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1、10实验实验:测定电池的电动势和内阻测定电池的电动势和内阻一、实验原理和方法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,电路图如图所示。2.安阻法:由E=IR+Ir可知,只要能得到I、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表,电路图如图所示。3.伏阻法:由知,如果能得到U、R的两组数据,列出关于E、r的两个方程,就能解出E、r,用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表,电路图如图所示。二、伏安法测量电池的电动势和内电阻1.实验器材待
2、测电池一节,电流表(00.6A),电压表(03V)各一块,滑动变阻器一只,开关一个,导线若干。2.实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程,按图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。(2)闭合开关S,接通电路,将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动,从电流表有明显读数开始,记录一组电流表、电压表读数。(3)用同样的方法,依次记录多组U、I值。(4)断开开关S,拆除电路。(5)利用公式法或图象法求出电池的电动势和内阻。4.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,读完后立即切断电源
3、,防止干电池因大电流放电时间过长导致内阻r发生明显变化。(3)当干电池的路端电压变化不很明显时,作图象,纵轴单位可取得小一些,且纵轴起点可不从零开始。(4)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求出。5.误差分析(1)偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图象时描点不准确。(2)系统误差:主要原因是电压表的分流作用,使得电流表上读出的数值比流过电源的电流偏小一些。U越大,电流表的读数与总电流的偏差就越大,将测量结果与真实情况在U-I坐标系中表示出来,可以得到E测E真,r测r真。一、伏安法测E、r的仪器选择与数据
4、处理【例题1】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)为了最大限度地减小实验误差,请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U-I图象如图所示,由图象可得电池的电动势为V,内阻为。(4)写出该实验误差的原因:;电动势的测量值真实值,内阻的测量值真实值。(后两空均选填“大于”“等于”或“小于”)解析:(1)滑动变阻器的最大值一般为待测电阻的几倍时较好
5、,在该实验中因干电池内阻比较小,故滑动变阻器选择较小一点的即可,故滑动变阻器应选B。(也可以从便于调节的角度来分析,应该选择阻值较小的滑动变阻器。)电流表的量程要大于电源允许通过的最大电流,对于干电池来讲允许通过的最大电流一般是0.5A,故需要选择00.6A,所以电流表应选E。(2)电路图如图所示。(3)由U-I图象可知:纵截距为1.5V,故干电池的电动势为1.5V;内阻(4)由于电压表的分流作用,使电流表读数总是比干路电流小,造成E测E真,r测r真。答案:(1)BE(2)见解析图(3)1.51(4)电压表的分流小于小于二、实验方案的拓展【例题2】某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内
6、阻,使用的器材还包括定值电阻(R0=5)一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图(a)所示。(1)在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,请完成余下电路的连接。(2)请完成下列主要实验步骤:检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图(c)所示,读得电阻值是;将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49V;将开关S2,电压表的示数是1.16V;断开开关S1。(3)使用测得的数据,计算出干电池的电动势是,内阻是(计算结果保留两位有效数字)。121.(仪器选择)(多选)用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中,下列说法错误的是()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
7、.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,测量误差才小解析:伏安法测电池的电动势和内阻实验中,应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表,滑动变阻器阻值不能太大,如果太大不便于调节。答案:BD122.(实物连线与数据处理)如图a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3V的理想电压表V,量程0.6A的电流表A(具有一定内阻),定值电阻R0(R0=1.5),滑动变阻器R1(010),滑动变阻器R2(0200),开关S。1212(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(选填“R1”或“R2”)。(2)用笔画线代替导线在图c中完成实物连接图。(3)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U-I坐标系中画出U-I图线如图d所示,则新干电池的内阻r=。(保留两位有效数字)12答案:(1)R1(2)如图所示(3)0.29(0.250.30均可)
