測電池的電動勢與內(nèi)阻

1、 學(xué)員編號： 年 級：高 二 課 時 數(shù)： 3學(xué)員姓名：XYZ 輔導(dǎo)科目：物 理 學(xué)科教師：授課類型T-測電源電動勢和內(nèi)阻C-伏阻法、安阻法T-U-I圖的應(yīng)用星 級教學(xué)目的1、掌握利用電壓表、電阻箱，電流表、電阻箱分別測量電源電動勢和內(nèi)阻；2、掌握電源U-I圖的應(yīng)用。3、處理簡單的邏輯電路4、掌握測量電動勢中的誤差分析授課日期及時段教學(xué)內(nèi)容.課堂導(dǎo)入建議用時5分鐘！如圖為測量原電池內(nèi)、外電路電壓的實驗裝置。圖中電壓表V和V'測量的分別是什么電壓外電路：靜電力做功 W1= qU外內(nèi)電路：靜電力做功 W2= qU內(nèi) 非靜電力做功 W= qE閉合電路歐姆定律： E = U外+ U內(nèi) =I（R

2、 + r）.同步講解建議用時20分鐘！一、要點提綱：用電壓表與電流表測電源的電動勢用電壓表與電流表測電源的電動勢的誤差分析測量電池電動勢和內(nèi)阻的實驗原理是閉合電路的歐姆定律，公式,為電源兩端電壓，即外電路電壓，為流過電源電流，即干路電流，采用的電路圖有電流表外接法（圖甲）和電流表內(nèi)接法（圖乙）：以上兩個實驗方案均存在系統(tǒng)誤差，圖甲中由于電壓表的分流，所測電流并不等于干路電流，圖乙中由于電流表分壓，所測電壓并不等于外電路電壓，現(xiàn)用不同數(shù)據(jù)處理方法比較如下：一、 計算法用分別表示電動勢和內(nèi)阻的測量值，表示其真實值。若采用圖甲，表示電壓表內(nèi)阻：若不考慮內(nèi)阻：若考慮內(nèi)阻： 計算得： 、則不難看出：若采

3、用圖乙，表示電流表內(nèi)阻：若不考慮電流表內(nèi)阻： 若考慮電流表內(nèi)阻：計算得：可見，電動勢測量準(zhǔn)確，而二、 電路分析法：當(dāng)選用圖甲時，從電路上分析，由于實驗把變阻器的阻值看成是外電路的電阻，因此電壓表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分，故實際測量出的是這一整體的電動勢和等效內(nèi)阻（圖甲中虛線部分），因為電壓表和電池并聯(lián)，所以等效內(nèi)阻應(yīng)等于電池真實值和電壓表內(nèi)阻并聯(lián)值，即,此時如果斷開外電路，則電壓表兩端電壓等于電動勢測量值,而電池與電壓表構(gòu)成回路，所以有：。當(dāng)選用圖乙時，把滑動變阻器當(dāng)成外電路，因此電流表應(yīng)看作內(nèi)電路的一部分（圖乙中虛線部分），因為電流表與電池串聯(lián)，所以等效內(nèi)阻應(yīng)等于電池內(nèi)阻真實值和電流表內(nèi)阻之和，

4、即,此時如果斷開外電路，則電流為0，其兩端電勢相等，等效電源的電動勢就是電源電動勢的真實值。三、 圖像法：若采用圖甲，,當(dāng)時，；當(dāng)時，作圖丙（虛線表示測量結(jié)果，實線表示真實情況），可得。若采用圖乙，,當(dāng)時，當(dāng)時，作圖丁（虛線表示測量結(jié)果，實線表示真實情況），可得。 丙 丁采用圖像法可對誤差做出定性分析。二題型分類：題型一：伏安法測電源的電動勢、內(nèi)阻例1.有一種供實驗使用的電池，其標(biāo)稱電壓為9V，允許電池輸出的最大電流為0.5A，為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)電阻，實驗時利用了如圖所示的電路圖，其中R0為保護電阻。U/VI/A100R0SEr12（1）電路圖的虛線框1中應(yīng)該接_，開關(guān)S閉合前，要把

5、滑動變阻器的阻值調(diào)到_（選填“最大”或“最小”）。（2）實驗室里備用的定值電阻有以下幾種規(guī)格：（A）5，5W （B）18，2W（C）20，5W （D）100，25W實驗時R0應(yīng)選用上述定值電阻中的_（填字母代號）較好。（3）改變滑動變阻器的觸點位置，記錄幾組不同的電壓、電流值，利用本實驗的DIS軟件，點擊“直線擬合”，得到如圖所示的UI圖線，則電池的電動勢為_V，內(nèi)電阻r=_?！緟⒖即鸢浮浚?）電壓（1分），最大（1分）（2）C（2分）（1分），5（1分）解析：伏安法小試牛刀：1 某學(xué)生在做“用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中，根據(jù)測出的數(shù)值作出了電池A和電池B的UI圖象如圖所示

6、。從圖上可以看出電池A的內(nèi)電阻電池B的內(nèi)電阻（填“大于”或“小于”），若某一電阻分別接到電池A和電池B上后，該電阻器消耗的功率相等，則此電阻器的阻值為歐。2 為了測定電源電動勢E的大小、內(nèi)電阻r和定值電阻R0的阻值，某同學(xué)利用DIS設(shè)計了如圖甲所示的電路。閉合電鍵S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，用電壓傳感器1、電壓傳感器2和電流傳感器測得數(shù)據(jù)，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算機分別描繪了如圖乙所示的M、N兩條UI直線。請回答下列問題：（1）根據(jù)圖乙中的M、N兩條直線可知（ ）A直線M是根據(jù)電壓傳感器1和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的B直線M是根據(jù)電壓傳感器2和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的C直線N是根據(jù)電

