學(xué)案實驗測定電池的電動勢和內(nèi)阻人教版選修

1、學(xué)案13實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻學(xué)習(xí)目標定位 1.知道測定電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗原理，進一步感受路端電壓隨電流變化的關(guān)系.2.通過實驗過程，掌握實驗方法，學(xué)會根據(jù)圖象合理外推進行數(shù)據(jù)處理的方法測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗方案有以下三種1.伏安法：由EUIr知，只要測出U、I的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出兩個關(guān)于E、r的方程，從而解出E、r，用到的器材有電池、開關(guān)、滑動變阻器、電壓表、電流表，電路圖如圖1所示圖12安阻法：由EIRIr可知，只要能得到I、R的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個方程，就能解出E、r，用到的器材有電池、開關(guān)、電阻箱、電流表，電路圖如圖2所示 圖2圖33伏阻法：由EUr知，如果能

2、得到U、R的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個方程，就能解出E、r，用到的器材是電池、開關(guān)、電阻箱、電壓表，電路圖如圖3所示一、實驗步驟(以伏安法為例)(1)電流表用00.6 A量程，電壓表用03 V量程，按實驗原理圖連接好電路(2)把滑動變阻器的滑片移到一端，使其阻值最大(3)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1)用同樣的方法測量幾組I、U值(4)斷開開關(guān)，整理好器材(5)處理數(shù)據(jù)，用公式法和作圖法這兩種方法求出電池的電動勢和內(nèi)阻二、實驗數(shù)據(jù)的處理1求平均值法：由EU1I1r，EU2I2r可解得E，r.可以利用U、I的值多求幾組E、r的值，算出它們的平均值2作

3、UI圖象法(1)本實驗中，為了減少實驗誤差，一般用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，即根據(jù)多次測出的U、I值，作UI圖象；圖4(2)將圖線兩側(cè)延長，縱軸截距點意味著斷路情況，它的數(shù)值就是電池電動勢E；(3)橫軸截距點(路端電壓U0)意味著短路情況，它的數(shù)值就是短路電流；(4)圖線斜率的絕對值即電池的內(nèi)阻r，即r，如圖4所示三、注意事項1為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表2實驗中不能將電流調(diào)得過大，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時內(nèi)阻r的明顯變化3.當干電池的路端電壓變化不很明顯時，作圖象時，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點可不從零開始圖5如圖5所示

4、，此時圖線與縱軸交點仍為電池的電動勢E，但圖線與橫軸交點不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線上取較遠的兩點用r|求出一、伏安法測E、r的儀器選擇與數(shù)據(jù)處理例1在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中(1)備有如下器材A干電池1節(jié) B滑動變阻器(020 )C滑動變阻器(01 k) D電壓表(03 V)E電流表(00.6 A) F電流表(03 A)G開關(guān)、導(dǎo)線若干其中滑動變阻器應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_(只填器材前的序號)(2)為了最大限度的減小實驗誤差，請在虛線框中畫出該實驗最合理的電路圖(3)某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的UI圖象如圖6所示，由圖象可得電池的電動勢為_ V，內(nèi)電阻為_.圖6解析(1)

5、滑動變阻器的最大值一般為待測電阻的幾倍時較好，在該實驗中因電源內(nèi)阻比較小，故滑動變阻器選擇較小一點的即可，故滑動變阻器應(yīng)選B.(也可以從便于調(diào)節(jié)的角度來分析，應(yīng)該選擇阻值較小的滑動變阻器)電流表的量程要大于電源允許通過的電流，對于干電池來講允許通過的最大電流一般是0.5 A，故需要選擇00.6 A量程的電流表，所以電流表應(yīng)選E.(2)電路圖如圖所示(3)由題UI圖象可知：縱截距為1.5 V，故電池的電動勢為1.5 V；內(nèi)電阻r|1 .答案(1)BE(2)見解析圖(3)1.51針對訓(xùn)練用電流表和電壓表測定電池的電動勢E和內(nèi)阻r，所用電路如圖7(a)所示，一位同學(xué)測得的六組數(shù)據(jù)如下表所示.組別12

6、3456電流I/A0.120.200.310.320.500.57電壓U/V1.371.321.241.181.101.05(1)試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖(b)中作出UI圖線圖7(2)根據(jù)圖線求出電池的電動勢E_ V，電池的內(nèi)阻r_ .答案(1)見解析圖(2)1.46(1.451.47均可)0.71(0.680.74均可)解析本題考查用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)的能力作圖線時應(yīng)使盡可能多的點落在直線上，個別偏離太遠的點應(yīng)舍去，圖線如圖所示由圖線與縱軸的交點可得電動勢E146 V，再讀出圖線與橫軸交點的坐標(0.65,1.00)，由EUIr得r0.71 .二、安阻法(或伏阻法)測E、r的實驗原理與數(shù)據(jù)處理例2

