浙江专用高中物理第二章恒定电流2_10实验：测定电池的电动势及内阻学案新人教版.docx

第10节实验：测定电池的电动势及内阻研究学考明确要求知识内容实验：测定电池的电动势和内阻考试要求学考基本要求1.知道伏安法测定电池电动势、内电阻的原理和电路图。2会用伏安法测定电池的电动势和内电阻。3会利用UI图象求出电池的电动势和内电阻。发展要求1.领会利用图象求电池电动势、内电阻的优点。2了解测定电池电动势和内电阻的其他方法。说明不要求分析测量电池的电动势和内电阻实验的误差。基 础 梳 理1实验方案图1(1)伏安法：由EUIr知，只要测出U、I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。图2(2)安阻法：由EIRIr可知，只要能得到I、R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3(3)伏阻法：由EUr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、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。2实验步骤图4(1)电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按实验原理图连接好电路。(2)把滑动变阻器滑片移到使其阻值最大的一端。(3)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(I、U)。用同样的方法测量几组I、U值，填入表格。次数123456I(A)U(V)(4)断开开关，整理器材。3数据处理(1)公式法：把测量的几组数据分别代入EUIr中，然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对E、r分别求平均值作为测量结果。(2)图象法以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点；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；图5如图5所示：a图线与纵轴交点为E。b图线与横轴交点为I短。c图线的斜率表示r|。4注意事项(1)为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表。(2)电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电电流不宜超过0.3 A，短时间放电电流不宜超过0.5 A。因此实验中不宜 将I调得过大，读电表的示数时要快，每次读完后应立即断电。(3)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。图6如图6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r|求出。(4)为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围要大一些，计算E、r时，U1和U2、I1和I2的差值要大一些。(5)用伏安法测电动势E和内电阻r时，可以设计成两种电路。图7如图7所示，在实验中我们选择甲图的原因有：依据闭合电路的欧姆定律EUIr，在实验中需要测路端电压U和通过电源中的电流I，可以看出，甲图中由于电压表的分流作用，使电流表测得的不是真实的通过电源的电流，乙图中由于电流表的分压作用，电压表测得的不是真实的路端电压，这两个电路都存在系统误差，由于电流表的电阻和电源的内阻差不多大，故电流表的分压作用不能忽略，所以选用甲图。(6)仪器的选择电流表量程的选择：量程要大于电源允许通过的最大电流，对于电池来讲允许通过的最大电流是0.5 A，故需要选00.6 A。电压表量程的选择：量程要大于电源电动势，对一节干电池来讲，在大于1.5 V的情况下电压表量程越小越好。滑动变阻器的选择：滑动变阻器的最大电阻为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可。典 例 精 析在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中。(1)备有如下器材A干电池1节B滑动变阻器(020 )C滑动变阻器(01 k)D电压表(03 V)E电流表(00.6 A)F电流表(03 A)G开关、导线若干其中滑动变阻器应选_，电流表应选_。(只填器材前的序号)(2)为了最大限度的减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图。 (3)某同学根据实验数据画出的UI图象如图8所示，由图象可得电池的电动势为_ V，内电阻为_ 。图8解析(1)滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可，故滑动变阻器应选B。(也可以从便于调节的角度来分析，应该选择阻值较小的滑动变阻器。)电流表的量程要大于电源允许通过的电流，对于电池来讲允许通过的最大电流一般是0.5 A，故需要选择00.6 A，所以电流表应选E。(2)电路图如图所示。(3)由UI图象可知：纵截距为1.5 V，故电池的电动势为1.5 V；内电阻r 1 。答案(1)BE(2)见解析(3)1.51本题的解题关键是看清楚横截距是路端电压为0.9 V时的电流，不是短路电流，因此不能用r求内阻，只能用r计算电池的内阻r。当然在求解时最后从所给的数据中选择两组严格在线上的数据进行计算，不然读数误差太大。即 学 即 练某实验小组利用如图9所示电路测定一节电池的电动势和内阻，备有下列器材：图9待测电池，电动势约为1.5 V(小于1.5 V)电流表，量程0.6 A电压表，量程1.5 V滑动变阻器，020 开关一个，导线若干(1)按电路图将实物(如图10甲所示)连接起来。(2)小组由实验数据作出的UI图象如图乙所示，由图象可求得电池电动势为_V，内阻为_。图10解析(1)根据电路图连接实物图时，一定要看清电路的结构，滑动变阻器的接线柱所在的位置，注意导线不能交叉。(2)电池的电动势是纵轴截距1.45 V，内阻r 2.9 。答案(1)如图所示(2)1.452.91.在测量电源电动势和内阻的实验中，某同学根据实验数据，作出了正确UI图象，如图11所示，其中图线斜率绝对值的物理含义是()图11A短路电流 B电源内阻C电源电动势 D全电路电阻解析由测量电源电动势和内阻的实验所作出的UI图象，图线斜率的绝对值表示电源的内阻。答案B2在测定电池的电动势和内阻的实验中，通常有三种测定方案，即“伏安法”、“电流表电阻箱法”、“电压表电阻箱法”。下面所给出的四种电路中，能完成此实验的是()解析选项A中的电流表被短路，是错误的；选项B中的电流表、电压表均与滑动变阻器的滑片左边部分线圈并联，电压表不是测的路端电压，是错误的；选项C中的电路可以测出路端电压U，而外电路电阻可由电阻箱读出，利用I就可以计算出电流I，得出U和I，就能测定电池的电动势和内阻；选项D中的电路只能测出电路的电流值，无法测出路端电压值或者外电路的电阻值，所以测不出电池的电动势和内阻。选项C正确。答案C3某研究性学习小组利用如图12甲所示电路测量电源的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如图乙所示的R图线，其中R为电阻箱的读数，I为电流表的读数，由此可以得到电源电动势E和内阻r分别是()甲乙图12AE3.0 V，r0.8 BE6.0 V，r0.8 CE1.5 V，r0.9 DE4.5 V，r1 解析根据闭合电路欧姆定律有I，所以Rr，可见，题图乙所示的R图线的斜率大小表示电源电动势E，图线的纵截距表示r，所以E3.0 V，r0.8 。答案A4(20184月金华十校联考)在“测定电池的电动势和内电阻”实验中。(1)某同学用多用电表粗测一节干电池的电动势，选择开关应置于合适位置，下列符合要求的是_。(2)该同学根据图13甲中的电路图将实验仪器连接成如图乙所示的实验电路，a、b、c、d四条导线中，其中有一条导线连接错误，则该导线是_。(3)该同学利用正确的电路测得多组电流、电压值，并根据实验数据得到如图丙所示的UI图线，由此可知该电池的电动