⑶1.47(1.46~1.48均可);0.83(0.81~0.85均可)
4、B,A电压表的量程过大,误差较大;A,B变阻器额定电流过小且调节不便。
5、应选用量程为3V的电压表.
改变电阻箱阻值R,读取若干个U的值,由I=U/R计算出电流的值,然后作出U-I图线,得到ε、r。
6、①实验电路原理图如图。

文章来源:http://m.jab88.com/j/70738.html

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