29实验：测定电池的电动势

1、Nice纳黒y测定电池的电动势精讲年级：高中 科目：物理 类型：同步 制作人：黄海辉知识点：测定电池的电动势、测定电池电动势和内阻的实验方案设计1伏安法：由E = U + Ir知，只要测出U、丨的两组数据，就可以列出两个关于 E、r的方程， 从而解出E、r,用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表，电路图如图1所示2安阻法：由E = IR + Ir可知，只要能得到的两组数据，列出关于 E、r的两个方程, 就能解出E、r，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图2所示图23伏阻法：由E= U + Rr知，如果能得到 U、R的两组数据，列出关于 E、r的两个方程，就 能解出E、

2、r,用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图3 所示.图3、实验操作与实验数据的处理1实验步骤(以伏安法为例)(1) 电流表用00.6 A量程，电压表用03 V量程，按实验原理图连接好电路把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值最大闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(11、Ui).用同样的方法测量几组I、U值.(4) 断开开关，整理好器材.(5) 处理数据，用公式法和图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻2. 实验数据的处理(1) 公式法依次记录的多组数据(一般6组)如表所示：实验序号i23456I/AIiI2I3I4I516U/VUiU2U3U4U

3、5U6分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出Ei、ri，E2、辽，E3、g，求出它们的平均值作为测量结果Ei+ E2+ E33ri+2+33(2) 图象法 根据多次测出的 U、丨值，作U I图象; 将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E; 横轴截距点(路端电压u=0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流e ；图线斜率的绝对值等于电池的内阻如图4 所示.3. 注意事项(1) 为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表(2) 实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放 电时内阻r的明显变化.（3）

4、当干电池的路端电压变化不很明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始如图5所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E,但图线与横轴交点不再是短路电流,内阻要在直线上取较远的两点用例1（1）应该选择的实验电路是图6中的（填“甲”或“乙”）.现有电流表（00.6 A）、开关和导线若干，以及以下器材：A. 电压表（015 V）B. 电压表（03 V）C. 滑动变阻器（050 Q）D. 滑动变阻器（0500 Q）实验中电压表应选用;滑动变阻器应选用.（选填相应器材前的字母）（3）某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图7的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点

5、，并画出U I图线.图7序号123456电压U(V)1.451.401.301.251.201.10电流1(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480(4) 根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势 E=V，内电阻r = Q.答案 甲 (2)B C(3)如图所示(4)1.50(1.49 1.51)0.83(0.81 0.85)解析(1)如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的 一部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大，用甲电路，误差来源于 电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小测量引起的误差小

6、，故选择甲电路图；(2)电源电动势为1.5 V，因此电压表量程选择3 V，故选B;为使电路中的电流能大范围调节，需选用全阻值小的滑动变阻器，故选C; (3)先描点，然后用平滑的直线连接，就得到电源的伏安特性曲线；(4)由闭合电路的欧姆定律得 U = E Ir,故U I图象的纵轴截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻，故E = 1.50 V ,r 0.83 Q.规律总蜡 选择仪器时注意掌握的原则1安全性原则，即一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流.2精确性原则，即要保证测量时读数精确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的，对欧姆表来讲尽量

7、让指针指在中值刻度附近3方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器控制电路时，电路的电压、电流的变化范围要尽可能大，以便获取多组测量值针对训练 小明利用如图8所示的实验装置测量一节干电池的电动势和内阻(1) 图中电流表的示数为 A.(2) 调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下:U/V1.451.361.271.161.06l/A0.120.200.280.360.44请根据表中的数据，在图9所示方格纸上作出 UI图线.lL7'iVH*SRI:”:!:，屮oBiHjraaaiai«!I:!；/AIS：图9由图线求得：电动势 E =V，内阻r = Q.(3)实

8、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）U I图象见解析1.60（1.581.62都算对）1.22（1.181.26都算对）（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）电流表使用的量程为00.6 A，所以电流表读数为0.44 A.描点连线得到U I图象，如图所示s£nllnrHBnnsn訝Kn B- nh-lii:=:Bi辄:?«Em«Hr根据E = U+ Ir，图象中纵轴截距表示电源的电动势，所以E = 1.60 V（1.58 V1.6

9、2 V都算对）,斜率为内阻，所以 r1.22 Q （1.18TI.26 0都算对）.（3）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大二、伏阻法和安阻法的实验原理和数据处理1. 伏阻法 （1）电路图：如图10所示实验原理：E= U + Rr （3）数据处理-U1E= U1+计算法：1,U2lE= U2+ 百1 1图象法：作出-1图象，如图11.U R由图象的斜率和截距求解.图112安阻法(1) 电路图：如图12所示(2) 实验原理：E= IR + Ir.(3) 数据处理计算法:E= I1R1+ 丨仃E= I2R2 + I2r1图象法：作出-R图象，如图13.由图象的斜率和截距求

