高中物理人教版1第二章恒定電流第10節(jié)實(shí)驗(yàn)測定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻【省一等獎(jiǎng)】

測量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻【考綱要求】1、了解并掌握測定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理和實(shí)驗(yàn)方法。2、學(xué)習(xí)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。【自主學(xué)習(xí)】1．閉合電路歐姆定律的內(nèi)容？2．測定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原來就是閉合電路歐姆定律，對(duì)于一個(gè)給定的電池，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是一定的，由閉合電路歐姆定律可以寫出電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)電阻r與路端電壓U、電流I的關(guān)系式，為。根據(jù)這個(gè)關(guān)系式，你可以利用哪些實(shí)驗(yàn)器材來測定電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r？畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。3．根據(jù)閉合電路歐姆定律，可以寫出電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)電阻r與電路電流I、電路外電阻R的關(guān)系式，為。根據(jù)這個(gè)關(guān)系式，你可以利用哪些實(shí)驗(yàn)器材來測定電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r？畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。一、實(shí)驗(yàn)原理：由閉合電路的歐姆定律I＝E/（R＋r）可得：U＝E－Ir，式中E、r為電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，在電路中不隨外電阻的變化而改變。當(dāng)外電阻R變化時(shí)，路端電壓U及電路中的電流I將發(fā)生改變。如改變外電阻，求得n組U、I值，即可由公式法或圖象法求得E、r。二、實(shí)驗(yàn)器材：本實(shí)驗(yàn)需要的實(shí)驗(yàn)器材有。三、實(shí)驗(yàn)步驟：（1）確定電流表、電壓表的量程，按照電路原理圖把器材連接好。（2）把滑動(dòng)變阻器滑片移到電阻最的一端。（3）閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組電壓表和電流表的讀數(shù)，用同樣方法測量并記錄幾組I、U值。（4）斷開電鍵，整理好器材。（5）數(shù)據(jù)處理：在坐標(biāo)紙上作U－I圖，求出E、r四、注意事項(xiàng)：（1）實(shí)驗(yàn)電路圖：安培表和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)后與伏特表并聯(lián)。（2）安培表一般選0－0.（3）應(yīng)選用內(nèi)阻一些（用過一段時(shí)間）的干電池，在本實(shí)驗(yàn)中不要把電流調(diào)得過，每次讀完示數(shù)后立即斷電。（4）在畫U-I圖象時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上，或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不予考慮。這樣，就可以使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。（5）干電池內(nèi)阻較小時(shí)路端電壓U的變化也較小，即不會(huì)比電動(dòng)勢(shì)小很多。這時(shí)，在畫U-I圖線時(shí)，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始（橫坐標(biāo)I必須從零開始）。但這時(shí)圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是電流，不過直線斜率的大小照樣還是電源的。五、誤差分析：若不考慮伏特表分流，應(yīng)滿足方程；若考慮伏特表的分流，應(yīng)滿足方程當(dāng)外電路短路時(shí)，伏特表中無電流，上述兩種情況下短路電流相等．由于伏特表的分流，使安培表讀數(shù)小于電池輸出電流，而，隨著U的增大，增大．根據(jù)上述分析，在圖的U—I坐標(biāo)中作出實(shí)測圖線AB和修正后的圖線AB，由圖線可知：(1)，即電動(dòng)勢(shì)的測量值小于真實(shí)值．(2)AB的斜率小于AB的斜率，即【考點(diǎn)突破】典型例題1在做測量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)時(shí)，備有下列器材供選用：A．干電池一節(jié)（電動(dòng)勢(shì)約1．