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1、【实验目的实验目的】1.1.测定电池的电动势和内阻。测定电池的电动势和内阻。2.2.掌握用图像法求电动势和内阻。掌握用图像法求电动势和内阻。【实验原理实验原理】1.1.实验依据闭合电路欧姆定律。实验依据闭合电路欧姆定律。2.2.实验电路：如图实验电路：如图3.E3.E和和r r的求解：由的求解：由U=E-IrU=E-Ir4.4.作图法处理数据作图法处理数据,如图所示如图所示(1)(1)图线与纵轴交点为图线与纵轴交点为E E。(2)(2)图线的斜率绝对值表示图线的斜率绝对值表示r r。【实验器材实验器材】电池电池(被测电源被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔。、电压表
2、、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔。第1页/共36页【实验过程实验过程】一、实验步骤一、实验步骤1.1.电流表用电流表用0.6A0.6A量程量程,电压表用电压表用3V3V量程量程,按实验电路图连接好电路。按实验电路图连接好电路。2.2.把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端。3.3.闭合开关闭合开关,调节变阻器调节变阻器,使电流表有明使电流表有明显示数并记录一组数据显示数并记录一组数据(I(I1 1,U,U1 1)。用同样。用同样方法测量几组方法测量几组I I、U U值。填入表格中。值。填入表格中。4.4.断开开关断开开关,拆除电路拆除电路,整理
3、好器材。整理好器材。二、数据处理二、数据处理1.1.数据记录：设计表格数据记录：设计表格,将测得的几组将测得的几组U U、I I值填入表格中值填入表格中第第1 1组组第第2 2组组第第3 3组组第第4 4组组第第5 5组组第第6 6组组U/VU/VI/AI/A第2页/共36页方法二：用图像法处理数据方法二：用图像法处理数据在坐标纸上以路端电压在坐标纸上以路端电压U U为纵轴、干路电流为纵轴、干路电流I I为横轴建立为横轴建立U-IU-I坐标系坐标系,在坐标平面在坐标平面内描出各组内描出各组(I,U)(I,U)值所对应的点值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线然后尽量多地通过这些点作一条
4、直线,不在直不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧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第3页/共36页【注意事项注意事项】1.1.为了使电池的路端电压变化明显为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻应大些电池的内阻应大些(选用已使用过一段选用已使用过一段时间的干电池时间的干电池)。2.2.要测出不少于要测出不少于6 6组的组的(I,U)(I,U)数据数据,且变化范围要大些且变化范围要大些,然后用方程组求解然后用方程组求解,并求平均值。并求平均值。3.3.为了使所画直线的斜率不太小为了使所画直线的斜率不太小,U-I,U-I图线纵轴刻度可以不从零开始图
5、线纵轴刻度可以不从零开始,但要但要注意此时图线和横轴的交点不再是短路电流注意此时图线和横轴的交点不再是短路电流,第4页/共36页热点热点1 1 对实验原理、数据处理的考查对实验原理、数据处理的考查【典例典例1 1】(2013(2013浙江高考浙江高考)采用如图所示的电路采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻测定电池的电动势和内阻”。(1)(1)除了选用照片中的部分器材外除了选用照片中的部分器材外,(,()A.A.还需要电压表还需要电压表 B.B.还需要电流表还需要电流表C.C.还需要学生电源还需要学生电源 D.D.不再需要其他器材不再需要其他器材第5页/共36页(2)(2)测量所得数据如下
