试验测定电池的电动势和内电阻

1、实验 测定电池的电动势和内电阻244考点解读知识要点一、实验目的1用_合电路欧姆定律_测定电池的电动势和内电阻.2.进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解.3 .进一步熟练掌握，电压表和电流表的使用方法.二实验原理1.根据闭合电路欧姆定律E = U + Ir 可知，当外电路的电阻分别取R、艮时，有E=U+Ur和E=U+U_r可得出R1R2E= (I2UU 1U1) / (Ii-I 2)r= (U-Ui/(I i-I 2)可见，只要测岀电源在不同负载下的输岀 电压和输岀电流，就可以算岀电源的电动势和 内电阻.2 为减小误差，至少测出 6组U、I值，且 变化范围要大些，然后在 U-I图7-4-1中描点

2、作 图，由图线纵截距和斜率找出 E、r三、实验器材被测电池(干电池)、_电流表_、_电压表_、电阻箱等等._、电键和导线等.四、探究过程1. 确定电流表、电压表的量程，按 7-4-2所示电路把器材连接好，如图7-4-3所示.图 7-4-2图 7-4-3典型例题【例1】用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r，所用的电路如图7-4-4所示，一位同学 测得的6组数据如下表中所示.图 7-4-4錐别(A)IV (V)1a 12卢 1-3720.201.32-30.311.2440.32IK50.51)L )060. 57 ,1,05图 7-4-5(1)试根据这些数据在图7-4-6中作出U-I图线

3、U/N(2) 根据图线得出电池的电动势E =V根据图线得岀的电池内阻 r=Q .(3) 若不作出图线，只选用其中两组 U和I的数据，可利用公式 E=U +和E =12+丨22算出，这样做可能得岀误差很大的结果，选用第组和第 组数据，求得 E和r误差最大.解析：(I )图线如图7-4- 7所示.2. 把变阻器的滑动片移到一端使阻值达到 最大.3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明 显示数记录一组电流表和电压表的示数，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：用原理中方法计算或在 U I图中找出E、r .五、注意事项1. 本实验在电键S闭合前，变阻器滑片应 处于阻

4、值最大处.2. 要测出不少于6组|、U数据，且变化 范围要大些，用方程组求解时，要第 1、4为 一组，第2、5为一组，第3、6为一组，分 别解岀E、r值再取平均值.3. 画UI图线时，由于读数的偶然误差， 描岀的点不在一条直线上，在作图时应使图线 通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀 分布在直线的两侧，个另U偏离直线太远的点可 舍去，这样就可使偶然误差得到部分抵消，从 而提高精确度.4. 本实验由于干电池内阻较小， 路端电压U的变化也较小，这时画 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，而图

5、线与纵轴的截距仍为电动势E，图线斜率的绝对值仍为内阻r .六、误差分析1.测量电路存在系统误差I真=I测+ I V 实验中未考虑伏特表的分流影响.2用图像法求 E、r时存在偶然误差.3.本实验结果：E测v E真，r测v r真问题探究七、测定电源电动势和内电阻的其它方法1用一只电流表和两个定值电阻（或电阻箱）测量，其原理为：E=I1 （R+r），E=I2 （R+r）可求出E和r,此种方法E无偏差，而r偏 大.电路如图 7-4- 8示u/y图 7-4- 7（2）E = 1.45V , r = 0.70 Q（3）第3组和第4组数据作图线时应把个 别不合理的数据排除，由直线与纵轴的交点可读岀电 动势E

6、=1.45v，再读岀直线与横轴的交点的坐标（ U I ），连同得出的 E值代人E =U + Ir 中，得E -UI1.45-1.100.50选用第3组和第4组数据求得的 E和r误 差最大.不需要利用所给的6组数据分别进行计算，利用作图就可看出这一点选用这两组数据求E和 r，相当于过图中3和4两点作一直线，利用此直线求岀 E和r，而此直线与所画的直线偏离最大，实际上，第 4组数据不合理，已经排除.【例2】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 干电池（电动势约 1.5v，内阻小于1.0 Q ） 电流表（满偏电流 3mA内阻Rf10Q） 电流表（00.6A，内阻0.1 Q ） 滑