5V）B．直流電流表（量程0～0．6～3A，．0．6A擋內(nèi)阻0．10Ω，3A擋內(nèi)阻0．025Ω)C．直流電壓表(量程0～3～15V，3V擋內(nèi)阻5KΩ，15V擋內(nèi)阻25KΩ)D．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～15Ω，允許最大電流1AE．滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～1000Ω，允許最大電流0．5A)F．開關(guān)G．導(dǎo)線若干根H．電池夾(1)將按本實(shí)驗(yàn)要求選定的器材(系統(tǒng)誤差較小)，在下圖所示的實(shí)物圖上連線．圖9圖9在圖(1)所示位置，量程取0．6A擋時(shí)讀教為；量程取3A擋時(shí)讀數(shù)為．電壓表指針停在圖10（2)所示位置，量程取3V擋時(shí)讀數(shù)為；取量程為15V擋時(shí)讀數(shù)為(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，畫出的U-I，圖象如圖所示，可得待測電池的內(nèi)電阻r為．解析：本例是典型的U-I法測電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，且運(yùn)用圖象處理數(shù)據(jù)．(1)連接圖如圖所示．由于電路中的電壓為1．5V，電路中的電流不超過0．6A，因此，電壓表應(yīng)選0～3V量程，電流表應(yīng)選擇0～0．6A量程．為了使電流值可調(diào)范圍大一些，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇0～15Ω，為了減小誤差，采用電流表內(nèi)接法．(2)電流表讀數(shù)在0．6A擋時(shí)，I=0．280A，在3A擋時(shí)，I=1．40A，電壓表讀數(shù)在3V擋時(shí)，U=1．30V，在15V擋時(shí)，U=6．50V．(3)Ω反饋訓(xùn)練1在用電流表和電壓表測電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電流表和電壓表的內(nèi)阻分別為Ω和1kΩ。下面分別為實(shí)驗(yàn)原理圖及所需的器件圖。（1）試在右上圖中畫出連線，將器件按原理圖連接成實(shí)驗(yàn)電路。（2）一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見表.試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在下圖中畫出U-I圖線.根據(jù)圖象讀出電池的電動(dòng)勢(shì)E=

V，根據(jù)圖象求出電池內(nèi)阻r=

Ω．I(A)U(V)反饋訓(xùn)練2用一只電流表和一只電壓表測電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)電路有如圖所示的甲、乙兩種，采用甲圖測定E和r時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差主要是由于；采用乙圖測定E和r時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差主要是由于，為了減小上述系統(tǒng)誤差，當(dāng)r遠(yuǎn)小于RV時(shí)，應(yīng)采用電路?！究键c(diǎn)鞏固】1．在《測定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻》的實(shí)驗(yàn)中，待測電池、開關(guān)和導(dǎo)線配合下列哪些儀器，可以達(dá)到測定目的( )A.一只電流表和一只滑動(dòng)變阻器B.一只電流表和一只電壓表C.一只電流表和一只電阻箱D.一只電壓表和一只電阻箱2．下面給出多種用伏安法測電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理方法，其中既減小偶然誤差，又直觀、簡便的方法是（）A．測出兩組I，U的數(shù)據(jù)，代入方程組E=U1+I1r和E=U2+I2r中，即可求出E和rB．多測幾組I，U的數(shù)據(jù)，求出幾組E，r，最后分別求出其平均值C．測出多組I，U的數(shù)據(jù)，畫出U—I圖像，再根據(jù)圖像求E，rD．多測出幾組I，U數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出開路時(shí)的路端電壓即為電壓勢(shì)E，再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)電阻r3．用電壓表、電流表測定a、b兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)Ea、Eb和內(nèi)電阻ra、rb時(shí)，畫出的圖線如圖所示，則( )A、.Ea>Eb，ra>rb B、Ea>Eb，ra<rbC、Ea<Eb，ra>rb D、Ea<Eb，ra<rb４．在圖所示的電路中，R1、R2為標(biāo)準(zhǔn)電阻，測定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)，如果偶然誤差可以忽略不計(jì)，則電動(dòng)勢(shì)的測量值______真實(shí)值，內(nèi)電阻的測量值______真實(shí)值，測量誤差產(chǎn)生的原因是______．