新课标人教本选修三测定电池的电动势和内阻.pdf

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1、【知识整合】1实验目的：测电源的电动势和内阻。2实验原理：（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。如图 1 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 2 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 3 所示：测出两组_值，就能算出电动势和内阻。原理公式：_ 这几种方法均可测量，下面我们以图 1所示的方法介绍实验步骤和实验数据的处理方法。3实验器材：电池（待测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线，坐标纸。4实验步骤：（1）确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好。（2）把

2、滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，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：在坐标纸上作 UI 图，求出 E、r 5注意事项：（1）实验电路图：安培表和滑动变阻器串联后与伏特表并联。（2）测量误差：E、r测量值均小于真实值。（3）安培表一般选 00.6A档，伏特表一般选 03V档。（4）电流不能过大，一般小于 0.5A。【重难点阐释】实验数据的处理是本实验中的一个难点。原则上，利用两组数据便可得到结果，但这样做误差会比较大，为此，我们可以多测几组求平均，也可以将数据描在图上，利用

3、图线解决问题。利用图线处理数据时，要明确：（1）图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流强度 I增大时，路端电压 U将随之减小，U与 I成线性关系，U=E-Ir。也就是说它所反映的是电源的性质，所以也叫电源的外特性曲线。（2）电阻的伏安特性曲线中，U与 I成正比，前提是 R 保持一定，而这里的 U-I 图线中，E、r不变，外电阻 R改变，正是 R 的变化，才有 I和 U 的变化。实验中至少得到 5组以上实验数据，画在图上拟合出一条直线。要求：使多数点落在直线上，并且分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等，这样，可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况

4、，它的数值就是电源电动势 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rE。说明：两个截距点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。由于 r 一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算 r 时选取直线上相距较远的两点求得。【典型例题】例 1：在测一节干电池（电动势约为 1.5V，内阻约为 2）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：A电压表量程为 15V，B电压表量程为 3V，A 变阻器为（20，3A），B变阻器为（500，）。电压表应该选（填 A或 B），这是因为。变阻器应该选（填

5、A或 B），这是因为。例 2：如图图中 R为已知电阻，Rx为待测电阻，K1为单刀单掷开关，K2为单刀双掷开关，V 为电压表（内阻极大），E为电源（内阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势 E 及电阻Rx。（1）写出操作步骤：（2）由 R 及测得的量，可得 E=，Rx=。例 3：测量电源 B的电动势 E 及内阻 r（E 约为4.5V，r）。器材：量程 3V的理想电压表 V，量程的电流表 A（具有一定内阻），固定电阻 R=4，滑线变阻器 R/，电键 K，导线若干。画出试验电路原理图。图中的元件需要用题目中给出的符号或字母标出。实验中，当电流表读数 I1时，电压表读数为 U1；当电流表读数 I2时

6、，电压表读数为 U2。则可以求出E=，r=（用 I1、I2、U1、U2及 R 表示）【课堂练习】1在“伏安法测干电池的电动势和电阻”实验中，通过改变滑动变阻器电阻大小，测量并记录多阻端电压和相应电流值，某同学的实验数据如下表所示，与预想的实验结果不一致。由试验数据来分析，他所连接的电路可能是下列电路图中的 （）U/V I/A 2某同学利用如图（1）所示电路测定电源的电动势和内阻实验中电表内阻对实验结果的影响很小，均可以忽略不计闭合电键 S后，变阻器的滑片 P由变阻器的一端滑到另一端的过程中，两电压表示数随电流表示数变化情况分别如图（2）的 U-I 图象中直线 a、b所示 图 1 图 2 图 3

7、 （1）若滑片 P 由变阻器的一端滑到另一端的过程中，电压表的示数一直增大，可知滑动端 P由_端滑到_端；（用电路图中的字母表示）（2）用画线代表导线，将上面实物图中各元件按图（1）连接成实验电路；（3）通过分析可知，其中图（2）中图线_（填 a或 b）表示电压表示数随电流表 A 示数变化关系；（4）根据 UI 图象中坐标轴所标出的数据，可以求出电源电动势 E_，内阻 r_（用图中给出的坐标值表示）上，如图甲所示。（1）根据各点表示的数据在图上描出 UI图线。由此求得：E=_V，r=_。（均保留二位有效数字）。（2）把图乙的实验器材连成实验开始时的线路。4 用伏安法测一节干电池的电动势E 和内

8、电阻r。所给的器材有：A电压表 V：0315V B电流表 A：00.63A C变阻器 R1（总电阻 20）D变阻器 R2（总电阻 100）以及电键 S和导线若干。（1）画出实验电路图。（标明变阻器规格）（2）图的 UI 图上是由实验测得的 7组数据标出的点。请你完成图线，并由图线求出 E=V，r=。（3）若只选用两组数据，用欧姆定律算出 E、r，有可能误差较大，若选用第和第组数据误差最大。5（04，宣武区）在利用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，某同学的实际连线图，如图 a所示。（电流表 A：00.63A，电压表 V：0315V）乙 （2）图 9 （1）经仔细检查、诊断知，该图中有两处不

