第二章第十一节实验测定电池的电动势和内阻

1、10实验：测定电池的电动势和内阻知识内容测定电池的电动势和内阻考试属性必考课时要求1知道伏安法测定电动势、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U 1图象求出电池的电动势和内电阻知识探究、测定电池电动势和内阻的实验方案设计1伏安法：由E= U + Ir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12. 安阻法：由E = IR+ Ir可知，只要能得到的两组数据，列出关于 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E、r的两个方程,2所示.

2、图23 伏阻法：由E= U + Rr知，如果能得到 U、R的两组数据，列出关于就能解出E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图E、r的两个方程,3所示.二、实验操作与实验数据的处理1 .实验步骤（以伏安法为例）(1) 电流表用00.6 A量程，电压表用03 V量程，按实验原理图连接好电路.把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值最大.(li、Ui).用同样的(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 方法测量几组I、U值.(4)断开开关，整理好器材.处理数据，用公式法和图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻.2 .实验数据的处理(1) 公式法依

3、次记录的多组数据(一般6组)如表所示：分别将1、4组,2、5组，3、6组联立方程组解出 Ei、ri, E2、匕，E3、巾，求出它们的平均实验序号i23456I/AIiI2I3I415I6U/VUiU2U3U4U5U6值作为测量结果.E=,ri+2+ r 3r =图象法根据多次测出的U、I值，作U I图象;将图线两侧延长,纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E；横轴截距点(路端电压U = 0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流E；r ；图线斜率的绝对值等于电池的内阻r，即r =AUI如图4 所示.3. 注意事项(1) 为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大

4、的电压表.(2) 实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电 时内阻r的明显变化.(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.如图5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 = |讦|求出.图5亟点难点个个击破题型探究一、实验仪器、实验电路的选择与实物连线【例1 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻要求尽量减小实验误差.（1）应该选择的实验电路是图6中的（填“甲”或“乙”）现有电流表（00.6 A）、开关和导线若干，以及以下

5、器材：A 电压表（015 V）B .电压表（03 V）C.滑动变阻器（050 Q）D .滑动变阻器（0500 Q）实验中电压表应选用 ;滑动变阻器应选用 .（选填相应器材前的字母）（3）按照你选择的电路和器材，把图7中剩余的电路连接起来.图7答案（1）甲（2）B C见解析图解析（1）如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一 部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大，用甲电路，误差来源于电 压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小.测量引起的误差小，故选择甲电路图；（2）电池电动势为1.5 V，因此电压表选择量程为3 V

6、，故选B ;为使电路中的电流能大范围调节，需选用全阻值小的滑动变阻器，故选C； （3）电路连接如图.规律总结 选择仪器时注意掌握的原则1安全性原则，即一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超 过其额定电流.2精确性原则，即要保证测量时读数精确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的，对欧姆表来讲尽量让指针指在中值刻度附近3方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器控制电路时，电路的电压、电流的变化范围要尽可能大，以便获取多组测量值.）二、实验数据的处理例2】（2016杭州二中期中）在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中.（1）备有如下器

7、材：A .干电池1节；B.滑动变阻器（020 Q）; C.滑动变阻器（01 k Q）; 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）为了最大限度地减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图.（3）某同学记录的实验数据如下表所示，试根据这些数据在图8中画出U I图线，根据图线得到被测电池的电动势E=V，内电阻r = Q.123456I(A)0.100.150.200.250.300.40图8U(V)1.321.261.181.131.040.93答案 B E(2)见解析

8、图(3)1.451.3解析(1)由于干电池的电动势只有1.5 V，滑动变阻器应选B，从测量的数据可以看出电流最大只有0.4 A，电流表应选 E.(2) 电路图如图所示甲(3) 作出的U I图象如图所示，从图象可以看出在U轴上的截距为1.45 V,即电源的电动势为 在利用伏安法测定电池的电动势和内阻的实验中，某同学的实物连线图如图9甲所示. (1)经仔细检查可知，该图中有两处不太合理的连线，那么这两处不太合理的连线对应的编号 是 若利用改正后的正确的连线图，实验后，测得数据，并画出电源的U I图线如图乙所示.则.45 该电源的电动势为 ，电源内阻为 图象斜率的绝对值为：罟=詈Q=3 Q.当堂检测

9、巩固反锻达标检测答案（2）3 V 2 Q解析（1）电路连接中错误所在是滑动变阻器不起作用和开关不控制电压表,故连线不合理.由U I图象可知，E = 3 V , I短=1.5 A，所以内阻r = = 2 Q.I短2 某实验小组利用如图 10所示电路测定一节电池的电动势和内阻，备有下列器材:图10待测电池，电动势约为1.5 V（小于1.5 V）电流表，量程3 mA电流表，量程0.6 A电压表，量程1.5 V电压表，量程3 V滑动变阻器，020 Q开关一个，导线若干（1）请选择实验中需要的器材 （填标号）.按电路图将实物（如图11甲所示）连接起来.（3）小组由实验数据作出的U I图象如图乙所示，由图

