《高二物理人教选修3-1第二章第10节《实验：测定电池的电动势和内阻》（新人教）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理人教选修3-1第二章第10节《实验：测定电池的电动势和内阻》（新人教）（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、10 实验：测定电池的电动势和内阻1测定电池的电动势和内阻的原理(1)用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量如图 2101 所示，测出两组_值，就能算出电动势和内阻原理公式：_.(2)用电流表、电阻箱测量如图 2102 所示，测出两组_值，就能算出电动势和内阻原理公式：_.(3)用电压表、电阻箱测量如图 2103 所示，测出两组_值，就能算出电动势和内阻原理公式：_.U、IEUIrI、REI(Rr)U、R图 2101图 2102图 21032下图给出了测定一节干电池的电动势和内阻的实验电路图由于一般电池的内阻较小(比电压表的内阻小得多，与电流表的内阻相差不多)，所以为使测量结果比较准确
2、，应选用下列哪种电路()B测定电池的电动势和内阻【实验目的】(1)进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用(2)学会用伏安法测电池的电动势和内阻(3)学会利用图象处理实验数据【实验原理】原理图如图 2104 所示(1)代数法：通过改变滑动变阻器的阻值，用电压表和电流图 2104图 2105标值为电源电动势；当U0时，r ，其中I为短路时的电流，(2)图象法：由 EUIr，有 UEIr，故根据伏安法数据作出 UI 图象，如图 2105 所示图线斜率的绝对值为电源内阻 r 的大小；当 I0 时，UE，即图线与纵轴交点的坐即图线与横轴交点的坐标值但要注意，有时纵轴起点不是零，这时图线与横轴的交点不
3、是短路电流，图线斜率的绝对值仍是内阻值，与纵轴交点的坐标值仍为电源电动势值【数据处理】(1)代数法：运用方程组 EU1I1r，EU2I2r 求解 E 和r.为了减小实验的偶然误差，应该利用 U、I 值多求几组 E 和 r的值，算出它们的平均值(2)图象法：对于 E、r 一定的电源，路端电压 U 与通过干路的电流 I 的 UI 图象应该是一条直线，这条直线与纵轴 U 的交点表示电源的电动势 E，与横轴 I 的交点表示短路电流，图线斜率的绝对值表示电源的内阻 r.在读图时应注意图象的纵坐标是否是从零开始的，若从零开始，如图 2106 甲所示，则图 2106【注意事项】(1)为了使电池的路端电压变化
4、明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的 1 号干电池或水果电池)(2)由于干电池在大电流放电时极化现象严重，电动势会明显下降，内阻 r 会明显增大，故实验中不能将电流调得过大(长时间放电不宜超过 0.3 A，短时间放电不宜超过 0.5 A)，且读数要快，读完后立即切断电源(3)实验中 U 取值不能太小，一般不得小于 1 V，测得的 U、I 值不少于 6 组，且变化范围要大一些，解方程组求解 E、r 值时，取 1、4 组，2、5 组，3、6 组求解后，求平均值(4)画 UI 图线时，要尽量使多数点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧(5)纵坐标可不从零开始，如图 2107 所示，
5、计算内阻求出(横坐标必须从零开时，要在直线上取两较远点用始)【实验器材】待测电池一节，电流表(00.6 A)、电压表(03 V)各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干【实验步骤】(1)确定电流表、电压表的量程，按电路图把器材连接好(2)将滑动变阻器的滑片移到一端，使接入电路部分的电阻值最大(3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显读数，记录一组电流表和电压表的读数(4)用同样方法，再次测量并记录几组 U、I 值(5)断开开关，整理好器材图 2107【误差分析】(1)测量电路存在系统误差，I真I测IV，未考虑电压表的分流(2)用图象法求 E、r 时，作图不准确造成偶然误差(3)由于实验电路及
6、电压表、电流表内阻的影响，本实验结果 E测E真，r测r真，定性分析如下：由于电压表的分流，电流表的测量值偏小，而且随着 U 越大，电流表的测量值偏小越多当 U0 时，电流表的测量值等于真实值(这时要求电流表是理想的)据此作出如图 2108 所示的真实和测量的 UI 图线，由图不难看出，E、r 的测量值均小于真实值图 2108【例题】在做“测定电池的电动势和内阻”的实验时，备有下列器材可供选用：A干电池一节(电动势约 1.5 V)B直流电流表(量程为 00.63 A,0.6 A 挡内阻为 0.10 ，3 A 挡内阻为 0.025 )C直流电压表(量程为 0315 V,3 V 挡内阻为 5 k，1
7、5V 挡内阻为 25 k)D滑动变阻器(阻值范围 015 ，允许最大电流 1 A)E滑动变阻器(阻值范围 01 000 ，允许最大电流 0.5 A)F开关G导线若干H电池夹(1)将选定的器材按本实验要求的电路(系统误差较小)，在图 2109 所示的实物图上连线图 2109(2)如图 21010 甲所示，电流表指针停止在图示位置，量程取 0.6 A 挡时读数为_ ；量程取 3 A 挡时读数为_电压表指针停在图乙所示位置，量程取 3 V 挡时读数为_；量程取 15 V 挡时读数为_图 21010(3)根据实验记录，画出的 UI 图象如图 21011 所示，可得待测电池的内电阻为_.图 21011解
8、析：(1)首先是仪器选择，只有一节干电池，故电压表选03 V，整个实验电路中的电流只要不造成短路现象，电流也不会超过 0.6 A，且在此实验中电池放电电流不宜过大，以在 0.6 A内为宜，故电流表量程应选 00.6 A由以上知，滑动变阻器宜选 D.题目要求系统误差较小，因电流表内阻已知，故连接电路如图 21012 所示图 21012(2)0.6 A 量程时，电流表读数为 0.280 A；03 A 量程时，读数为 1.40 A电压表取 03 V 量程时，读数为 0.70 V，取015 V 量程时，读数为 3.50 V.答案：(1)如图 21012 所示 (2)0.280 A 1.40 A 0.7
9、0V 3.50 V (3)1组别123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05【触类旁通触类旁通】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 21013 所示，一位同学测得的 6 组数据如下表所示.图 21013图 21014(1)试根据这些数据在图 21014 中作出 UI 图线(2)根据图线得出电池的电动势 E_V，电池的内阻 r_.(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 EU1I1r 和 EU2I2r 算出 E 和 r，这样做可能得出误差很大的结果，选用第_组和
10、第_组的数据，求得E 和 r 误差最大解析：(1)图线如图 4 所示(2)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出电动势 E1.46 V，再读出直线与横轴的交点的坐标(0.65,1.0)，连同得出的 E 值代入EUIr 中，得 .(3)选用第 3 组和第 4 组数据求得的 E 和 r 误差最大选用这两组数据求 E 和 r，相当于过图中 3 和 4 两点作一直线，利用此直线求出 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rEUI0.71 答案：(1)如图 4 所示(3)3 4(2)1.46 0.71图 4同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
