高中物理测定电池的电动势和内阻

1、第二章第二章 恒定电流恒定电流10.实验：测定电池的电动势和内阻实验：测定电池的电动势和内阻 第二章第二章 恒定电流恒定电流 实验目的实验目的测定电池的电动势和内阻测定电池的电动势和内阻1掌握实验电路、实验的原理及实验的方法掌握实验电路、实验的原理及实验的方法2学会用图象法处理实验数据学会用图象法处理实验数据 实验原理实验原理根据闭合电路欧姆定律的不同表达形式，可以采用下面根据闭合电路欧姆定律的不同表达形式，可以采用下面几种不同的方法测几种不同的方法测E和和r.第二章第二章 恒定电流恒定电流1.由由EUIr知，只要测出知，只要测出U、I的两组数据，就可以列的两组数据，就可以列出两个关于出两个关

2、于E、r的方程，从而解出的方程，从而解出E、r，因此用电压表、电，因此用电压表、电流表加上一个可变电阻就能测流表加上一个可变电阻就能测E、r，电路图如右图所示，电路图如右图所示2由由EIRIr知，只要能得到知，只要能得到I、R的两组数据，列出的两组数据，列出关于关于E、r的两个方程，从中解出的两个方程，从中解出E、r，用的器材有电源、开，用的器材有电源、开关、电阻箱、电流表，电路图如图甲所示关、电阻箱、电流表，电路图如图甲所示第二章第二章 恒定电流恒定电流第二章第二章 恒定电流恒定电流 实验器材实验器材方案一方案一待测电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、待测电池、电压表、电流表、滑动变阻器

3、、开关、导线若干导线若干方案二方案二 待测电池、电流表、电阻箱、开关、导线若干待测电池、电流表、电阻箱、开关、导线若干方案三方案三 待测电池、电压表、电阻箱、开关、导线若干待测电池、电压表、电阻箱、开关、导线若干第二章第二章 恒定电流恒定电流 实验步骤实验步骤(以方案一为例以方案一为例)1电流表用电流表用0.6 A量程，电压表用量程，电压表用3 V量程按右图连接好量程按右图连接好电路电路2把滑动变阻器滑片移到使电阻最大的一端把滑动变阻器滑片移到使电阻最大的一端3闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据记录一组数据(I、U)，填入下面的

4、表格，填入下面的表格，第二章第二章 恒定电流恒定电流用同样的方法测量几组用同样的方法测量几组I，U值，填入表格值，填入表格4.断开开关，整理好器材断开开关，整理好器材次数次数123456I(A)U(V)第二章第二章 恒定电流恒定电流 数据处理数据处理依据以上实验步骤测得数据，可以用以下两种方法得到依据以上实验步骤测得数据，可以用以下两种方法得到结果结果1求平均值法求平均值法利用测得的利用测得的U、I值，求出值，求出E、r利用：利用：EU1I1r，EU2I2r求出求出E1、r1；利用：利用：EU3I3r，EU4I4r求出求出E2、r2；第二章第二章 恒定电流恒定电流利用：利用：EU5I5r、EU

5、6I6r求出求出E3、r3；算出它们的平均值算出它们的平均值第二章第二章 恒定电流恒定电流2图象法图象法(1)以以I为横坐标，为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几为纵坐标建立直角坐标系，根据几组组I、U的测量数据在坐标系中描点；的测量数据在坐标系中描点；(2)用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧；不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧；第二章第二章 恒定电流恒定电流【特别提醒】【特别提醒】如果实验中选用电池的内阻较小，则如果实验中选用电池的内阻较小，则U的变化较小，此时坐标图中的数据点呈

6、下图甲所示的状况，的变化较小，此时坐标图中的数据点呈下图甲所示的状况，下面大部分空间得不到利用，为此可使坐标轴不从零开始如下面大部分空间得不到利用，为此可使坐标轴不从零开始如下图乙所示，把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小下图乙所示，把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小些些第二章第二章 恒定电流恒定电流 误差分析误差分析1偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作作UI图象时描点不很准确图象时描点不很准确2系统误差：系统误差来源于未计入电压表的分流，系统误差：系统误差来源于未计入电压表的分流，近似地将电流表的示数看作干路电流，实际上电流表的示

