选修3-1实验测定电池的电动势和内阻.ppt

实验测定电池的电动势和内阻 实验目的 1 测定电池的电动势和内阻 2 掌握用图像法求电动势和内阻 实验原理 1 实验依据闭合电路欧姆定律 2 实验电路 如图3 E和r的求解 由U E Ir 4 作图法处理数据 如图所示 1 图线与纵轴交点为E 2 图线的斜率绝对值表示r 实验器材 电池 被测电源 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线 坐标纸 铅笔 实验过程 一 实验步骤1 电流表用0 6A量程 电压表用3V量程 按实验电路图连接好电路 2 把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端 3 闭合开关 调节变阻器 使电流表有明显示数并记录一组数据 I1 U1 用同样方法测量几组I U值 填入表格中 4 断开开关 拆除电路 整理好器材 二 数据处理1 数据记录 设计表格 将测得的几组U I值填入表格中 方法二 用图像法处理数据在坐标纸上以路端电压U为纵轴 干路电流I为横轴建立U I坐标系 在坐标平面内描出各组 I U 值所对应的点 然后尽量多地通过这些点作一条直线 不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧 2 数据处理 方法一 列方程组求解电动势和内阻的大小 注意事项 1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻应大些 选用已使用过一段时间的干电池 2 要测出不少于6组的 I U 数据 且变化范围要大些 然后用方程组求解 并求平均值 3 为了使所画直线的斜率不太小 U I图线纵轴刻度可以不从零开始 但要注意此时图线和横轴的交点不再是短路电流 热点1对实验原理 数据处理的考查 典例1 2013 浙江高考 采用如图所示的电路 测定电池的电动势和内阻 1 除了选用照片中的部分器材外 A 还需要电压表B 还需要电流表C 还需要学生电源D 不再需要其他器材 2 测量所得数据如下 用作图法求得电池的内阻r 3 根据第5次所测得的实验数据 求得电流表内阻RA 标准解答 1 从照片中的部分器材可以看出没有电压表 所以还需要有电压表 2 建立U I坐标系 并将所得数据描点 连线作出电池的U I图线如图所示 图线的斜率大小为 故电池内阻为r 0 75 3 由I 可得 电流表内阻为答案 1 A 2 0 75 3 0 22 热点2利用电阻箱和电流表测量电池的电动势和内电阻 典例2 2013 中山模拟 小明要测定一电池的电动势E和内电阻r 实验器材有 一只DIS电流传感器 可视为理想电流表 测得的电流用I表示 一只电阻箱 阻值用R表示 一只开关和导线若干 该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据 1 小明设计该实验的原理表达式是 用E r I R表示 2 小明在闭合开关之前 应先将电阻箱阻值调至 选填 最大值 最小值 或 任意值 在实验过程中 将电阻箱调至图乙所示位置 则此时电阻箱接入电路的阻值为 3 小明根据实验采集到的数据作出如图丙所示的 R图像 则由图像求得该电池的电动势E V 内阻r 结果均保留两位有效数字 标准解答 1 在闭合电路中 E I R r几个量之间的关系是E I R r 2 为了整个电路的安全 开始电流要小 即电阻箱电阻调到最大值 题图乙电阻箱读数为25 3 根据E I R r 推出 再结合 R图像可知 图线的斜率为 截距为 解得E 6 0V 5 8 6 2均可 r 2 4 2 3 2 5均可 答案 1 E I R r 2 最大值25 3 6 0 5 8 6 2均可 2 4 2 3 2 5均可 双基题组 1 2013 福州模拟 某同学用电压表 电流表测量一节干电池的电动势和内阻 采用的电路图如图所示 实验操作正确 他记录了七组 U I 数据 关于数据的处理 下列操作正确的是 A 电压表的读数U的平均值等于电动势EB 任意取两组数据 代入方程E U1 I1r 求出E rC 画出U I图像 由图像求E rD 以上说法都正确 2 2013 中山模拟 某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内电阻 备有下列器材 待测电池 电动势约为1 5V 小于1 5V 电流表 量程3mA 电流表 量程0 6A 电压表 量程1 5V 电压表 量程3V 滑动变阻器 0 20 开关一个 导线若干 1 请选择实验中需要的器材 2 按电路图将实物 如图甲所示 连接起来 3 由实验数据作出的U I图像如图乙所示 由图像可求得电池电动势为V 内电阻为 解析 1 根据本实验的原理以及特点 所选器材是 2 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 3 电池的电动势是纵轴截距1 45V 内电阻 答案 1 2 如图所示 3 1 452 9 3 2013 