10、解图13例2有一特殊电池，它的电动势约为 9V,内阻约为40 Q,已知该电池允许输出的最大电图1214甲所示电路进行实验,流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图图中电流表的内阻Ra = 5 Q, R为电阻箱，阻值范围0999.9 Q R0为定值电阻，对电源起保护作用图14(1)本实验中的R0应选(填字母)A.10 Q B.50Q C.150 Q D.500 Q(2) 该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S,调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势V，内阻r =Q.答案 (1)C104550 mA，即电路中电

11、阻解析(1)当电阻箱接入电路的阻值为零时，电路中的电流不能超过的最小值约为180 Q,除去电源内阻约为 40第图中电流表的内阻Ra = 5 Q, C选项最为合(2) 由 U 外=E Ir 得 l(Ro+ R+ Ra) = E Ir，变形得Ro+ rEr + RaE结合题图可得E = 10 V , r = 45 Q.精练年级：高中科目：物理 类型：同步知识点：难度：中等总题量：7题预估总时间：30min1.（多选）如图1所示，是根据某次测定电池的电动势和内阻的实验记录的数据作出的图象,A. 纵轴截距表示待测电池的电动势，即E = 3.0 VB. 横轴截距表示短路电流，即lo= 0.6 AC. 根

12、据r = £，计算出待测电池内阻为5 QD. 根据r=|晋计算出待测电池内阻为1 Q答案 AD解析由于纵坐标并非从零开始，故横轴截距不是短路电流，内阻|AU = 3.0 2.4 百=0.6 0Q= 1Q.U I坐标系中描出与每组2. （多选）用图象法计算电动势和内阻时，先要描点，就是在值对应的点，以下说法中正确的是 （）A. 这些点应当准确地分布在一条直线上，即U - I图线应通过每个点B. 这些点应当基本上在一条直线上，由于偶然误差不能避免，所以U - I图线不可能通过每一个占I 八、c不在U I图线上的点应当大致均衡地分布在图线两侧D.个别偏离直线太远的点，应当舍去答案 BCD解

13、析用描点法画图象时，应使这些点基本在一条直线上，不在直线上的点要大致均衡地分布在图线两侧，个别偏离直线太远的点是由于偶然误差造成的，应当舍去3在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路图2按图2甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来(2) 在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于 端(选填 “ A” 或“ B”).(3) 如图3是根据实验数据作出的 内阻r = Q.答案见解析图(2)B(3) 1.51.0解析(1)电路连接如图U I图象，由图可知，电源的电动势 E =(2)闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于由题图图象可知

14、，电源电动势为1.5 V,1.5 1.0 内阻 r =Q= 1.0 Q.0.54某同学在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5 Q勺保护电阻Ro,实验电路如图4甲所示.图4(1) 按图甲电路原理图将图乙实物连接起来；(2) 该同学按上述电路原理图正确连接好实验电路，合上开关S后，当滑动变阻器的滑动触头P由A端向B端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数几乎不变，直到当滑动触头 P滑至邻近B端时，电压表的示数急剧变化，出现上述情况的原因是该同学顺利完成实验， 测出的数据如下表所示.请你根据这些数据帮他在图5中画出U I图象，并由图得出电池的电动势E=V，内

15、阻r = Q;厂 Fr-LE 一-r FrLa.IL.Nikpl»Tnr-H 丄4. *+14-. lrr LrT-IT+亠丁r-irr-h a. 一T_-<- 亠 Tf -亠T+'- !-:->.- V L:J:-l/A0.100.170.230.30U/V1.201.000.800.60答案如图所示（2）滑动变阻器的总电阻太大（3）如图所示2.2U-1.10IJW脚t-+-m '-i-土丄丄味 hs-T JI ->1 一-! -I十亠丄丄斗4 -i-±±T-T丁 一1 N 4亍 M F 厂卡|十-111* i *_r 亠*i0

16、rH)"AO"301.480.5 5.在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材:A. 干电池E（电动势约为1.5 V，内阻小于1.0 Q）B. 电流表Ai（满偏电流3 mA，内阻ri= 10 Q）C. 电流表 A 2（00.6 A，内阻0.1 Q）D. 滑动变阻器 R1 （020 Q 10 A）E. 滑动变阻器 R2（0100傢10 A）F. 定值电阻 R3（990 Q）G. 开关和导线若干（1）为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是 .（填字母代号）请画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图如图6为某一同学根据他所设计的实验

17、绘出的11 12图线（h为A1的示数，12为A2的示数）,由图线可求得被测电池的电动势E=V，内阻r = Q.答案(1)D(2)图6(3)1.48(1.47 1.49 均可)0.756在图6中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法不正确的是 ()®Hi)I'A. 甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法B. 甲中R测R真，乙中 R测R真C. 甲中误差由电压表分流引起，为了减小误差，应使R? Rv，故此法测较小电阻好D. 乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R? Ra,故此法测较大电阻好答案 B解析题图甲叫做电流表的外接法，题图乙叫做电流表的内接法，A正确；题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由R =学可知，R测V R 真; R越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小电阻；题图乙由于电流表的分压，导致电压的测量值偏大 由R=学得R测R真，