9、太合理的连线那么，这两处不太合理的连线对应的编号是。（2）若利用改正后的正确的连线图，实验后，测得数据，并画出电源的输出特性图像（UI图）如图 b。则该电源的电动势为，电源内阻为。6（05，文普春）（1）通常用的游标卡尺，在游标尺上有 20个小等分刻度，它们的总长度为 19mm，它的每一分度与主尺的最小分度 1mm相差201mm。如图所示为用 20分度的卡尺测量一金属钢笔杆某处的直径的示数，则钢笔杆此处的直径为 mm。（2）将一铜片和一锌片分别插入一个苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为 1.5V。可是这种电池并不能点亮手筒上额定电压为 1.5V、额定电流为的小灯泡，原因是通过小灯

10、泡的电流太小了，经实验测得还不足 3mA。现使用量程合适的电压表、电流表以及滑动变阻器、开关、导线等实验器材，尽量精确地测定“水果电池”的电动势和内阻 请画出应采用的电路原理。滑动变阻器有两种规格：A（010）、B（03k）。实验中应该选用哪种规格的滑动变阻器?为什么?答：。在实验中根据电压表的示数 U与电流表的示数 I的值，经描点、连线得到的 U 一 I 图象如图所示。根据图中所给数据，得到“水果电池”的电动势和内阻分别为 E=_V，r=_。7在测定电源电动势和内阻的实验中某同学所用电路图如图（1）和测得的数据如下：1 2 3 4 5 6 U/V I/A 实验误差分系统误差和偶然误差两种。该

11、实验的系统误差主要是由_引起的。用画 U-I 图线求电动势和内阻的优点在于可以尽量减小实验的_误差。在图（2）给出的 UI坐标系中用给出的数据画出 UI图线（横、纵坐标的起点已经规定好），从图象中可以发现该同学记录的第_组数据有误。求得电动势 E=_V，内阻 r=_（均保留 2位有效数字）。8为了测一节干电池的电动势和内阻，现准备了下列器材：）安培表 A（量程 00.6A）滑动电阻器 R1（020，10A）滑动电阻器 R2（0100，1A）定值电阻 R3=990 开关和导线若干（1）为了能准确进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是。（2）请画出实验原理图。（3）如图为某同学根据正

12、确的电路图做出的 I1I2图线（I1为电流表的示数，I2为安培表的示数），由该图线可得被测干电池的电动势 E=_V，内阻 r=_。参考答案 例 1：解析 电动势为 1.5V，而 A电压表量程为 15 V，若用 A 则很难精确读数，误差太大。B变阻器电阻太大而额定电流过小，调节不方便。答案：B、A 电压表量程过大，读数误差较大；A、B 变阻器额定电流过小，调节不方便。例 2：解析 本题主要考查电路的连线，和电路的识别，电路结构的熟练程度。答案：（1）K1断开，K2接到 a 端，记下电压表的读数 U1 K2接到 a端，K1闭合，记下电压表的读数 U2 K1仍闭合，K2接到 b 端，记下电压表的读数

13、 U3（2）U1；Rx=RUUU323 例 3：解析 固定电阻器保护电阻作用，滑动电阻器用限流接法就可以，原理图如图所示。根据闭合电路的欧姆定律可得 E=U1+I1（r+R）E=U2+I2（r+R）解得 E=212112IIIUIU，r=2112IIUUR 答案：如图 E=212112IIIUIU，r=2112IIUUR 课堂练习：1 B 2答案：（1）d，c；（2）如图连接；（3）a；.Ur ;41221121221IIUIIIUIUE 图 a 图 b 图（1）0 U/V I/A 图（2）解析：（1）由原理图可知电压表的示数一直增大，说明电路中总电流增大，故滑片由 d 到 c；（3）路端电压随电路中电流增大而减小，故 a图表示电压表示数随电流表 A 示数变化关系。3答案：（1）=2.962.98V，r（2）见右图 解析：（1）E=Ir+UI0，V tg=r 如图图 1053所示。所以 E=2.962.98V，r=（2）连线要注意上柱，注意标的正负极和量程要正确。4答案：（1）实验电路如图（a）所示（2）做图线为直线，如图（b）所示；由图线可得 E=1.5V，r 5（1）、（2）3V；2 （2）如图 应选 010的，因为滑动变阻器阻值太大不便调节。7（1）电压表的分流；偶然 （2）描点如图；3 （3）1.5 1.8 8答案：（1）（2）电路图如图所示。0 U/V I/A