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1、实验测定电池的电动势和内阻,【实验目的】1.测定电池的电动势和内阻。2.掌握用图像法求电动势和内阻。,【实验原理】1.实验依据闭合电路欧姆定律。2.实验电路：如图3.E和r的求解：由U=E-Ir,4.作图法处理数据,如图所示(1)图线与纵轴交点为E。(2)图线的斜率绝对值表示r。,【实验器材】电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔。,【实验过程】一、实验步骤1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按实验电路图连接好电路。2.把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。3.闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1)。用同样方法测量几组I、U
2、值。填入表格中。4.断开开关,拆除电路,整理好器材。,二、数据处理1.数据记录：设计表格,将测得的几组U、I值填入表格中,方法二：用图像法处理数据在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U-I坐标系,在坐标平面内描出各组(I,U)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,2.数据处理：方法一：列方程组求解电动势和内阻的大小,【注意事项】1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻应大些(选用已使用过一段时间的干电池)。2.要测出不少于6组的(I,U)数据,且变化范围要大些,然后用方程组求解,并求平均值。3.为了使所画直线的斜率不太小,U-I
3、图线纵轴刻度可以不从零开始,但要注意此时图线和横轴的交点不再是短路电流,热点1 对实验原理、数据处理的考查【典例1】(2013浙江高考)采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”。,(1)除了选用照片中的部分器材外,()A.还需要电压表 B.还需要电流表C.还需要学生电源 D.不再需要其他器材,(2)测量所得数据如下：用作图法求得电池的内阻r=;(3)根据第5次所测得的实验数据,求得电流表内阻RA=。,【标准解答】(1)从照片中的部分器材可以看出没有电压表,所以还需要有电压表;(2)建立U-I坐标系,并将所得数据描点,连线作出电池的U-I图线如图所示,图线的斜率大小为，故电池内阻为r=0.7
4、5。(3)由I=可得，电流表内阻为答案：(1)A(2)0.75(3)0.22,热点2 利用电阻箱和电流表测量电池的电动势和内电阻【典例2】(2013中山模拟)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。,(1)小明设计该实验的原理表达式是(用E、r、I、R表示);(2)小明在闭合开关之前,应先将电阻箱阻值调至(选填“最大值”“最小值”或“任意值”),在实验过程中,将电阻箱调至图乙所示位置,则此时电阻箱接入电路的阻值为;(3)小明根据
5、实验采集到的数据作出如图丙所示的-R图像,则由图像求得该电池的电动势E=V,内阻r=。(结果均保留两位有效数字),【标准解答】(1)在闭合电路中,E、I、R、r几个量之间的关系是E=I(R+r)。(2)为了整个电路的安全,开始电流要小,即电阻箱电阻调到最大值;题图乙电阻箱读数为25。(3)根据E=I(R+r),推出,再结合-R图像可知：图线的斜率为,截距为,解得E=6.0V(5.86.2均可),r=2.4(2.32.5均可)。答案：(1)E=I(R+r)(2)最大值25(3)6.0(5.86.2均可)2.4(2.32.5均可),【双基题组】1.(2013福州模拟)某同学用电压表、电流表测量一节
6、干电池的电动势和内阻,采用的电路图如图所示,实验操作正确,他记录了七组(U,I)数据,关于数据的处理,下列操作正确的是()A.电压表的读数U的平均值等于电动势EB.任意取两组数据,代入方程E=U1+I1r,求出E、rC.画出U-I图像,由图像求E、rD.以上说法都正确,2.(2013中山模拟)某实验小组利用如图所示电路测定一节电池的电动势和内电阻,备有下列器材：待测电池,电动势约为1.5V(小于1.5V)电流表,量程3mA电流表,量程0.6A电压表,量程1.5V电压表,量程3V滑动变阻器,020开关一个,导线若干,(1)请选择实验中需要的器材。(2)按电路图将实物(如图甲所示)连接起来。(3)
7、由实验数据作出的U-I图像如图乙所示,由图像可求得电池电动势为V,内电阻为。,【解析】(1)根据本实验的原理以及特点,所选器材是;(2)根据电路图连接实物图时,一定要看清电路的结构,滑动变阻器的接线柱所在的位置,注意导线不能交叉;(3)电池的电动势是纵轴截距1.45V,内电阻,答案：(1)(2)如图所示(3)1.45 2.9,3.(2013杭州模拟)(1)用电压表、电流表测量电池的电动势和内阻实验。采用的是下列电路图。,(2)某同学将和测得的数值逐一描绘在坐标纸上,再根据这些点分别画出了图线a与b,如图所示,你认为比较合理的是图线(选填“a”或“b”)。,(3)根据该图线得到电池电动势的大小是
