物理课件：《实验：电池电动势和内阻的测量》PPT精品课件

1、3实验：电池电动势和内阻的测量第十二章 电能 能量守恒定律1.掌握伏安法测量电池电动势和内阻的原理，会选用实验器材正确 连接电路并进行实验数据处理.2.理解“伏阻法”“安阻法”测量电池电动势和内阻的原理，掌握 其数据处理方法.学习目标内容索引NEIRONGSUOYIN技能储备精析典题随堂演练课时对点练一、实验思路方法1“伏安法”(1)如图1所示，由E 知，改变外电路的阻值可测出多组 、 的值，通过图像可求出E、r的值.(2)器材：电池、开关、滑动变阻器、 、 .技能储备UIrUI电流表电压表图1图2图3方法2“安阻法”(1)如图2所示，由E 知，改变电阻箱的阻值，测出多组 、 的值，通过图像就

2、可求出E、r的值.(2)器材：电池、开关、 、 .方法3“伏阻法”(1)如图3所示，由EUr知，改变电阻箱的阻值，测出多组 、 的值，通过图像就可求出E、r的值.(2)器材：电池、开关、 、 .IRIrIR电阻箱电流表电阻箱电压表UR二、物理量的测量选用方法1测量电动势和内阻，在方法1中需要测量 和_两个物理量.而仅测两组U、I数据，联立解方程得E和r，误差可能较大，应该多次测量，并对数据处理，才能减小误差.所以应该使用_改变外电路电阻，进行多次测量.路端电压U电流I滑动变阻器三、数据分析1.计算法：由EU1I1r，E 可解得 .可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的 .U2I2r平

3、均值2.作图法：(1)以U为纵坐标，I为横坐标，建立平面直角坐标系，根据几组U、I测量数据，在坐标系中描点，作UI图像.(2)将图线两侧延长，纵轴截距点是断路的路端电压，它的数值就是_；横轴截距点是路端电压U0时的电流，它的数值就是_.电源电动势E(3)图线斜率的绝对值为 ，即 ，如图4所示.电源的内阻r图4短路电流I短 r_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_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，防止干电池因大电流放电时间过长导致内阻r发生明显变化.(3)当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像，纵轴起点可不从零

4、开始.纵轴单位可取得小一些.如图5所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的 ，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r 求出.图5较大电动势E图64.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作UI图像时描点不准确.(2)系统误差：主要原因是电压表的 作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流 一些.U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越分流偏小大，将测量结果与真实情况在UI坐标系中表示出来，如图6所示，可以得到E测 E真，r测 r真.精析典题一、伏安法测电动势和内阻例1(2020福建莆田第一中学高二期末)某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给

5、的其他器材有：A.电压表V：03 V15 VB.电流表A：00.6 A3 AC.滑动变阻器R1：(20 ，1 A)D.滑动变阻器R2：(1 000 ，0.1 A)E.电阻箱R(0999.9 )F.开关和导线若干图7(1)实验中电压表应选用的量程为_(选填“03 V”或“015 V”)，电流表应选用的量程为_(选填“00.6 A”或“03 A”)，滑动变阻器应选用_(选填字母代号“R1”或“R2”)；03 V00.6 AR1解析由题图丙可知，电流小于0.6 A，故电流表应选用的量程为00.6 A；而电池的电动势约为1.5 V，故电压表应选用的量程为03 V；为了调节方便并能减小误差，故滑动变阻器

6、应选用R1.(2)根据实验要求在图7甲虚线框中画出电路图，并补充连接实物电路图乙；答案见解析图(a)见解析图(b)解析对照电路原理图，连接实物图.(3)测出几组电流、电压的数值，并画出图像如图丙所示，由图像知该电池的电动势E_ V，内电阻r_ .1.52.5解析UI图像的纵轴截距表示电池的电动势，故该电池的电动势E1.5 V；斜率的绝对值表示电源的内电阻，例2(2020安庆市期末)用图8所示电路测量一节蓄电池的电动势和内阻(电动势约为2 V，内阻很小)，为防止滑动变阻器电阻过小导致电流过大而损坏器材，电路中用了一个保护电阻R0，除蓄电池、滑动变阻器、开关、导线外，可供使用的器材还有：A.电流表

7、A1(量程0.6 A，内阻很小)B.电流表A2(量程3 A，内阻很小)C.电压表(量程3 V，内阻很大)D.定值电阻(阻值1 ，额定功率5 W)E.定值电阻(阻值10 ，额定功率10 W)图8(1)实验中电流表应选取_，保护电阻应选取_.(填器材前面的选项)BD解析若电流表量程选3 A，为了便于读数(应使指针半偏及以上)，电流需在1.5 A以上.若电流在1.5 A以下，变化范围太小，不利于滑动变阻器操作，所以电流表应选B.若定值电阻的阻值选10 ，此电流值为电流表量程的 ，不利于精确读数，故定值电阻只能选D.(2)某同学选用器材进行了实验，他调整滑动变阻器共测得了5组电流、电压的数据，如下表.