6、：测量所得数据如下：用作图法求得电池的内阻用作图法求得电池的内阻r=r=;(3)(3)根据第根据第5 5次所测得的实验数据次所测得的实验数据,求得电流表内阻求得电流表内阻R RA A=。测量次数测量次数物理量物理量1 12 23 34 45 56 6R/R/1.21.21.01.00.80.80.60.60.40.40.20.2I/AI/A0.600.600.700.700.800.800.890.891.001.001.201.20U/VU/V0.900.900.780.780.740.740.670.670.620.620.430.43第6页/共36页【标准解答标准解答】(1)(1)从照片
7、中的部分器材可以看出没有电压表从照片中的部分器材可以看出没有电压表,所所以还需要有电压表以还需要有电压表;(2)(2)建立建立U-IU-I坐标系坐标系,并将所得数据描点并将所得数据描点,连线作出电池的连线作出电池的U-IU-I图图线如图所示线如图所示第7页/共36页图线的斜率大小为图线的斜率大小为 ，故电池内阻为，故电池内阻为r=0.75 r=0.75。(3)(3)由由I=I=可得，电流表内阻为可得，电流表内阻为答案：答案：(1)A (2)0.75(1)A (2)0.75 (3)0.22(3)0.22 第8页/共36页热点热点2 2 利用电阻箱和电流表测量电池的电动势和内电阻利用电阻箱和电流表
8、测量电池的电动势和内电阻【典例典例2 2】(2013(2013中山模拟中山模拟)小明要测定一电池的电动势小明要测定一电池的电动势E E和内电阻和内电阻r,r,实验器材有：实验器材有：一只一只DISDIS电流传感器电流传感器(可视为理想电流表可视为理想电流表,测得的电流用测得的电流用I I表示表示),),一只电阻箱一只电阻箱(阻值阻值用用R R表示表示),),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。集数据。第9页/共36页(1)(1)小明设计该实验的原理表达式是小明设计该实验的原理表达式是(用用E E、r r
9、、I I、R R表示表示););(2)(2)小明在闭合开关之前小明在闭合开关之前,应先将电阻箱阻值调至应先将电阻箱阻值调至(选选填填“最大值最大值”“”“最小值最小值”或或“任意值任意值”),),在实验过程中在实验过程中,将电将电阻箱调至图乙所示位置阻箱调至图乙所示位置,则此时电阻箱接入电路的阻值为则此时电阻箱接入电路的阻值为;(3)(3)小明根据实验采集到的数据作出如图丙所示的小明根据实验采集到的数据作出如图丙所示的 -R-R图像图像,则由图像求得该电池的电动势则由图像求得该电池的电动势E=E=V,V,内阻内阻r=r=。(结果均保留两位有效数字结果均保留两位有效数字)第10页/共36页【标准
10、解答标准解答】(1)(1)在闭合电路中在闭合电路中,E,E、I I、R R、r r几个量之间的关系几个量之间的关系是是E=I(R+r)E=I(R+r)。(2)(2)为了整个电路的安全为了整个电路的安全,开始电流要小开始电流要小,即电阻箱电阻调到最即电阻箱电阻调到最大值大值;题图乙电阻箱读数为题图乙电阻箱读数为2525。(3)(3)根据根据E=I(R+r),E=I(R+r),推出推出 ,再结合再结合 -R-R图像可知：图线的斜率为图像可知：图线的斜率为 ,截距为截距为 ,解得解得E=6.0V(5.8E=6.0V(5.86.26.2均可均可),),r=2.4(2.3r=2.4(2.32.52.5均
11、可均可)。答案：答案：(1)E=I(R+r)(1)E=I(R+r)(2)(2)最大值最大值2525(3)6.0(5.8(3)6.0(5.86.26.2均可均可)2.4(2.32.4(2.32.52.5均可均可)第11页/共36页【双基题组双基题组】1.(20131.(2013福州模拟福州模拟)某同学用电压表、电流表测量一节干电池的电动势和内阻某同学用电压表、电流表测量一节干电池的电动势和内阻,采用的电路图如图所示采用的电路图如图所示,实验操作正确实验操作正确,他记录了七组他记录了七组(U,I)(U,I)数据数据,关于数据的处理关于数据的处理,下列操作正确的是下列操作正确的是()A.A.电压表的
12、读数电压表的读数U U的平均值等于电动势的平均值等于电动势E EB.B.任意取两组数据任意取两组数据,代入方程代入方程E=UE=U1 1+I+I1 1r,r,求出求出E E、r rC.C.画出画出U-IU-I图像图像,由图像求由图像求E E、r rD.D.以上说法都正确以上说法都正确第12页/共36页2.(20132.(2013中山模拟中山模拟)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阻,备有下列器材：备有下列器材：待测电池待测电池,电动势约为电动势约为1.5V(1.5V(小于小于1.5V)1.5V)电流表电流表,量程量程3mA
