高中物理人教版1第二章恒定电流第10节实验测定电池的电动势和内阻【省一等奖】

测量电池的电动势和内阻【考纲要求】1、了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。2、学习用图象法处理实验数据。【自主学习】1．闭合电路欧姆定律的内容？2．测定电源的电动势和内阻的实验原来就是闭合电路欧姆定律，对于一个给定的电池，电动势和内阻是一定的，由闭合电路欧姆定律可以写出电源电动势E、内电阻r与路端电压U、电流I的关系式，为。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。3．根据闭合电路欧姆定律，可以写出电源电动势E、内电阻r与电路电流I、电路外电阻R的关系式，为。根据这个关系式，你可以利用哪些实验器材来测定电源的电动势E和内电阻r？画出实验电路图。一、实验原理：由闭合电路的欧姆定律I＝E/（R＋r）可得：U＝E－Ir，式中E、r为电源电动势和内电阻，在电路中不随外电阻的变化而改变。当外电阻R变化时，路端电压U及电路中的电流I将发生改变。如改变外电阻，求得n组U、I值，即可由公式法或图象法求得E、r。二、实验器材：本实验需要的实验器材有。三、实验步骤：（1）确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好。（2）把滑动变阻器滑片移到电阻最的一端。（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用同样方法测量并记录几组I、U值。（4）断开电键，整理好器材。（5）数据处理：在坐标纸上作U－I图，求出E、r四、注意事项：（1）实验电路图：安培表和滑动变阻器串联后与伏特表并联。（2）安培表一般选0－0.（3）应选用内阻一些（用过一段时间）的干电池，在本实验中不要把电流调得过，每次读完示数后立即断电。（4）在画U-I图象时，要使较多的点落在这条直线上，或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可以使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。（5）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图线时，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）。但这时图线和横轴的交点不再是电流，不过直线斜率的大小照样还是电源的。五、误差分析：若不考虑伏特表分流，应满足方程；若考虑伏特表的分流，应满足方程当外电路短路时，伏特表中无电流，上述两种情况下短路电流相等．由于伏特表的分流，使安培表读数小于电池输出电流，而，随着U的增大，增大．根据上述分析，在图的U—I坐标中作出实测图线AB和修正后的图线AB，由图线可知：(1)，即电动势的测量值小于真实值．(2)AB的斜率小于AB的斜率，即【考点突破】典型例题1在做测量干电池的电动势和内电阻的实验时，备有下列器材供选用：A．干电池一节（电动势约1．5V）B．直流电流表（量程0～0．6～3A，．0．6A挡内阻0．10Ω，3A挡内阻0．025Ω)C．直流电压表(量程0～3～15V，3V挡内阻5KΩ，15V挡内阻25KΩ)D．滑动变阻器(阻值范围0～15Ω，允许最大电流1AE．滑动变阻器(阻值范围0～1000Ω，允许最大电流0．5A)F．开关G．导线若干根H．电池夹(1)将按本实验要求选定的器材(系统误差较小)，在下图所示的实物图上连线．图9图9在图(1)所示位置，量程取0．6A挡时读教为；量程取3A挡时读数为．电压表指针停在图10（2)所示位置，量程取3V挡时读数为；取量程为15V挡时读数为(3)根据实验记录，画出的U-I，图象如图所示，可得待测电池的内电阻r为．解析：本例是典型的U-I法测电源电动势和内电阻，且运用图象处理数据．(1)连接图如图所示．由于电路中的电压为1．5V，电路中的电流不超过0．6A，因此，电压表应选0～3V量程，电流表应选择0～0．6A量程．为了使电流值可调范围大一些，滑动变阻器应选择0～15Ω，为了减小误差，采用电流表内接法．(2)电流表读数在0．6A挡时，I=0．280A，在3A挡时，I=1．40A，电压表读数在3V挡时，U=1．30V，在15V挡时，U=6．50V．(3)Ω反馈训练1在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为Ω和1kΩ。下面分别为实验原理图及所需的器件图。（1）试在右上图中画出连线，将器件按原理图连接成实验电路。（2）一位同学记录的6组数据见表.试根据这些数据在下图中画出U-I图线.根据图象读出电池的电动势E=

V，根据图象求出电池内阻r=

Ω．I(A)U(V)反馈训练2用一只电流表和一只电压表测电池电动势和内电阻的实验电路有如图所示的甲、乙两种，采用甲图测定E和r时产生的系统误差主要是由于；采用乙图测定E和r时产生的系统误差主要是由于，为了减小上述系统误差，当r远小于RV时，应采用电路。【考点巩固】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rB．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，rD．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r3．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、.Ea>Eb，ra>rb B、Ea>Eb，ra<rbC、Ea<Eb，ra>rb D、Ea<Eb，ra<rb４．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______．5．在测定一节干电池(电动势约为，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)，这是因为____________________________________；变阻器应该选_______(填A或B)，这是因为__________________________________。6．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、内电阻大约为）②电压表V（0~15V）③电流表A（0~0.6A、内阻）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=990⑧开关、导线若干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=_____。7．将一铜片和一锌片分别插入一个苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为V。可是这种电池并不能点亮额定电压为V、额定电流为0.3A的手电筒上的小灯泡，原因是流过小灯泡的电流太小了，实验测得不足3mA。为了较精确地测定该水果电池的电动势和内阻，提供的实验器材有：水果电池电流表A(量程0～3mA，内阻约为Ω)电压表V(量程0～V，内阻约为3kΩ)滑动变阻器R1(阻值0～10Ω，额定电流为1A)滑动变阻器R2(阻值0～3kΩ，额定电流为1A)电键，导线若干(1)应选中______（选填“a”或“b”）电路图进行实验。(2)实验中滑动变阻器应选用______(用器材代号表示)。(3)根据实验记录的数据，经描点、连线得到水果电池的路端电压随电流变化的U－I图象如图所示，由图可知，水果电池的电动势E＝______V，内阻r＝________Ω。AhAhVh图bAhVh图a8．现有器材：量程为、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。要求利用中这些器材测量一干电池（电动势约）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：

测量电池的电动势和内阻考点突破反馈训练1.（1）按照实物原理图将实物连接如左下图。（2）～；～Ω根据表格中U、I数据，在方格纸U-I坐标上找点描迹如右下图，连直线时第四组数据(0.32A,标出的点应该舍去不顾，然后将直线延长，交U轴于U1=（～也对），此即为电源电动势；交I轴于I=0.64A,注意此时U2=,由闭合电路欧姆定律得。测得（～也对）。2.采用甲图时系统误差主要是由于电压表分流，这时电流表的示数比干路电流小；采用乙图时系统误差主要是由于电流表分压