高中物理 第二章 恒定电流 9.实验：测定电池的电动势和内阻学案 新人教A版选修3-1

1、2.9实验：测定电池的电动势和内阻同步学案要点导学1实验原理图1291（1）根据闭合电路欧姆定律，路端电压U=E-Ir，改变外电阻R，测得多组U、I，代入公式可求得多组E、r数值，取其平均值作为电池电动势和内电阻。实验原理如图1291所示。E rSR图1293VAE rSR图1292（2）由公式E=U+Ir可得E=IR+Ir，改变外电阻R可得到多组I、r，代入公式可得多组E、r的数值，取其平均值作为电池的电动势和内电阻。实验原理如图1292所示。（3）由公式E=U+Ir可得E=U+r，改变外电阻R可得到多组U、r，代入公式可得多组E、r的数值，取其平均值作为电池的电动势和内电阻。实验原理如图1

2、293所示。2实验方法图1294利用水果电池或选用已使用过一段时间的1号干电池做实验效果较好，因为它们的内阻较大。3数据处理公式U=E-Ir对于一定的电池来说E，r是常量，可将U、I看做一个一次函数的表达式，它的UI图象是一条直线；以I为横坐标，U为纵坐标，用测定的几组I、U值画出U-I图象，如图1294所示，直线跟纵轴的交点即为电动势E值，直线斜率的绝对值即为内电阻r的值。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(选用已使用过一段时间的1号干电池)。 （2）干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，故长时间放电不宜超过O.3 A，短时间放

3、电不宜超过0.5 A，因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。 （3）在画U-I图线时，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，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。 （4）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短路电流，不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。5误差分析（1）第一种实验电路（图1291即教材中图2.91）U=E-Ir中的I是通过电

4、源的电流，U是电源两端电压；本实验用图1291所示的电路是存在系统误差的，这是由于电压表分流IV，使电流表示数I测小于电池的输出电流I真。I真=I测+IV，而，U越大，IV越大，U趋于零时，IV也趋于零。它们的关系可用图1295表示，测量图线为AB，真实图线为A/B。由图线可以看出r和E的测量值都小于真实值，即r测r真，E测r真。（内阻测量误差非常大）AV图1296图1295IUIV1IV2E真E测U1U2I1I2ABA/【范例精析】例 用如图1298所示的电路来测量电池电动势和内电阻，根据测得的数据作出了如图1299所示的UI图，由图可知 （ ）A.电池电动势的测量值是1.40VB.电池内阻

5、的测量值是3.50C.外电路发生短路时的电流为0.40AI/AU/V1.401.201.000I/0.4图1299D.电压表的示数为1.20V时电流表的示数I/=0.20AAV图1298解析 由全电路欧姆定律U=E-Ir知当I=0时，U=E。UI直线的斜率表示电源的内阻，则U轴的电压刻度不是从零开始的，UI图线的横截距不再表示U=O时的短路电流，而是表示路端电压1V时的干路电流是0.4A, 因为，从图中易知，所以I/=0.2A 正确选项是A、D。拓展 本题主要考查测电动势和内阻实验中UI图象的意义，同时考查学生由图象提取信息的能力。解题的关键是要理解开路电压就是电动势，图线斜率的绝对值是内电阻

6、。理解测量电动势和内电阻的原理和方法，掌握全电路欧姆定律公式U=E-Ir的应用，是解决这类问题的关键，又如：利用电流表和电压表测一节干电池的电动势E和内电阻r，电路如图12910所示，图中R1为粗调滑动变阻器，R2为微调滑动变阻器，实验中得到的四组数据如表中所示：I/mA50.075.0100.0150.0U/V1.351.351.201.05AV图12910E，rSR1R2（1）表中数据经处理后，可以确定电动势E=_V，内阻r=_.（2）现有滑动变阻器：A（10，1A），B （500，0.5A）, C（500，0.1A）,那么在本实验中，滑动变阻器R1应选用_,R2应选用_. 提示：第二组数

7、据有明显偏差，舍去不用。参考答案：1.5；3 B；A图12911能力训练1某同学用电压表和电流表测量电源电动势,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数,并多次重复,画出的U-I图线如图12911所示,则该电源的电动势E=_V.内阻r=_. 2用伏安法测定电池电动势和内电阻的实验时，有下列实验步骤：A打开电键，切断电路B恰当选择实验器材，按电路原理图连好电路C调节滑动变阻器的滑片，减小接入电路的电阻，记录一组电流表和电压表的示数D把滑动变阻器的滑片滑至一端，使接入电路的电阻最大F逐次减小滑动变阻器接入电路的电阻，记录多组电流表和电压表的示数E闭合电键接通电路把以上步骤的序号按合理的顺序填写在横

8、线上：_. 3要测定一节干电池的电动势和内阻，除电池、导线、开关外，可采用下列哪组仪器进行 （ ）A1只电流表、1只电阻箱B1只电压表、1只定值电阻C1只电流表，1只滑动变阻器D1只电流表、1只电压表和1只滑动变阻器4如图所示,用电压表和电流表测量电池的电动势和内电阻有两种电路.（1）如果采用甲电路,测得的电动势E比真实值_,内电阻的的测量值比真实值_;如果选用乙电路进行测量,则电动势的测量值比真实值_,内电阻的测量值比真实值_。（以上填“相同”、“偏大”或“偏小”) (2）由于一般电池的内电阻较小(比电压表小得多,与电流表内阻差不多),因此为了使测量结果比较准确,应该选用图_所示的电路.5利

9、用如图12912电路可以测出电源电动势和内阻。当滑动变阻器的滑动触点在某一位置时，电流表和电压表的读数分别是0.2A和1.98V.把变阻器的滑动触点移到另一个位置时,电流表和电压表的读数分别是0.40A和1.96V.求电源的电动势和内阻. 图12912U/VI/A图129136某同学做测量电池电动势和内阻的实验时，测得数据如下：I（A）0.150.250.350.450.55U（V）1.301.201.100.950.85（1）依此数据，在坐标图12913中作出UI图线（2）实验中测得电池电动势E=_；内阻r=_. 素质提高8(2001年上海)要求测量由两节干电池组成的电池组的电动势E和内阻r（约几欧姆），提供下列器材：电压表V1(量程3V，内阻1k)、电压表V2(量程15V，内阻2 k)、电阻箱(O一9999)、电键、导线若干。 某同学用量程为15V的电压表连接成如图1291