高中物理第二章恒定电流第10节实验：测定电池的电动势和内阻学案新人教版选修3_1

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1、10　实验：测定电池的电动势和内阻答案：(1）闭合电路欧姆定律　(2）U＋Ir　(3）IR＋Ir　(4）U＋r　(5）平均值　(6）电源电动势E　(7）短路电流　(8）电源内阻1．实验原理和器材(1）实验原理如图所示，根据闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir，改变外电路电阻R，用电流表和电压表测出两组总电流I1、I2和路端电压U1、U2，即可得到两个方程E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，解此方程组可得电源的电动势为E＝，电源的内阻为r＝。(2）实验器材被测电源(如干电池、水果电池等）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线。【例1】利用伏安法测

2、量干电池的电动势和内阻，现有的器材为：干电池，电动势约1.5V，符号；电压表，量程0～1V，内阻998.3Ω，符号；电流表，量程0～1A，符号；滑动变阻器，最大阻值10Ω，符号；电阻箱，最大阻值99999.9Ω，符号；单刀单掷开关1个，符号；导线若干。(1）设计测量电池电动势和内阻的电路并将它画在下面的虚线框内。要求在图中标出电压表、电流表接线柱的正、负。(2）为了满足本实验的要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的____________倍，电阻箱的阻值应为___________Ω。解析：(1）因电池电动势约为1.5V，而电压表

3、量程为0～1V，故电压表需串联电阻箱以扩大量程；因电源内阻一般较小，为减小实验误差，电路采用电压表扩大量程后直接接在电池两端，即电流表内接法，电路图见答案图。(2）因电池电动势约为1.5V，故电压表量程需扩大为原量程的2倍，即量程为0～2V为宜。设电压表串联电阻为R，则R＝＝Ω＝998.3Ω。答案：(1）如图所示　(2）2　998.32．实验步骤(1）确定电流表、电压表的量程，一般电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按照电路原理图把器材连接好。(2）把滑动变阻器滑片移到使阻值最大的一端。(3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数变化

4、，记录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：用公式法求出电动势和内电阻的值，或者用作图法在坐标纸上作U－I图，求出E、r。【例2】某电池的电动势E约为9V，内阻r约为50Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50mA。某同学利用下面所给器材测定这个电池的电动势和内阻。A．电阻箱R1(阻值范围0～999.9Ω）B．电阻箱R2(阻值范围0～99999Ω）C．定值电阻R0(150Ω）D．电压表V1(3V）E．电压表V2(15V）F．滑动变阻器G．导线和开关S根据实验要求，请你帮助该同学完成

5、下面各步。(1）应该选择的器材是____________________，画出实验电路图。(2）根据实验电路图在实物图上连线。(3）连接电路后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值为R1，读出电压表的示数U1，再改变电阻箱的阻值为R2，读出电压表的示数U2。则可以求出E＝______，r＝______。(用R1、R2、U1、U2及R0表示）(4）为了准确测量，该同学改变电阻箱的阻值，又读出了多组数据，作出了如图所示的图线(横轴单位为10－2Ω－1，纵截距为0.1V－1）。则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E为______V，内阻r约为__

6、____Ω。解析：第一步：会设计电路电源电动势和内阻测量用伏安法，本实验没有电流表，应采用电阻箱和电压表并联当作电流表使用，同时电阻箱兼作调节电阻，为避免电源短路，串联定值电阻R0起保护作用，电路图如图所示。第二步：会选择器材从安全方面要求电压表、电阻箱的电压不能超过电压值，电压表选择15V量程的V2；从误差方面要求各电表的测量值接近量程的三分之二，为了使电阻箱调节更方便，读数更准确，应选择R1；剩余器材R2、V1及滑动变阻器在实验中无用。第三步：会连接线路在连线中注意电流表、电压表必须让电流从正极流入、负极流出(多量程表还要注意正确选择量

7、程）；电阻箱阻值调到最大；开关放在干路上；所连导线应尽量短且不要交叉。连线的步骤是从电源的正极出发，先依次串联干路中各元件(S、R0、R）到电源负极，再把电压表并联在电源正极到开关两端，连好后检查，如图所示。第四步：会用公式计算本实验中根据闭合电路的欧姆定律得E＝U1＋r，E＝U2＋r可得E＝r＝。第五步：会作图本实验中根据闭合电路的欧姆定律得E＝U＋r，变形得＝＋，即－图象是斜率为、纵截距为的斜线，由该同学所描绘的图象可知＝0.1V－1，＝Ω/V＝4.6Ω/V，所以电动势E＝10V，内阻r＝46Ω。答案：见解析3．实验注意事项(1）为了使

8、电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用旧一点的电池或与电池串联一个几欧的电阻充当内阻）。(2）两电表应选择合适的量程，使测量时偏转角大些，以减小读数时的相对误差。(3）本