13、3mA电流表电流表,量程量程0.6A0.6A电压表电压表,量程量程1.5V1.5V电压表电压表,量程量程3V3V滑动变阻器滑动变阻器,0,02020开关一个开关一个,导线若干导线若干(1)(1)请选择实验中需要的器材请选择实验中需要的器材。(2)(2)按电路图将实物按电路图将实物(如图甲所示如图甲所示)连接起来。连接起来。(3)(3)由实验数据作出的由实验数据作出的U-IU-I图像如图乙图像如图乙所示所示,由图像可求得电池电动势为由图像可求得电池电动势为V V,内电阻为内电阻为。第13页/共36页【解析解析】(1)(1)根据本实验的原理以及特点根据本实验的原理以及特点,所选器材是所选器材是;(
14、2);(2)根据电路图连接实物图时根据电路图连接实物图时,一定要看清电路的结构一定要看清电路的结构,滑动滑动变阻器的接线柱所在的位置变阻器的接线柱所在的位置,注意导线不能交叉注意导线不能交叉;(3);(3)电池的电电池的电动势是纵轴截距动势是纵轴截距1.45V,1.45V,内电阻内电阻答案：答案：(1)(1)(2)(2)如图所示如图所示(3)1.45 2.9(3)1.45 2.9第14页/共36页3.(20133.(2013杭州模拟杭州模拟)(1)(1)用电压表、电流表测量电池的电动势和内阻实验。用电压表、电流表测量电池的电动势和内阻实验。采用的是下列采用的是下列电路图。电路图。第15页/共3
15、6页(2)(2)某同学将和测得的数值逐一描绘在坐标纸上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再根据这些点分别画出了图线图线a a与与b,b,如图所示如图所示,你认为比较合理的是图线你认为比较合理的是图线 (选填选填“a”a”或或“b”)b”)。(3)(3)根据该图线得到电池电动势的大小是根据该图线得到电池电动势的大小是V;V;内阻是内阻是。(结果保留两位小数结果保留两位小数)第16页/共36页【解析解析】(1)(1)测定电池的电动势及内电阻的实验中测定电池的电动势及内电阻的实验中,原理是闭合原理是闭合电路的欧姆定律电路的欧姆定律,电压表要测量路端电压电压表要测量路端电压
16、,电流表要测量电路中电流表要测量电路中的总电流的总电流,所以所以A A、B B错误错误;为了使内电阻测量准确为了使内电阻测量准确,电流表要相电流表要相对滑动变阻器内接对滑动变阻器内接,所以所以C C项错误项错误,D,D项正确。项正确。(2)(2)描出点后应用直线把各点连接起来描出点后应用直线把各点连接起来,所以选所以选a a。(3)(3)利用图像纵轴上的截距求得电动势为利用图像纵轴上的截距求得电动势为1.44V,1.44V,图线的斜率绝图线的斜率绝对值为电池的内阻值对值为电池的内阻值,在在0.860.860.990.99之间。之间。答案：答案：(1)D(1)D(2)a(2)a(3)1.44(1
17、.43(3)1.44(1.431.46)1.46)0.91(0.860.91(0.860.990.99都正确都正确)第17页/共36页4.(20134.(2013珠海模拟珠海模拟)如图所示如图所示,在在“测定电池的电动势和内电测定电池的电动势和内电阻阻”的实验中：的实验中：(1)(1)请你不改动已接导线请你不改动已接导线,在图甲中把还需要连接的导线补上。在图甲中把还需要连接的导线补上。(2)(2)闭合开关前闭合开关前,应使滑动变阻器滑片处在应使滑动变阻器滑片处在位置上。位置上。(3)(3)测得该电池的伏安特性曲线如图乙所示测得该电池的伏安特性曲线如图乙所示,则纵坐标表示的是则纵坐标表示的是该电
18、路的该电路的电压电压,该电池的电动势为该电池的电动势为V,V,内电阻内电阻为为。第18页/共36页【解析解析】(1)(1)电压表测路端电压电压表测路端电压,滑动变阻滑动变阻器采用限流接法器采用限流接法,开关控制整个电路。实开关控制整个电路。实物图如图所示。物图如图所示。(2)(2)闭合开关前闭合开关前,为安全起见为安全起见,滑动变阻器滑片应处在阻值最大滑动变阻器滑片应处在阻值最大端。端。(3)(3)在在U-IU-I图像上图像上,纵坐标表示电池的路端电压。该图像与纵轴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的交点表示电池电动势,故故E=1.8V,E=1.8V,斜率的绝对值表示电