7、某研究性學(xué)習(xí)小組利用如圖8甲所示電路測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的R圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E_，r_.圖8解析由歐姆定律有，EI(Rr)，Rr.由此知題圖乙中圖線的斜率為電動勢E，縱軸截距大小為內(nèi)阻r.E3.0 V，r1.0 .答案3.0 V1.0 在做測量一只蓄電池(電動勢約為2.2 V，內(nèi)阻很小)的電動勢和內(nèi)阻的實驗時，備有下列器材供選用：A定值電阻(阻值已知為R11 ，額定功率約5 W)B定值電阻(阻值已知為R210 ，額定功率約10 W)C直流電流表(量程00.6 A3 A，內(nèi)阻不能忽略)D直流電壓表(量程03 V15 V，內(nèi)

8、阻較大)E滑動變阻器(阻值范圍010 )F滑動變阻器(阻值范圍01 000 )G電鍵H導(dǎo)線若干(1)為防止電源短路，用作保護電阻的定值電阻選用_(填“A”或“B”)(2)如圖9，某同學(xué)將選定的器材在實物圖上連線完成了實驗電路，閉合電鍵后無論怎樣移動滑片P，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)約為2.2 V不變，電流表的示數(shù)幾乎為零，若電路中只有一處故障，則電路故障可能是_圖9Ab、c間斷路Ba、b間某點電阻絲斷路CP與電阻絲未接通D保護電阻斷路(3)排除故障后，某小組討論發(fā)現(xiàn)圖中有一條導(dǎo)線連接錯誤，請在錯誤導(dǎo)線上畫上“×”，并畫出正確接線(4)改正錯誤后按正確操作完成實驗，根據(jù)實驗記錄，將測量數(shù)據(jù)描點如圖

9、10，請在圖上作出相應(yīng)圖象則待測蓄電池的電動勢E為_V，內(nèi)阻r為_.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)圖10答案(1)A(2)AC(3) 如下圖(4)2.200.5001.如圖1所示，是根據(jù)某次測定電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗記錄的數(shù)據(jù)作出的UI圖象，下列關(guān)于這個圖象的說法中正確的是()圖1A縱軸截距表示待測電池的電動勢，即E3.0 VB橫軸截距表示短路電流，即I00.6 AC根據(jù)r，計算出待測電池內(nèi)阻為5 D根據(jù)r|，計算出待測電池內(nèi)阻為1 答案AD解析由于縱坐標并非從零開始，故橫軸截距不是短路電流，內(nèi)阻r|1 .2用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，下列說法中正確的是()A應(yīng)選用舊的干電池作為被測電

10、源，以使電壓表讀數(shù)變化明顯B應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C移動滑動變阻器的滑片時，不能使滑動變阻器短路造成電流表過載D使滑動變阻器阻值盡量大一些，測量誤差才小答案AC解析伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻實驗中，應(yīng)選用內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表，滑動變阻器阻值不能太大，如果太大不便于調(diào)節(jié)3如圖2所示是甲、乙、丙三位同學(xué)設(shè)計的測量電源電動勢和內(nèi)電阻的電路電路中R1、R2為已知阻值的電阻下列說法中正確的是()圖2A只有甲同學(xué)設(shè)計的電路能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻B只有乙同學(xué)設(shè)計的電路能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻C只有丙同學(xué)設(shè)計的電路能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻D三位同學(xué)設(shè)計的電路都能測出電源的電動勢和

11、內(nèi)電阻答案D解析圖甲中可用EI1(rR1)、EI2(rR2)求得電源的電動勢和內(nèi)電阻，圖乙中可用EU1r、EU2r求得電源的電動勢和內(nèi)電阻，而圖丙中可用EU1I1r、EU2I2r求得電源的電動勢和內(nèi)電阻，故三位同學(xué)設(shè)計的電路都能測出電源的電動勢和內(nèi)電阻，故D正確4在“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，已連接好部分實驗電路圖3(1)按圖3甲所示的實驗電路，把圖乙中剩余的電路連接起來圖4(2)在圖乙的電路中，為避免燒壞電表，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于_端(選填“A”或“B”)(3)如圖4是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的UI圖象，由圖可知，電源的電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ .答案(1)見解析圖(2)B(3