7、数近似地将电流表的示数看作干路电流，实际上电流表的示数比干路电流略小，如下图甲所示如果由实验得到的数据作比干路电流略小，如下图甲所示如果由实验得到的数据作出如下图乙中实线出如下图乙中实线(a)所示的图象，那么考虑到电压表的分流所示的图象，那么考虑到电压表的分流后，得到的后，得到的UI图象应是下图乙中的虚线图象应是下图乙中的虚线(b)由此可见，由此可见，按甲图所示的实验电路测出的电源电动势按甲图所示的实验电路测出的电源电动势E测测E真真，电源内，电源内阻阻r测测r真真第二章第二章 恒定电流恒定电流甲乙甲乙第二章第二章 恒定电流恒定电流【特别提醒】【特别提醒】 (1)外电路短路时，上图甲所示的实验

8、外电路短路时，上图甲所示的实验电路中，电流表的示数电路中，电流表的示数(即干路电流的测量值即干路电流的测量值)I测测等于干路电等于干路电流的真实值，所以乙图中流的真实值，所以乙图中(a)、(b)两图线交于短路电流处两图线交于短路电流处(2)当路端电压当路端电压(即电压表示数即电压表示数)为为U1时，由于电流表示数时，由于电流表示数I1测测小于干路电流小于干路电流I1真真，所以，所以(a)、(b)两图线出现了如乙图所示两图线出现了如乙图所示的差异的差异.第二章第二章 恒定电流恒定电流第二章第二章 恒定电流恒定电流为了测定干电池的电动势和内阻，现有下列器材：为了测定干电池的电动势和内阻，现有下列器

9、材：A6.3 V蓄电池；蓄电池；B干电池一节；干电池一节；C电压表电压表V(03 V15 V，内阻约为，内阻约为3 k，15 k)D电流表电流表A(00.6 A3 A，内阻约为，内阻约为10 ，2 )；E电流表电流表G(满偏电流满偏电流3 mA，内阻，内阻Rg10 )；F变压器；变压器；第二章第二章 恒定电流恒定电流G滑动变阻器滑动变阻器(020 )；H滑动变阻器滑动变阻器(01 000 )；I电阻箱电阻箱(09 999 )；J开关、导线开关、导线(1)用电流表和电压表测量干电池的电动势和内阻，应选用电流表和电压表测量干电池的电动势和内阻，应选用的变阻器是用的变阻器是_(用代号回答用代号回答)

10、(2)根据实验要求，用笔画线代替导线在下图上连线根据实验要求，用笔画线代替导线在下图上连线第二章第二章 恒定电流恒定电流(3)某次实验记录如下表：某次实验记录如下表：根据表中数据在下面坐标图上画出根据表中数据在下面坐标图上画出UI图线由图可求图线由图可求得得E_V，r_.实验次数实验次数12345电流表示数电流表示数/A0.240.500.701.101.50电压表示数电压表示数/V1.301.100.950.600.30第二章第二章 恒定电流恒定电流(4)用你设计的电路做实验，测得的电动势与电池电动势用你设计的电路做实验，测得的电动势与电池电动势的真实值相比的真实值相比_(填填“偏大偏大”、

11、“偏小偏小”或或“相等相等”)；测得的内阻与电池内阻的真实值相比测得的内阻与电池内阻的真实值相比_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“相等相等”)(5)如果实验中电压表坏了，选用其他器材进行实验，请如果实验中电压表坏了，选用其他器材进行实验，请画出相应的电路图画出相应的电路图第二章第二章 恒定电流恒定电流解析：解析：(1)滑动变阻器作限流用，电路中的电流应较大，滑动变阻器作限流用，电路中的电流应较大，故滑动变阻器用阻值小的即可满足实验要求，故变阻器选故滑动变阻器用阻值小的即可满足实验要求，故变阻器选G.(2)如图如图(a)所示所示(3)描点作图如图描点作图如图(b)，图线与纵轴的交点即为电源