19、池内阻斜率的绝对值表示电池内阻的大小。故的大小。故r=2r=2。答案：答案：(1)(1)见解析图见解析图(2)(2)阻值最大阻值最大(3)(3)路端路端1.81.82 2第19页/共36页【高考题组高考题组】5.(20125.(2012重庆高考重庆高考)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池橘制作了果汁电池,他们测量这种电池的电动势他们测量这种电池的电动势E E和内阻和内阻r,r,并探究电极间距对并探究电极间距对E E和和r r的影响。实验器材如图所示。的影响。实验器材如图所示。(1)(1)测量测量E E和和r
20、r的实验方案为：调节滑动变阻器的实验方案为：调节滑动变阻器,改改变电源两端的电压变电源两端的电压U U和流过电源的电流和流过电源的电流I,I,依据公依据公式式,利用测量数据作出利用测量数据作出U-IU-I图像图像,得出得出E E和和r r。(2)(2)将电压表视为理想表将电压表视为理想表,要求避免电流表分压作要求避免电流表分压作用对测量结果的影响用对测量结果的影响,请在题图中用笔画线代替请在题图中用笔画线代替导线连接电路。导线连接电路。第20页/共36页(3)(3)实验中依次减小铜片与锌片的间距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分别得到相应果汁电池的U-IU-I图像如图中图
21、像如图中(a)(a)、(b)(b)、(c)(c)、(d)(d)所示所示,由此可知：在该实验中由此可知：在该实验中,随电极间距的减小随电极间距的减小,电源电动电源电动势势(选填选填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”)。电源内阻。电源内阻(选填选填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”)。曲线曲线(c)(c)对应的电源电动势对应的电源电动势E=E=V,V,内阻内阻r=r=,当外电路总电阻为当外电路总电阻为2 5002 500时时,该电源的输出功率该电源的输出功率P=P=mWmW。(均保留三位有效数字均保留三位有效数字)第21页/共36页【解析解析】(1)(1)根据闭合电路的欧姆定律
22、可知根据闭合电路的欧姆定律可知,电源路端电压电源路端电压U U、电源电动势电源电动势E E、电流以及内电阻、电流以及内电阻r r这几个物理量之间的关系是这几个物理量之间的关系是U=E-IrU=E-Ir。(2)(2)为了避免电流的分压作用为了避免电流的分压作用,电流表应该相对电源外电流表应该相对电源外接接,也就是说也就是说,电压表要并联在电源两端。电压表要并联在电源两端。(3)U-I(3)U-I图像纵轴截距图像纵轴截距表示电源电动势表示电源电动势,从图像上看从图像上看,纵轴截距没有变化纵轴截距没有变化,因此电源的因此电源的电动势不变。电动势不变。(a)(a)、(b)(b)、(c)(c)、(d)(
23、d)的斜率依次增大的斜率依次增大,所以电源所以电源内电阻增大。对于图线内电阻增大。对于图线(c),(c),因为因为U=E-Ir,U=E-Ir,纵轴截距为纵轴截距为0.975V,0.975V,在在(c)(c)上取两点上取两点,斜率斜率|k|=478,|k|=478,所以电源电动势为所以电源电动势为0.975V,0.975V,内电阻为内电阻为478478。外电阻。外电阻R=2 500R=2 500时时,电路电流电路电流I=I=10=103 3mA=0.327mA,mA=0.327mA,电源输出功率电源输出功率P=IP=I2 2R=0.327R=0.3272 22 500102 50010-6-6W
24、=0.268mWW=0.268mW。第22页/共36页答案：答案：(1)U=E-Ir(1)U=E-Ir(2)(2)如图如图(3)(3)不变增大不变增大0.9750.9754784780.2680.268第23页/共36页6.(20126.(2012福建高考福建高考)某研究性学习小组欲测定一块电池的电动某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势势E E。(1)(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下,多用电表表盘示数如图多用电表表盘示数如图,其示数为其示数为V V。(2)(2)然后然后,用电压表用电压表 、电阻箱、电阻箱R R、定