12、)1.51.0解析(1)電路連接如圖(2)閉合開關(guān)前，滑動變阻器接入電路中的阻值應(yīng)該最大，故滑片應(yīng)置于B端(3)由題圖圖象可知，電源電動勢為1.5 V，內(nèi)阻r1.0 .5某同學(xué)用伏安法測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)備有下列器材：A被測干電池一節(jié)B電流表：量程00.6 A，內(nèi)阻0.1 C電流表：量程03 A，內(nèi)阻0.024 D電壓表：量程03 V，內(nèi)阻未知E電壓表：量程015 V，內(nèi)阻未知F滑動變阻器：010 ，2 AG滑動變阻器：0100 ，1 AH開關(guān)、導(dǎo)線若干在伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準確地測量電池的電

13、動勢和內(nèi)阻(1)在上述器材中請選擇適當?shù)钠鞑模篲(填寫選項前的字母)；(2)在圖5(a)方框中畫出相應(yīng)的實驗電路圖；圖5(3)根據(jù)實驗中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖(b)所示的UI圖象，則在修正了實驗系統(tǒng)誤差后，干電池的電動勢E_ V，內(nèi)電阻r_.答案(1)ABDFH(2)見解析圖(3)1.50.9解析(1)為了盡可能準確地測定電動勢和內(nèi)阻，應(yīng)選擇的器材是A、B、D、F、H.(2)實驗電路如圖(3)根據(jù)UI圖象得出E1.5 Vr0.1 0.9 .6某同學(xué)在用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，串聯(lián)了一只2.5 的保護電阻R0，實驗電路如圖6甲所示(1)按圖甲電路原理圖將圖乙實物連接

14、起來；圖6(2)該同學(xué)按上述電路原理圖正確連接好實驗電路，合上開關(guān)S后，當滑動變阻器的滑動觸頭P由A端向B端逐漸滑動時，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)逐漸增大，而電壓表的示數(shù)幾乎不變，直到當滑動觸頭P滑至鄰近B端時，電壓表的示數(shù)急劇變化，出現(xiàn)上述情況的原因是_.(3)該同學(xué)順利完成實驗，測出的數(shù)據(jù)如下表所示請你根據(jù)這些數(shù)據(jù)幫他在圖7中畫出UI圖象，并由圖得出電池的電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ ；I/A0.100.170.230.30U/V1.201.000.800.60圖7答案(1)如圖所示(2)滑動變阻器的總電阻太大(3)如圖所示1480.57小明要測定一電池的電動勢E和內(nèi)電阻r，實驗器材有：一只DIS電流傳

15、感器(可視為理想電流表，測得的電流用I表示)，一只電阻箱(阻值用R表示)，一只開關(guān)和導(dǎo)線若干該同學(xué)設(shè)計了如圖8甲所示的電路進行實驗和采集數(shù)據(jù)甲乙丙圖8(1)小明設(shè)計該實驗的原理表達式是_(用E、r、I、R表示)(2)小明在閉合開關(guān)之前，應(yīng)先將電阻箱阻值調(diào)至_(選填“最大值”、“最小值”或“任意值”)在實驗過程中，將電阻箱調(diào)至圖乙所示，則此時電阻箱接入電路的阻值為_ .(3)小明根據(jù)實驗采集到的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的R圖象，則由圖象求得該電池的電動勢E_ V，內(nèi)阻r_ (結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案(1)EI(Rr)(2)最大值25(3)6.0(5.86.2)2.4(2.32.5)8(1)用電壓表

16、、電流表測定電池的電動勢和內(nèi)阻實驗，采用的是下列_電路(2)某同學(xué)將和測得的數(shù)值逐一描繪在坐標紙上，再根據(jù)這些點分別畫出了圖線a與b，如圖9所示，你認為比較合理的是圖線_(填“a”或“b”)圖9(3)根據(jù)該圖線得到電池電動勢的大小是_ V；內(nèi)阻是_(結(jié)果保留兩位小數(shù))答案(1)D(2)a(3)1.450.949現(xiàn)有一特殊電池，它的電動勢E約為 9 V，內(nèi)阻r約為40 ，已知該電池允許輸出的最大電流為50 mA.為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖10甲所示的電路進行實驗，圖中電流表的內(nèi)阻RA已經(jīng)測出，阻值為5 ，R為電阻箱，阻值范圍為0999.9 ，R0為定值電阻，對電路起保護作用圖10(1)實驗室備有的定值電阻R0有以下幾種規(guī)格，本實驗選用哪一種規(guī)格的定值電阻最合適()A10 B50 C150 D500 (2)該同學(xué)接入符合要求的R0后，閉合開關(guān)S，調(diào)