12、的电，图线与纵轴的交点即为电源的电动势动势E1.50 V第二章第二章 恒定电流恒定电流答案：答案：(1)G(2)见解析图见解析图(a)(3)见解析图见解析图(b)1.500.80(4)偏小偏小偏小偏小(5)见解析图见解析图(c)第二章第二章 恒定电流恒定电流某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池该同学想测量一下这个电池的电动势学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻和内电阻r，但是从实验室，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为最大阻值为999.9 ，可当标，可当标准电阻用准电阻用)、一只电流表、一只电流表(量程

13、量程Ig0.6 A，内阻，内阻rg0.1 )和若和若干导线干导线第二章第二章 恒定电流恒定电流(1)请根据测定电动势请根据测定电动势E和内电阻和内电阻r的要求，设计下图甲的要求，设计下图甲中器件的连接方式，画线把它们连接起来中器件的连接方式，画线把它们连接起来第二章第二章 恒定电流恒定电流第二章第二章 恒定电流恒定电流(3)在图丙上把描绘出的坐标点连成图线在图丙上把描绘出的坐标点连成图线(4)根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势根据图丙描绘出的图线可得出这个电池的电动势E_ V，内电阻，内电阻r_ .丙丙 第二章第二章 恒定电流恒定电流第二章第二章 恒定电流恒定电流第二章第二章 恒定电流

14、恒定电流答案：答案：(1)见图见图(2)见图见图(3)见图见图第二章第二章 恒定电流恒定电流第二章第二章 恒定电流恒定电流1欲测定电池的电动势和内阻，除待测电池、开关和欲测定电池的电动势和内阻，除待测电池、开关和导线外，配合下列哪些仪器，可以达到实验目的导线外，配合下列哪些仪器，可以达到实验目的()A一只电压表和一个电阻箱一只电压表和一个电阻箱B一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器C一只电流表和一个电阻箱一只电流表和一个电阻箱D一只电流表和一个滑动变阻器一只电流表和一个滑动变阻器答案：答案：ABC第二章第二章 恒定电流恒定电流2(2011温州高二检测温州

15、高二检测)测定电源的电动势和内电阻的测定电源的电动势和内电阻的实验电路和实验电路和UI图象如下，回答下列问题：图象如下，回答下列问题：(1)如上图甲所示，在闭合开关之前为防止电流表过载，如上图甲所示，在闭合开关之前为防止电流表过载，滑动变阻器的滑动触头滑动变阻器的滑动触头P应放在应放在_端端(2)图乙是根据实验数据画出的图乙是根据实验数据画出的U I图象由此可知被图象由此可知被测电源的电动势测电源的电动势E_ V，内电阻，内电阻r_ .答案：答案：(1)a(2)1.51第二章第二章 恒定电流恒定电流3为了测定一节干电池的电动势和内阻，在下图给出为了测定一节干电池的电动势和内阻，在下图给出两种实

16、验电路图，由于一般电池的内阻较小两种实验电路图，由于一般电池的内阻较小(比电压表的内比电压表的内阻小得多，与电流表的内阻相差不多阻小得多，与电流表的内阻相差不多)所以为使测量结果所以为使测量结果比较准确，应选用图比较准确，应选用图_所示的电路所示的电路第二章第二章 恒定电流恒定电流若实验台上备有下列实验器材：若实验台上备有下列实验器材：A电流表电流表(00.6 A)B电流表电流表(03 A)C电压表电压表(03 V)D电压表电压表(015 V)E滑动变阻器滑动变阻器(1 750 ，0.3 A)F滑动变阻器滑动变阻器(10 ，2 A)G开关开关H导线导线应该选用的器材是应该选用的器材是_(填字母