10、象可求得电池电动势为 V，内阻为 Q.图11答案（1）（2）如图所示(3)1.452.9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；电池的电动势是纵轴截距 1.45 V ,U 1.45 0内阻 r =Q= 2.9 Q.AI0.5 040分钟课时作业强比训练拓展提升1 . (2016北京理综)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是()A .一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B .一个伏特表和多

11、个定值电阻C. 一个安培表和一个电阻箱D .两个安培表和一个滑动变阻器答案 D解析 根据闭合电路欧姆定律可得E= U + Ir，测量多组数据 U、I可求E、r, A可取；由EU=R(r + R),可知测量多组数据 U、R可求E、r, B可取；由E = l(R+ r)可知，测量多组数据1、R可求E、r, C可取；D中两个安培表和滑动变阻器，由于不知道滑动变阻器的阻值，故无法求出E、r, D不可取.2. 如图1所示，是根据某次测定电池的电动势和内阻的实验记录的数据作出的U I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是()t/vA .纵轴截距表示待测电池的电动势，即E= 3.0 VB .横轴截距表示短路

12、电流，即Io = 0.6 AC. 根据r = E，计算出待测电池内阻为 5 QIoD. 根据r =|詈|,计算出待测电池内阻为 10 Q答案 A解析 由于纵坐标并非从零开始， 故横轴截距不是短路电流，内阻r =件3.0 2.4 q= 1 Q.0.6-03. 用图象法计算电动势和内阻时，先要描点，就是在U I坐标系中描出与每组I、U值对应的点，以下说法中正确的是 .A .这些点应当准确地分布在一条直线上，即U - I图线应通过每个点B .这些点应当基本上在一条直线上，由于偶然误差不能避免，所以U - I图线不可能通过每一个占I 八、C.不在UI图线上的点应当大致均衡地分布在图线两侧D .个别偏离

13、直线太远的点应当舍去答案 BCD解析 用描点法画图象时，应使这些点基本在一条直线上，不在直线上的点要大致均衡地分 布在图线两侧，个别偏离直线太远的点是由于偶然误差造成的，应当舍去.4 .在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路.I1乙图2按图2甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来.(2) 在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于 端(选填“ A ”或“ B ”).（3）如图3是根据实验数据作出的 U I图象，由图可知，电源的电动势 E =V ,内阻r = Q.图3答案见解析图（2）B （3）1.5 1.0解析（1）电路连接如图.闭合开关前，滑

14、动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于B端.由题图图象可知，电源电动势为1.5 V,1.5 1.0内阻 r =Q= 1.0Q.5如图4a是“测定电池的电动势和内阻”的实验电路，如果采用一节新干电池进行实验， 实验时会发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时，电压表读数变化很小，为了较精 确地测量一节新干电池的内阻，加接一定值电阻，实验电路原理图如图b.可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：量程3 V的理想电压表 V，量程0.6 A的电流表A（具有一定内阻），定值电阻Ro（Ro= 1.5 Q），滑动变阻器 R1（010 Q），滑动变阻器 R2（0200 Q），开 关S.b图4（

15、1）为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用 （填“Ri”或“ R2”）（2）用笔画线代替导线在图c中完成实物连接图.实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数在给出的UI坐标系中画出UI图线如图d所示，则新干电池的内阻r = Q（保留两位有效数字）答案 冃 （2）如图所示 （3）0.29（0.250.30均可）6用如图5所示电路测量电源的电动势和内阻实验器材：待测电源（电动势约3 V，内阻约2 Q），保护电阻Ri（阻值10 Q）和R2（阻值5 Q）,滑动变阻器R,电流表A，电压表V，开 关S,导线若干.图5实验主要步骤:（i ）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭

16、合开关；U和相应电流表的示数I ；（ii ）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数 （iii ）以 U为纵坐标，I为横坐标，作U I图线（U、I都用国际单位）;(iv )求出U - I图线斜率的绝对值 k和在横轴上的截距 a. 回答下列问题：(1) 电压表最好选用 ;电流表最好选用 .A .电压表(03 V，内阻约15 k Q)B .电压表(03 V，内阻约3 k Q)C.电流表(0200 mA，内阻约2 Q)D .电流表(030 mA，内阻约 2 Q)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是.A 两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B 两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C. 一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D .一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3) 选用k、a、Ri和R表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式，E =,r =,代入数值可得E和r的测量值.答案(1)A C (2)C(3)ka k- R2解析(1)电压表内阻越大，分得的电流越小，误差也就越小，所以选内阻较大的电压表A ;当滑动变阻器接入