8、V;内阻是。(结果保留两位小数),【解析】(1)测定电池的电动势及内电阻的实验中,原理是闭合电路的欧姆定律,电压表要测量路端电压,电流表要测量电路中的总电流,所以A、B错误;为了使内电阻测量准确,电流表要相对滑动变阻器内接,所以C项错误,D项正确。(2)描出点后应用直线把各点连接起来,所以选a。(3)利用图像纵轴上的截距求得电动势为1.44V,图线的斜率绝对值为电池的内阻值,在0.860.99之间。答案：(1)D(2)a(3)1.44(1.431.46)0.91(0.860.99都正确),4.(2013珠海模拟)如图所示,在“测定电池的电动势和内电阻”的实验中：(1)请你不改动已接导线,在图甲
9、中把还需要连接的导线补上。(2)闭合开关前,应使滑动变阻器滑片处在位置上。(3)测得该电池的伏安特性曲线如图乙所示,则纵坐标表示的是该电路的电压,该电池的电动势为V,内电阻为。,【解析】(1)电压表测路端电压,滑动变阻器采用限流接法,开关控制整个电路。实物图如图所示。(2)闭合开关前,为安全起见,滑动变阻器滑片应处在阻值最大端。(3)在U-I图像上,纵坐标表示电池的路端电压。该图像与纵轴的交点表示电池电动势,故E=1.8V,斜率的绝对值表示电池内阻的大小。故r=2。答案：(1)见解析图(2)阻值最大(3)路端1.82,【高考题组】5.(2012重庆高考)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和
10、家乡盛产的柑橘制作了果汁电池,他们测量这种电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响。实验器材如图所示。,(1)测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器,改变电源两端的电压U和流过电源的电流I,依据公式,利用测量数据作出U-I图像,得出E和r。(2)将电压表视为理想表,要求避免电流表分压作用对测量结果的影响,请在题图中用笔画线代替导线连接电路。,(3)实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到相应果汁电池的U-I图像如图中(a)、(b)、(c)、(d)所示,由此可知：在该实验中,随电极间距的减小,电源电动势(选填“增大”“减小”或“不变”)。电源内阻(选填“增大”“减小”或“不变”)。曲
11、线(c)对应的电源电动势E=V,内阻r=,当外电路总电阻为2 500时,该电源的输出功率P=mW。(均保留三位有效数字),【解析】(1)根据闭合电路的欧姆定律可知,电源路端电压U、电源电动势E、电流以及内电阻r这几个物理量之间的关系是U=E-Ir。(2)为了避免电流的分压作用,电流表应该相对电源外接,也就是说,电压表要并联在电源两端。(3)U-I图像纵轴截距表示电源电动势,从图像上看,纵轴截距没有变化,因此电源的电动势不变。(a)、(b)、(c)、(d)的斜率依次增大,所以电源内电阻增大。对于图线(c),因为U=E-Ir,纵轴截距为0.975V,在(c)上取两点,斜率|k|=478,所以电源电
12、动势为0.975V,内电阻为478。外电阻R=2 500时,电路电流I=103mA=0.327mA,电源输出功率P=I2R=0.32722 50010-6W=0.268mW。,答案：(1)U=E-Ir(2)如图(3)不变增大0.9754780.268,6.(2012福建高考)某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E。(1)先直接用多用电表测定该电池电动势。在操作无误的情况下,多用电表表盘示数如图,其示数为V。(2)然后,用电压表、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路,测定该电池电动势。()根据电路图,用笔画线代替导线,将实物图连接成完整电路。,()闭合开关S,调整电阻箱阻值
13、R,读出电压表 相应示数U。该学习小组测出大量数据,分析筛选出下表所示的R、U数据,并计算出相应的 与 的值。请用表中数据在坐标纸上描点,并作出-图线。,()从图线中可求得E=V。,【解析】(1)选择中间标尺,10V量程最小刻度为0.2V,因此示数为 V=9.4V。(2)()依电路图连接实物图如图所示,()据表格数据描点所作图像如图所示,()据闭合电路欧姆定律因此据图像纵坐标读数的倒数得E=10.0V(9.511.1V均可)。答案：(1)9.4(2)()实物连线见解析()图线见解析()10.0(9.511.1均可),7.(2010广东高考)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用
14、的器材还包括定值电阻(R0=5)一个,开关两个,导线若干,实验原理如图甲。(1)在图乙的实物图中,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：A.检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图丙所示,读得电阻值是;B.将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49V;C.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,计算出干电池的内阻是(计算结果保留两位有效数字)。(4)由于所用电压表不是理想电压表,所以测得的电动势比实际值偏(选填“大”或“小”)。,【解析】(1)连线如图所示,(2)电阻箱读数为20;闭合S2后电阻箱才工作(3)S1闭合、S2断开时：RV很大,可得：E=U1S1、S2都闭合时：代入数据得：故r0.69(4)由于电压表不是理想电压表,当S1闭合、S2断开时,电压表的示数略小于电源的电动势。答案：(1)实物连线图见解析(2)20闭合(3)0.69(4)小,