7、动变阻器 R（020。, 10A） 滑动变阻器 R（0100Q , 1A ） 定值电阻艮=990 开关、导线若干（1）为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）（2）请在线框内画岀你利用本题提供的器材所 设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图.2 用一只电压表和两个定值电阻（或电阻箱）测量，其原理为：E=U+ Uir/Ri, E= U2+ U2r/R2可求出E和r,此种方法E、r均偏小.电路如图7-4- 9 示.（例1、2针对练习1、2）（3）图7-4-1 4为某一同 学根据他所设计的实验绘岀的Ii-I 2图线（I i为电流表的示 数，|2为电流表的示数），由图 线可

8、求得被测电池的电动势E=1.电流表内接：图7-4- 10示，| 测v| 实,八、电流表内接和外接的选择V，内电阻r= Q解析：（1） R （2）电路图如图7-4-1 5U =U实，其U-I图线图7-4-11示，可明显看岀E 测v E,r 测 vr.图 7-4-15图 7-4-13（3）1.48 ； 0.8【例3】某同学用量程为15V的电压表连接如图 7-4-1 6所示的电路，实验步骤如下：（1）合上电键S，将电阻箱R阻值调到 R=1O Q，读得电压表的读数为 U .（2）将电阻箱 R阻值调到 R=20Q，读得电压 表的读数为 U.为了减少实验误差，上述实验在选择 器材的实验步骤中，应做哪些改进

9、？2 .电流表外接：图7-4-1 2 示，| 测=| 实，U测v U实，其U-I图线图7-4-13示，可明显看岀测=E, r 测 r.（例3针对练习3、4）图 7-4-16解析：由方程 5 =E -U 1 2 r、u2 =E -U2 rR1R2解得E、r，为了减小实验误差，应选量程小一 些的电压表，比如 3V的电压表，以减小测量误差， 另外应多测几组数据，求得多组电动势和内阻的值， 之后取平均值作为电动势和内阻的测量值，作为测量结果.单元达标A.电源内部产生电热较多的是甲电路中的电源B. R上产生的电热比 R上产生的电热多C. 电源做功较多的是乙电路中的电源D. 电源输出功率较大的是乙电路中的

10、电源3. 本实验正确的操作顺序应是A. 断开开关B. 按电路图连接电路C. 移动滑动变阻器的滑动触片，使电流表的读数足够大，记录一组电流、电压读数D. 把变阻器的滑动触片滑到一端，使电阻最大E. 闭合开关F. 再移动滑动变阻器的滑动触片，不断减小电阻，记录一组组电流、电压读数4 某实验小组用伏安法测两节干电池的电动势和内电阻，实验线路接成如图7-4- 18所示的情况，在合上开关S之前，此线路有三个主要错误 需要纠正，这三个错误的纠正是：图 7-4-18(1) (2) (3) 5 给你一个伏特表、一个电阻箱、电键及导线 等，如何根据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的 电动势和内电阻.(1) 画出

11、电路图(2) 实验过程中，将电阻箱拨到 45Q时，伏特 表读数为0.90V;若把电阻箱拨到图7-4- 19所示的 Q时、伏特表的读数如图 7-4- 2 0所示，是 V(3) 根据以上实验数据，可以算岀该节干电池的电动势 E= V1000X100图 7-4-19图 7-4-206 现有一阻值为10 1的定值电阻、一个开关、 若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度 但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实 验方案(已知电压表内阻很大，电压表量程大于电 源电动势，电源内阻约为几欧).要求(1 )画岀实验电路图(2) 简要写岀完成接线后的实验步骤(3) 写岀用测得的量，计算电源内阻的表达 式

12、r=7某电压表的内阻在 20kQ50kQ之间，为 了测定待测电压表的内阻，实验室提供下列可选用 的器材：待测电压表 V (量程3V)、电流表A(量 程200卩A )、电流表 A (量程5mA、电流表 A3(量程0.6A)、滑动变阻器R (最大阻值1k Q )、 电源E (电动势4V )、 电键K(1) 所提供的电流表中，应选用 .(2) 为了尽量减小误差要求测多组数据，试画岀符合要求的实验电路图.8 .要测量一块多用电表直流10 mA档的内阻Ra (约为400)，除此多用电表外，还有下列器 材：直流电源一个(电动势E约为1.5V，内阻可忽 略不计)，电阻一个(阻值 R约为150。)，电键一 个

