高考电动试题的分类与鉴赏_电动势论文

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测定电源电动势的原理是闭合电路欧姆定律。从这一原理出发,根据所给的测量仪器,各类考试中出现多种不同的方法,本文结合例题做分析说明。

一、伏安法

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解析 伏安法测电源的电动势和内阻有两种接法,电流表内接与外接。由题意可知,电流表有一定的内阻且未知。另有一个已知的固定电阻,串联在干路上可以减小电流,保护电流表。所以实验电路原理图如图1所示,又根据闭合电路欧姆定律有:

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图1

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二、伏阻法

例2 (2001年上海物理卷考题)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(量程3V,电阻1kΩ),电压表(量程15V,内阻2kΩ),电阻箱(0~9999Ω),电键,导线若干。某同学用量程为15V的电压表连接如图2所示电路,实验步骤如下:

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图2

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(1)按要求在图3和图4两实物图上连线。

(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:______。

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图5

解析 本题提供了两只定值电阻及开关、导线等,要求测量电池的电动势。这是一个设计性实验,方案是多种多样,但最简单的一种方案是:根据闭合电路欧姆定律,首先将电阻串联时的电流。

说明 此题实质上与用“电阻箱、电流表”测电动势和内阻的原理相同。如图6所示,改变电阻箱的阻值,记录R与I,应用求出E、r,为了准确,可多测几组数据,求E与r各自的平均值。

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图6

四、伏伏法

例4 (1986年全国物理卷考题)有两只伏特表A和B,量程已知,内阻不知等于多少。另有一干电池,它的内阻不能忽略,但不知等于多少,只用这两只伏特表,电键和一些连接导线,能通过测量计算出这个电池的电动势(已知电动势不超出伏特表的量程,干电池不许拆开)。

(1)画出你测量时所用的电路图

(2)以测得的量作为已知量,导出计算电动势的表达式。

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图7

解析 本题着重考查学生灵活运用全电路欧姆定律解决实际问题的能力,其关键是把伏特表A、B当成两个定值电阻,同时又能测量电压,考生须借助这些条件设计出两个电路:一是将两表串联接在电池两端,如图7(a)所示,测得;二是将B表(或A表)单独接在电池两端,如图7(b)所示,再测量得

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五、安安法

例5 (湖北省2005年重点中学模拟考题)现需要测一个内阻较大的电源的电动势和内阻,只有两块电流表。假设两电流表的量程总略大于所在回路的电流,试说明是如何量出电源的电动势和内阻的?

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图8

解析 测量电路如图8所示,对图(a),闭合开关,测得的示数为,此时有:

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