5．在測定一節(jié)干電池(電動(dòng)勢(shì)約為，內(nèi)阻約為2)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，變阻器和電壓表各有兩個(gè)供選：A電壓表量程為15V，B電壓表量程為3V，A變阻器為(20，3A)，B變阻器為(500，0.2A)。電壓表應(yīng)該選_______(填A(yù)或B)，這是因?yàn)開___________________________________；變阻器應(yīng)該選_______(填A(yù)或B)，這是因?yàn)開_________________________________。6．在測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材：①干電池E（電動(dòng)勢(shì)約為、內(nèi)電阻大約為）②電壓表V（0~15V）③電流表A（0~0.6A、內(nèi)阻）④電流表G（滿偏電流3mA、內(nèi)阻Rg=10）⑤滑動(dòng)變阻器R1（0~10、10A）⑥滑動(dòng)變阻器R2（0~100、1A）⑦定值電阻R3=990⑧開關(guān)、導(dǎo)線若干為了方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，其中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是_________（填寫字母代號(hào)）；⑵請(qǐng)?jiān)诰€框內(nèi)畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并在圖中標(biāo)上所選用器材的符號(hào)。(3)上圖為某一同學(xué)根據(jù)他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，繪出的I1—I2圖線（I1為電流表G的示數(shù)，I2為電流表A的示數(shù)），由圖線可求得被測電池的電動(dòng)勢(shì)E=_____V，內(nèi)電阻r=_____。7．將一銅片和一鋅片分別插入一個(gè)蘋果內(nèi)，就構(gòu)成了簡單的“水果電池”，其電動(dòng)勢(shì)約為V?？墒沁@種電池并不能點(diǎn)亮額定電壓為V、額定電流為0.3A的手電筒上的小燈泡，原因是流過小燈泡的電流太小了，實(shí)驗(yàn)測得不足3mA。為了較精確地測定該水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，提供的實(shí)驗(yàn)器材有：水果電池電流表A(量程0～3mA，內(nèi)阻約為Ω)電壓表V(量程0～V，內(nèi)阻約為3kΩ)滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～10Ω，額定電流為1A)滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～3kΩ，額定電流為1A)電鍵，導(dǎo)線若干(1)應(yīng)選中______（選填“a”或“b”）電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(2)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______(用器材代號(hào)表示)。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)，經(jīng)描點(diǎn)、連線得到水果電池的路端電壓隨電流變化的U－I圖象如圖所示，由圖可知，水果電池的電動(dòng)勢(shì)E＝______V，內(nèi)阻r＝________Ω。AhAhVh圖bAhVh圖a8．現(xiàn)有器材：量程為、內(nèi)阻約30-40的電流表一個(gè)，定值電阻R1=150，定值電阻R2=100，單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。要求利用中這些器材測量一干電池（電動(dòng)勢(shì)約）的電動(dòng)勢(shì)。（1）按要求在實(shí)物圖上連線。（2）用已知量和直接測得量表示的待測電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為E=，式中各直接測得量的意義是：

測量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻考點(diǎn)突破反饋訓(xùn)練1.（1）按照實(shí)物原理圖將實(shí)物連接如左下圖。（2）～；～Ω根據(jù)表格中U、I數(shù)據(jù)，在方格紙U-I坐標(biāo)上找點(diǎn)描跡如右下圖，連直線時(shí)第四組數(shù)據(jù)(0.32A,標(biāo)出的點(diǎn)應(yīng)該舍去不顧，然后將直線延長，交U軸于U1=（～也對(duì)），此即為電源電動(dòng)勢(shì)；交I軸于I=0.64A,注意此時(shí)U2=,由閉合電路歐姆定律得。測得（～也對(duì)）。2.采用甲圖時(shí)系統(tǒng)誤差主要是由于電壓表分流，這時(shí)電流表的示數(shù)比干路電流?。徊捎靡覉D時(shí)系統(tǒng)誤差主要是由于電流表分壓