13、，导线若干要求：(1) 写岀实验步骤(2) 给出RA的表达式.9. 要求测量由2节干电池串联而成的电池组的 电动势e和内阻r (约几欧)，提供下列器材：电压 表v (量程3V，内阻1kQ ).电压表V2 (量程15V， 内阻2k Q)、电阻箱(09999Q)、电键、导线若干.某同学用量程为 15 V的电压表连接成如图7-4-21所示的电路，实验步骤如下:图 7-4-21(1 )合上电键S，将电阻箱 R阻值调到R= 10 Q，读得电压表的读数为u .(2)将电阻箱 R阻值调到F2 = 20Q，读得电压 表的读数为 U2，由方程组 Ui=E-Ur/R1、U = E-U2/R2 解出E、r为了减少实

14、验误差，上述实验在选择器材和实验 步骤中，应做哪些改进？10. 用伏安法测量电阻阻值 R,并求出电阻率P 给定电压表（内阻约为 50kQ）、电流表（内阻 约为40Q ）、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻（约 为250Q ）及导线若干.（1 ）画出测量R的电路图.（2）图7-4-22中的6个点表示实验中测得的 6 组电流I、电压U的值，试写出根据此图求 R值的步 骤： .求出的电阻值R=.（保留3位有效数字）bliiihihuilihJiuiLiilIliiiLiiIiiii id度为，直径为.（4）由以上数据可求出p =.（保留3位有效数字）11. 实验室内有一电压表（mV，量程为150 mv

15、, 内阻约为150 Q，现要将其改装成量程为 10 mA的电 流表，并进行校准.为此实验室提供如下器材：干电 池E （电动势为1.5 V ），电阻箱 R,滑线变阻器R， 电流表（ （有1.5 mA，15 mA，与150 mA三个量程）及开关S.（1 ）对电表改装时必须知道电压表的内阻.可 用图7-4-25所示的电路测量电表 （V的内阻.在既不 损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中的 电流表（应选用的量程是 ，若合上S，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150（mv，电流表（的读数为1.05 mA，测电压表的内阻 Rmv为 （取三位有效数字）（2）在对改装成的电流表进行校准时，把（作为标

16、准电流表，画岀对改装成的电流表进行校准的电 路原理图（滑线变阻器作限流使用），图中各元件要 用题中给岀符号或字母标注.图中电阻箱的取值是 （取三位有效数字），电流表 应选用的 量程是图 7-4-23图 7-4-24（3）待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图7-4-23、图7-4-24所示.由图可知其长12. （06江苏13） （12分）现要按图7-4-26所示 的电路测量一节旧干电池的电动势 E （约1.5 V ）和 内阻r （约20 Q ），可供选择的器材如下：电流表A、A （量程0500卩A内阻约为500 Q），滑动变阻器R（阻值0100

17、Q，额定电流1.0 A），定值电阻R （阻值约为100 Q ），电阻箱R、R（阻值0999.9 Q ），开关、导线若干.由于现有电流表量程偏小，不能满足实验要求， 为此，先将电流表改装（扩大量程），然后再按图 7-4-29电路进行测量.（1）测量电流表A的内阻按图7-4-27电路测量A的内阻，以下给出了实 验中必要的操作.A. 断开SB. 闭合S、SC. 按图7-4-27连接线路，将滑动变阻器 R的滑 片调至最左端，艮调至最大D. 调节R2，使A的示数为|i,记录R2的值E. 断开S2，闭合S3F. 调节滑动变阻器 R,使A、A的指针偏转适中，记录A的示数11请按合理顺序排列实验步骤（填序号）：式 .b.请在虚线框内坐标中作岀定性图象（要求标明两个坐标轴所代表的物理量，用符号表示）.c .图中表示E,图中表示r.图 7-4-26图 7-4-27图 7-4-33（2） 将电流表A （较小量程）改装成电流表A （较大量程）如果（1）中测出A的内阻为468.0 Q ,现用 R将A改装成量程为20 mA的电流表A,应把R调 为Q与A并联，改装后电流表 A的内阻Ra为Q .（3）利用电流表 A电阻箱R,测电池的电动势 和内阻用电流表A、电阻箱艮及开关S按图7-4-26 所