25、值电阻、定值电阻R R0 0、开关、开关S S、若干、若干导线和该电池组成电路导线和该电池组成电路,测定该电池电动势。测定该电池电动势。()()根据电路图根据电路图,用笔画线代替导线用笔画线代替导线,将实物图连接成完整电将实物图连接成完整电路。路。第24页/共36页第25页/共36页()()闭合开关闭合开关S,S,调整电阻箱阻值调整电阻箱阻值R,R,读出电压表读出电压表 相应示数相应示数U U。该学习小组测出大量数据该学习小组测出大量数据,分析筛选出下表所示的分析筛选出下表所示的R R、U U数据数据,并并计算出相应的计算出相应的 与与 的值。请用表中数据在坐标纸上描点的值。请用表中数据在坐标
26、纸上描点,并并作出作出 -图线。图线。R/R/166.7166.771.471.450.050.033.333.325.025.020.020.0U/VU/V8.38.35.95.94.84.84.24.23.23.22.92.9 /1010-2-2-1-10.600.601.401.402.002.003.003.004.004.005.005.00 /V /V-1-10.120.120.170.170.210.210.240.240.310.310.350.35第26页/共36页()()从图线中可求得从图线中可求得E=E=V V。第27页/共36页【解析解析】(1)(1)选择中间标尺选择中
27、间标尺,10V,10V量程最小刻度为量程最小刻度为0.2V,0.2V,因此示数因此示数为为 V=9.4VV=9.4V。(2)()(2)()依电路图连接实物图如图所示依电路图连接实物图如图所示第28页/共36页()()据表格数据描点所作图像如图所示据表格数据描点所作图像如图所示第29页/共36页()()据闭合电路欧姆定律据闭合电路欧姆定律因此据图像纵坐标读数的倒数得因此据图像纵坐标读数的倒数得E=10.0V(9.5E=10.0V(9.511.1V11.1V均可均可)。答案：答案：(1)9.4(1)9.4(2)()(2)()实物连线见解析实物连线见解析()()图线见解析图线见解析()10.0(9.
28、5()10.0(9.511.111.1均可均可)第30页/共36页7.(20107.(2010广东高考广东高考)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻电动势和内阻,使用的器材还包括定值电阻使用的器材还包括定值电阻(R(R0 0=5)=5)一个一个,开关开关两个两个,导线若干导线若干,实验原理如图甲。实验原理如图甲。(1)(1)在图乙的实物图中在图乙的实物图中,已正确连接了部分电路已正确连接了部分电路,请完成余下电请完成余下电路的连接。路的连接。(2)(2)请完成下列主要实验步骤：请完成下列主要实验步骤：A.A.检查并调节电压表指针指零检查并调节电压
29、表指针指零;调节电阻箱调节电阻箱,示数如图丙所示示数如图丙所示,读得电阻值是读得电阻值是;B.B.将开关将开关S S1 1闭合闭合,开关开关S S2 2断开断开,电压表的示数是电压表的示数是1.49V;1.49V;C.C.将开关将开关S S2 2,电压表的示数是电压表的示数是1.16V;1.16V;断开开关断开开关S S1 1。第31页/共36页(3)(3)使用测得的数据使用测得的数据,计算出干电池的内阻是计算出干电池的内阻是(计算结计算结果保留两位有效数字果保留两位有效数字)。(4)(4)由于所用电压表不是理想电压表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所以测得的电动势比实际值
30、偏值偏(选填选填“大大”或或“小小”)。第32页/共36页第33页/共36页【解析解析】(1)(1)连线如图所示连线如图所示第34页/共36页(2)(2)电阻箱读数为电阻箱读数为20;20;闭合闭合S S2 2后电阻箱才工作后电阻箱才工作(3)S(3)S1 1闭合、闭合、S S2 2断开时：断开时：R RV V很大很大,可得：可得：E=UE=U1 1S S1 1、S S2 2都闭合时：都闭合时：代入数据得：代入数据得：故故r0.69r0.69(4)(4)由于电压表不是理想电压表由于电压表不是理想电压表,当当S S1 1闭合、闭合、S S2 2断开时断开时,电压表的电压表的示数略小于电源的电动势。示数略小于电源的电动势。答案：答案：(1)(1)实物连线图见解析实物连线图见解析(2)20(2)20闭合闭合(3)0.69(3)0.69(4)(4)小小第35页/共36页感谢您的观看！第36页/共36页