17、序号填字母序号)第二章第二章 恒定电流恒定电流解析：解析：通过电池的电流不能太大通过电池的电流不能太大(1 A以下以下)，故电流表，故电流表选选A，由电源电动势可以知道电压表应选，由电源电动势可以知道电压表应选C，滑动变阻器，滑动变阻器E电电流太小，电阻太大，使用不方便，故选流太小，电阻太大，使用不方便，故选F.答案：答案：甲甲ACFGH第二章第二章 恒定电流恒定电流4有两只电压表和，量程已知，电阻未知另有一干有两只电压表和，量程已知，电阻未知另有一干电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少，其电动势数值电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少，其电动势数值不超出电压表的量程，干电池不许拆开现给你

18、上述两只电不超出电压表的量程，干电池不许拆开现给你上述两只电压表、一个开关压表、一个开关S和若干导线，请设计一个测量上述干电池和若干导线，请设计一个测量上述干电池电动势电动势E的实验方案的实验方案(1)画出测量电路图画出测量电路图(2)实验中应测定的物理量是：实验中应测定的物理量是：_(3)以测得的物理量为已知量，导出计算干电池电动势的以测得的物理量为已知量，导出计算干电池电动势的公式公式E_.第二章第二章 恒定电流恒定电流第二章第二章 恒定电流恒定电流5给你一个电压表、一个电阻箱、开关及导线等，根给你一个电压表、一个电阻箱、开关及导线等，根据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻据闭

19、合电路欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻(1)画出电路图画出电路图(2)实验过程中，将电阻箱拨到实验过程中，将电阻箱拨到45 时，电压表读数为时，电压表读数为0.90 V；若将电阻箱拨到如图甲所示的；若将电阻箱拨到如图甲所示的_ 时，电压时，电压表的读数如图乙所示，是表的读数如图乙所示，是_ V.第二章第二章 恒定电流恒定电流(3)根据以上实验数据，可以算出该节干电池的电动势根据以上实验数据，可以算出该节干电池的电动势E_ V.第二章第二章 恒定电流恒定电流解析：解析：测量电池的电动势和内阻，要依据闭合电路的测量电池的电动势和内阻，要依据闭合电路的欧姆定律欧姆定律EUIr，想办法测出，想办

20、法测出U、I，只有电压表，可以，只有电压表，可以结合电阻箱的阻值求出电流，两次列方程便可求解结合电阻箱的阻值求出电流，两次列方程便可求解第二章第二章 恒定电流恒定电流6如下图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内如下图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短阻电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用除电池、开关和起保护作用除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：导线外，可供使用的实验器材还有：(a)电流表电流表(量程量程0.6 A、3 A)；(b)电压表电压表(量程量程3

21、 V、15 V)；(c)定值电阻定值电阻(阻值阻值1 、额定功率、额定功率5 W)；(d)定值电阻定值电阻(阻值阻值10 、额定功率、额定功率10 W)；(e)滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围010 、额定电流、额定电流2 A)(f)滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围0100 、额定电流、额定电流1 A)第二章第二章 恒定电流恒定电流那么那么(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择要正确完成实验，电压表的量程应选择_ V，电流表的量程应选择电流表的量程应选择_ A；R0应选择应选择_ 的定的定值电阻，值电阻，R应选择阻值范围是应选择阻值范围是_ 的滑动变阻器的滑动变阻器(2)引起该实

22、验系统误差的主要原因是引起该实验系统误差的主要原因是_答案：答案：(1)30.61010(2)电压表的分流电压表的分流第二章第二章 恒定电流恒定电流7(2010江苏单科江苏单科)在测量电源的电动势和内阻的实验在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表中，由于所用电压表(视为理想电压表视为理想电压表)的量程较小，某同学的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路设计了如图所示的实物电路第二章第二章 恒定电流恒定电流(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到实验时，应先将电阻箱的电阻调到_(选填选填“最大值最大值”、“最小值最小值”或或“任意值任意值”)(2)改变电阻箱的阻值改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值