210实验：测定电池的电动势和内阻

1、2.10 实验：测定电池的电动势和内阻【学习目标】1知道测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流变化的关系。2学会根据图象合理外推进行数据处理的方法。3尝试分析电源电动势和内阻的测量误差，了解测量中减小误差的方法。 4培养仔细观察、真实记录实验数据等良好的实验习惯和实事求是的品质。【学习重点】掌握实验原理和方法，学会处理实验数据。【学习难点】用图象法处理实验数据。【自主学习导航】测电池电动势和内阻的实验方案有以下三种：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 、 、 、 、 ，电路图如图所示。2安阻法：由

2、EIRIr可知，只要能得到 、 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 、 、 、 ，电路图如图所示。3伏阻法：由EUr知，如果能得到 、 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 、 、 、 ，电路图如图所示。一、实验步骤(以伏安法为例)(1)电流表用00.6A量程，电压表用03V量程，按实验原理图连接好电路。(2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其阻值最大。(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(I1、U1)，用同样的方法测量几组I、U值。(4)断开开关，整理好器材。(5)处理数据，用公式法和作图法这两种方法求

3、出电池的电动势和内阻。二、实验数据的处理1求平均值法：由EU1I1r，EU2I2r可解得：E，r可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值。2作UI图象法(1)本实验中，为了减少实验误差，一般用图象法处理实验数据，即根据多次测出的U、I值，作UI图象；(2)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；(3)横轴截距点(路端电压U0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流；(4)图线斜率的绝对值即电池的内阻r，即r，如图所示。三、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

4、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。【典例精析】一、伏安法测E、r的仪器选择与数据处理例1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(01k) D电压表(03V)E电流表(00.6A) F电流表(03A) 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

5、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图象如图所示，由图象可得电池的电动势为_V，内电阻为_。二、安阻法(或伏阻法)测E、r的实验原理与数据处理例2某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势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为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E_，r_。【课堂达标检测】1用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用电路如图(a)所示，一位同学测得的六组数据如下表所示。组别123456电流I/A0.120.200.310.320.500.57电压U/V1.371.321.241.181.1

6、01.05(1)试根据这些数据在图(b)中作出UI图线。 (2)根据图线求出电池的电动势E_V，电池的内阻r_。2在做测量一只蓄电池(电动势约为2.2V，内阻很小)的电动势和内阻的实验时，备有下列器材供选用：A定值电阻(阻值已知为R11，额定功率约5W)B定值电阻(阻值已知为R210，额定功率约10W)C直流电流表(量程00.6A3A，内阻不能忽略)D直流电压表(量程03V15V，内阻较大)E滑动变阻器(阻值范围010)F滑动变阻器(阻值范围01000)G电键H导线若干(1)为防止电源短路，用作保护电阻的定值电阻选用_(填“A”或“B”)(2)如图，某同学将选定的器材在实物图上连线完成了实验电

7、路，闭合电键后无论怎样移动滑片P，发现电压表示数约为2.2V不变，电流表的示数几乎为零，若电路中只有一处故障，则电路故障可能是_。Ab、c间断路 Ba、b间某点电阻丝断路CP与电阻丝未接通 D保护电阻断路(3)排除故障后，某小组讨论发现图中有一条导线连接错误，请在错误导线上画上“×”，并画出正确接线。(4)改正错误后按正确操作完成实验，根据实验记录，将测量数据描点如图，请在图上作出相应图象。则待测蓄电池的电动势E为_V，内阻r为_。(结果均保留三位有效数字) 3现有一特殊电池，它的电动势E约为 9V，内阻r约为40，已知该电池允许输出的最大电流为50mA。为了测定这个电池的电动势和内

8、阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电流表的内阻RA已经测出，阻值为5，R为电阻箱，阻值范围为0999.9 ，R0为定值电阻，对电路起保护作用。(1)定值电阻R0有以下几种规格，本实验选用哪一种规格的定值电阻最合适( )A10 B50 C150 D500(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E V，内阻r 。【课后巩固练习】1.（多选）如图所示，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UI图象，下列关于这个图象的说法中正确的是 ( )A纵轴截距表示待

9、测电池的电动势，即E3.0VB横轴截距表示短路电流，即I00.6AC根据r，计算出待测电池内阻为5D根据r|，计算出待测电池内阻为12（多选）用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法中正确的是( )A应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显B应选用内阻较小的电压表和电流表C移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才小3某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：A被测干电池一节B电流表：量程00.6A，内阻0.1 C电流表：量程03A，内阻0.024D电压表：量程03V，内阻未知 E电压表：量程015V，内

10、阻未知F滑动变阻器：010，2A G滑动变阻器：0100，1AH开关、导线若干在伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。(1)在上述器材中请选择适当的器材：_(填写选项前的字母)；(2)在图(a)方框中画出相应的实验电路图；(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图(b)所示的UI图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E_V，内电阻r_。4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。甲 乙 丙(1)小明设计该实验的原理