杭州模拟 1 用电压表 电流表测量电池的电动势和内阻实验 采用的是下列电路图 2 某同学将和测得的数值逐一描绘在坐标纸上 再根据这些点分别画出了图线a与b 如图所示 你认为比较合理的是图线 选填 a 或 b 3 根据该图线得到电池电动势的大小是V 内阻是 结果保留两位小数 解析 1 测定电池的电动势及内电阻的实验中 原理是闭合电路的欧姆定律 电压表要测量路端电压 电流表要测量电路中的总电流 所以A B错误 为了使内电阻测量准确 电流表要相对滑动变阻器内接 所以C项错误 D项正确 2 描出点后应用直线把各点连接起来 所以选a 3 利用图像纵轴上的截距求得电动势为1 44V 图线的斜率绝对值为电池的内阻值 在0 86 0 99 之间 答案 1 D 2 a 3 1 44 1 43 1 46 0 91 0 86 0 99都正确 4 2013 珠海模拟 如图所示 在 测定电池的电动势和内电阻 的实验中 1 请你不改动已接导线 在图甲中把还需要连接的导线补上 2 闭合开关前 应使滑动变阻器滑片处在位置上 3 测得该电池的伏安特性曲线如图乙所示 则纵坐标表示的是该电路的电压 该电池的电动势为V 内电阻为 解析 1 电压表测路端电压 滑动变阻器采用限流接法 开关控制整个电路 实物图如图所示 2 闭合开关前 为安全起见 滑动变阻器滑片应处在阻值最大端 3 在U I图像上 纵坐标表示电池的路端电压 该图像与纵轴的交点表示电池电动势 故E 1 8V 斜率的绝对值表示电池内阻的大小 故r 2 答案 1 见解析图 2 阻值最大 3 路端1 82 高考题组 5 2012 重庆高考 某中学生课外科技活动小组利用铜片 锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池 他们测量这种电池的电动势E和内阻r 并探究电极间距对E和r的影响 实验器材如图所示 1 测量E和r的实验方案为 调节滑动变阻器 改变电源两端的电压U和流过电源的电流I 依据公式 利用测量数据作出U I图像 得出E和r 2 将电压表视为理想表 要求避免电流表分压作用对测量结果的影响 请在题图中用笔画线代替导线连接电路 3 实验中依次减小铜片与锌片的间距 分别得到相应果汁电池的U I图像如图中 a b c d 所示 由此可知 在该实验中 随电极间距的减小 电源电动势 选填 增大 减小 或 不变 电源内阻 选填 增大 减小 或 不变 曲线 c 对应的电源电动势E V 内阻r 当外电路总电阻为2500 时 该电源的输出功率P mW 均保留三位有效数字 解析 1 根据闭合电路的欧姆定律可知 电源路端电压U 电源电动势E 电流以及内电阻r这几个物理量之间的关系是U E Ir 2 为了避免电流的分压作用 电流表应该相对电源外接 也就是说 电压表要并联在电源两端 3 U I图像纵轴截距表示电源电动势 从图像上看 纵轴截距没有变化 因此电源的电动势不变 a b c d 的斜率依次增大 所以电源内电阻增大 对于图线 c 因为U E Ir 纵轴截距为0 975V 在 c 上取两点 斜率 k 478 所以电源电动势为0 975V 内电阻为478 外电阻R 2500 时 电路电流I 103mA 0 327mA 电源输出功率P I2R 0 3272 2500 10 6W 0 268mW 答案 1 U E Ir 2 如图 3 不变增大0 9754780 268 6 2012 福建高考 某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E 1 先直接用多用电表测定该电池电动势 在操作无误的情况下 多用电表表盘示数如图 其示数为V 2 然后 用电压表 电阻箱R 定值电阻R0 开关S 若干导线和该电池组成电路 测定该电池电动势 根据电路图 用笔画线代替导线 将实物图连接成完整电路 闭合开关S 调整电阻箱阻值R 读出电压表相应示数U 该学习小组测出大量数据 分析筛选出下表所示的R U数据 并计算出相应的与的值 请用表中数据在坐标纸上描点 并作出 图线 从图线中可求得E V 解析 1 选择中间标尺 10V量程最小刻度为0 2V 因此示数为V 9 4V 2 依电路图连接实物图如图所示 据表格数据描点所作图像如图所示 据闭合电路欧姆定律因此据图像纵坐标读数的倒数得E 10 0V 9 5 11 1V均可 答案 1 9 4 2 实物连线见解析 图线见解析 10 0 9 5 11 1均可 7 2010 广东高考 某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻 使用的器材还包括定值电阻 R0 5 一个 开关两个 导线若干 实验原理如图甲 1 在图乙的实物图中 已正确连接了部分电路 请完成余下电路的连接 2 请完成下列主要实验步骤 A 检查并调节电压表指针指零 调节电阻箱 示数如图丙所示 读得电阻值是 B 将开关S1闭合 开关S2断开 电压表的示数是1 49V C 将开关S2 电压表的示数是1 16V 断开开关S1 3 使用测得的数据 计算出干电池的内阻是 计算结果