8、请在图9中作出电源的路端电压U随电流I变化的图像.图9电流表读数I/A1.721.350.980.630.34电压表读数U/V0.160.570.951.351.65答案如图所示解析描出5个点后，用一条直线来“拟合”描出的点.图9(3)结合图像求出蓄电池的电动势为_ V，内阻为_ .(结果均保留二位有效数字)2.0(1.92.1均可)0.087(0.0820.092均可)解析由图线与纵坐标的交点可知：E2.0 V所以r0.087 .二、伏阻法测电动势和内阻1.电路图：如图10所示3.数据处理图10由图像的斜率和截距求解.图11例3为了测量由两节干电池组成的电源的电动势和内电阻，某同学设计了如图

9、12甲所示的实验电路，其中R为电阻箱，R05 为保护电阻.(1)按照图甲所示的电路图，将图乙所示的实物连接成实验电路.图12答案如图所示2.91.1代入数据解得E2.9 V，r1.1 .三、安阻法测电动势和内阻1.电路图：如图13所示.2.实验原理：EIRIr.3.数据处理图13由图像的斜率和截距求解.图14例4一同学测量某干电池的电动势和内阻.(1)如图15所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处_；_.图15开关未断开电阻箱阻值为零解析在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全.R/8

10、.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A16.75.95.34.53.8图16由图像可计算出该干电池的电动势为_V(结果保留三位有效数字)；内阻为_(结果保留两位有效数字).答案见解析图1.37(1.341.40均可)1.2(1.01.4均可)解析根据闭合电路欧姆定律，得EI(Rr)描点连线后图像如图所示.根据图像可知r1.2 .图像的斜率为电动势E，1.(伏安法测电动势和内阻)(2020鸡泽县期末)利用如图17所示的电路测定一节干电池的电动势和内电阻，要求尽量减小实验误差.供选择的器材有：A.电流表A(00.6 A) B.电压表V1(03 V)C.电压表

11、V2(015 V)D.滑动变阻器R1(020 )E.滑动变阻器R2(0200 )F.定值电阻R01 G.开关一个，导线若干随堂演练123图17(1)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)BD解析一节干电池的电动势约为1.5 V，故电压表选择B，为了调节方便并能减小误差，故滑动变阻器应该选择D.123(2)某位同学记录了6组数据，对应的点已经标在图18坐标纸上，并根据所画图线可得出干电池的电动势E_ V，内电阻r_.(结果均保留两位有效数字)1.50.14图18解析电源的UI图像如图所示，由于UI图像与纵轴的截距为电动势，故干电池的电动势E1.5 V，图像斜率的绝对值

12、为|k|rR0，所以r|k|R00.14 .1232.(安阻法测电动势和内阻)某学习小组设计了如图19甲所示的电路测量电源电动势E和内阻r.实验器材有：待测电源，电流表A(量程为0.6 A，内阻不计)，电阻箱R，开关S，导线若干.闭合S，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应电流I，由测得的数据绘出了如图乙所示的 R图线，则电源电动势E_ V，内阻r_.1.53.0图19123解得：E1.5 V；解得：r3.0 .1233.(伏阻法测电动势和内阻)某研究小组收集了两个电学元件：电阻R0(约为2 k)和手机中的锂电池(电动势E标称值为3.7 V，允许最大放电电流为100 mA).实验室备有如

13、下器材：A.电压表V(量程3 V，电阻RV约为4.0 k)B.电流表A1(量程100 mA，电阻RA1约为5 )C.电流表A2(量程2 mA，电阻RA2约为50 )D.滑动变阻器R1(040 ，额定电流1 A)E.电阻箱R2(0999.9 )F.开关S一只、导线若干123(1)为了测定电阻R0的阻值，小明设计了一电路，与其对应的实物图如图20，图中的电流表A应选_(选填“A1”或“A2”)，请将实物连线补充完整.图20A2答案实物连线如图所示123图211.利用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小实验误差.基础对点练课时对点练1234567图1(1)应该选择的实验电路是图1

14、中的_(填“甲”或“乙”).甲1234567解析如果用乙电路，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，故选择甲电路图；(2)现有开关和导线若干，以及以下器材：A.电流表(00.6 A)B.电流表(03 A)C.电压表(015 V)D.电压表(03 V)E.滑动变阻器(010 )F.滑动变阻器(0500 )实验中电流表应选用_；电压表应选用_；滑动变阻器应选用_.(选填相应器材前的字母)1234567ADE123

15、4567解析电源电动势约为1.5 V，因此电压表量程选择03 V，故选D；为使电流表有较大角度的偏转，需选用全阻值小的滑动变阻器，故选E；此时电路中最小电流I A0.15 A，因此电流表量程选择00.6 A，故选A.2.(2020天津卷)某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确.电压表(量程03 V，内阻约为3 k)电流表(量程00.6 A，内阻约为1 )滑动变阻器(020 ，额定电流1 A)待测电池组(电动势约为3 V，内阻约为1 )开关、导线若干(1)该小组连接的实物电路如图2所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是_.1234567

16、图25解析按原电路测量，测得的电源内阻包含了电流表的内阻(电流表内接法)，导致测量结果偏大.导线5一端接电压表正极，另一端应接电流表正极或电源正极.1234567(2)改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的_(填“a”或者“b”)端.1234567a解析为保护电路，在闭合开关前，电路总电阻应最大，滑片应置于滑动变阻器的a端.(3)实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显.为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5 的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出UI图像，如图3所示.根据图像可

17、知，电池组的电动势为_ V，内阻为_ .(结果均保留两位有效数字)图32.90.8012345671234567解析根据闭合电路的欧姆定律，串联R05 的电阻后，有EIrIR0U，得UE(rR0)I，故电源内阻r0.80 .3.某一充电宝的产品参数见下表.假设充电宝就是跟蓄电池和干电池一样的可移动直流电源.某同学想测量该充电宝在充满电后的电动势和内阻，他剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为负极，其余两根导线空置不用.实验室还提供了如下器材：A.量程是3.0 A，内阻约为0.2 的电流表B.量程是6 V，内阻约为6 k的电压表C.量程是15 V，内阻约为30

18、 k的电压表D.阻值为01 k，额定电流为0.5 A的滑动变阻器E.阻值为010 ，额定电流为3 A的滑动变阻器1234567F.阻值为2.5 的定值电阻G.阻值为20 的定值电阻H.开关一个，导线若干1234567型号PB20重量约449 g锂电池容量20 000 mAh兼容性大部分智能手机和平板电脑颜色白色充满电时间约12 h尺寸158 mm81 mm22.8 mm输入输出(1)实验中滑动变阻器应选用_；电压表应选_.(选填相应器材前的字母)EB1234567(2)根据所给器材，该同学设计了如图4所示的电路，其中R0应选择_，它在电路中的作用是_.图4F防止滑动变阻器调节过度导致短路，保护

19、电路1234567(3)该同学记录的8组数据，如下表所示，请在图5所示的坐标纸上画出该充电宝的UI图线.由图线可知该充电宝的电动势E _ V，内电阻r_ .(结果保留2位有效数字)次数12345678I/A0.170.310.660.931.181.371.631.89U/V5.055.035.004.974.944.934.904.86图55.070.11答案UI图线如图所示(4)如果用该充电宝给一款电池容量标明为2 000 mAh的手机充电，下列说法正确的是_.A.理论上手机电池充满电有2 000 C的电荷量B.理论上手机电池充满电有7 200 C的电荷量C.如果该手机使用时电流为100

20、mA，理论上充电宝满电可以保证手机使用20 h1234567B1234567解析理论上电池充满电后的电荷量QIt2 0001033 600 C7 200 C，如果该手机使用时电流为100 mA，理论上充电宝充满电可以保证手机使用 h200 h，故选项B正确，A、C错误.4.小聪和小明收集了手机的锂电池(电动势E的标称值为3.4 V)，并设计了如图6甲所示的电路图测量锂电池的电动势E和内阻r.图6(1)小聪的实验操作是：闭合开关S.调整电阻箱R0的阻值为R1时，读出电压表的示数为U1；调整电阻箱的阻值为R2时，读出电压表的示数为U2.根据小聪测出的数据可求得该电池的电动势，其表达式为E_；123

21、4567123456712345673.30.2512345675.为了测量电池的电动势和内阻(电动势约为1.5 V、内阻约为1.0 )，备用的实验器材如下：量程为03 mA、内阻为10 的电流表A1，量程为00.6 A、内阻为0.1 的电流表A2，滑动变阻器R1(020 ，10 A)，滑动变阻器R2(0200 ，1 A)，定值电阻R0(990 )，开关和导线若干.图71234567(1)为了完成本实验且能精确地测量电池的电动势和内阻，请在虚线框内画出所设计的电路图，为了便于操作，滑动变阻器选用_；答案如图所示R11234567解析电流表A1和定值电阻R0组成的电压表量程为0.0031 000

22、 V3 V，电池的电动势约为1.5 V，所以应将电流表A1改装成电压表，又因为电池的内阻较小，滑动变阻器应采用限流式接法，所以选用滑动变阻器R1较为方便.1234567(2)该小组同学通过分析选择了合适的测量电路，读出了多组实验数据，其中电流表A1的读数为I1、电流表A2的读数为I2，现用I1为纵轴、I2为横轴建立坐标系，将测量的数据描点连线如图7所示，通过计算可知该电池的电动势为_ V，内阻为_.(结果保留两位有效数字)12345671.48(1.471.49均可)0.80(0.780.82均可)1234567解析根据实验原理可知电流表A1的读数乘以(10990) 即为电路的路端电压，所以图线在纵轴上的截距乘以(10990) 等于电源的电动势，可得E1.481031 000 V1.48 V；由闭合电路欧姆定律可得EI1(10 990 )(I1I2)r，从图线上取两点可得电池的内阻6.(2020四川成都市高三第二次诊断性检测)要测定一节干电池(电动势约1.5 V，内阻约0.5 ，放电电流不允许超过0.6 A)的电动势和内电阻，要求测量结果尽量准确.提供的器材有：A.电流表A1：挡位1(03 A，内阻约0.05 )，挡位2(00.6 A，内阻