7、壓傳感器1和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的D直線N是根據(jù)電壓傳感器2和電流傳感器的數(shù)據(jù)畫得的（2）圖像中兩直線交點處電路中的工作狀態(tài)是A滑動變阻器的滑動頭P滑到了最左端 B電源的輸出功率最大C定值電阻R0上消耗的功率為0.5W D電源的效率達到最大值（3）根據(jù)圖乙可以求得定值電阻R0，電源電動勢EV，內(nèi)電阻r .方法回顧1.閉合電路歐姆定律：2.電源圖的獲得：3.數(shù)據(jù)處理：.知識結(jié)構(gòu)：當(dāng)實驗器材改成只有電壓表、電阻箱或電流表和電阻箱時，能不能測出電源的電動勢和內(nèi)阻？ 為什么？一、伏阻法實驗原理：橫坐標(biāo)：縱坐標(biāo)：斜率：截距：二、安阻法實驗原理：R橫坐標(biāo)：縱坐標(biāo)：斜率：截距：三、安安法.典例精講建議用時2

8、0分鐘！題型一：伏阻法例.現(xiàn)有一種特殊的電池，它的電動勢E約為9V，內(nèi)阻r約為40，已知該電池允許輸出的最大電流為50mA，為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學(xué)利用如圖甲所示的電路進行實驗，圖中電壓表的內(nèi)阻很大，對電路的影響可不考慮，R為電阻箱，阻值范圍09999，R0是定值電阻，可防止操作不當(dāng)損壞電池，起保護電路的作用。EVrKRR0甲（1）實驗室備有的定值電阻R0有以下幾種規(guī)格：（A）10，2.5W （B）100，1.0W（C）200，1.0W （D）2000，乙/V-1/10-2-1246810120本實驗應(yīng)選哪一種規(guī)格？答。（2）該同學(xué)接入符合要求的R0后，閉合開關(guān)K，調(diào)整電阻箱的阻

9、值，讀取電壓表的示數(shù)，計錄多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖線。則根據(jù)該同學(xué)所作出的圖線可求得該電池的電動勢E為V，內(nèi)阻r為。題型二：安阻法例2某研究性學(xué)習(xí)小組利用右圖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)繪出如下圖所示的R1/I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EV，r。題型三：安安法 現(xiàn)在有干電池一節(jié)，導(dǎo)線若干，開關(guān)一個，電流表兩個、定值電阻一個、滑動變阻器一個，設(shè)計一個電路測量干電池的電動勢與內(nèi)阻右圖是利用兩個電流表A1和A2測量干電池電動勢E和內(nèi)阻r的電路原理圖圖中S為開關(guān)，R為滑動變阻器，定值電阻R1和電流表A1內(nèi)阻之和為10 000 .(1)按電路原理圖

10、連接實物圖(2)在閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑動變阻器的滑動端P移動至_(填“a端”、“中央”或“b端”)(3)閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器的滑動端P至某一位置，讀出電流表A1和A2的示數(shù)I1和I2.多次改變滑動端P的位置，得到的數(shù)據(jù)如下表所示請在如圖所示的坐標(biāo)紙上以I1為縱坐標(biāo)、I2為橫坐標(biāo)畫出所對應(yīng)的I1I2圖線.I1/mAI2/mA48040032023214068(4)由(3)中所得圖線可求出電池的電動勢E_V，內(nèi)阻r_.答案：(1)連線如圖甲所示(2)b端(3)如圖乙所示 例如.方法回顧建議用時5分鐘！常見分析方法：1. 伏阻法原理：2. 安阻法原理：3. 安安法原理.魔法小測建議用時10分鐘！

11、.為測定某電源內(nèi)阻r和一段電阻線單位長度的電阻R0，設(shè)計如圖所示的電路ab是一段粗細均勻的電阻線，R是阻值為2的保護電阻，電源電動勢為6v，安培表內(nèi)阻不計，示數(shù)用i表示，滑動片P與電阻絲有良好接觸， aP長度用L表示，其它連接導(dǎo)線電阻不計實驗時閉合電鍵，調(diào)節(jié)P的位置，將L和與之對應(yīng)的i數(shù)據(jù)記錄在下表實驗次數(shù)12345L（m）i（A）1.961.451.2081/i（A-1）AabRPS第29題0L1/i（1）畫出1/i-L圖像；（2）寫出1/i-L圖像所對應(yīng)的物理原理表達式，式中涉及到相關(guān)物理量用字母表示（E、r、R、R0）_（3）從圖中根據(jù)截距和斜率，求出該電源內(nèi)阻r為_；該電阻線單位長度的

12、電阻R0為_【答案】（1） 圖略（2分），（2）（）（2分）， （3）0.4 （2分），8.89.5 （2分）解析：安阻法的變形2電動自行車的電瓶用久以后性能會下降，表現(xiàn)之一為電池的電動勢變小，內(nèi)阻變大。某興趣小組將一輛舊電動自行車電瓶充滿電，取下四塊電池，分別標(biāo)為A、B、C、D，測量它們的電動勢和內(nèi)阻。（1）用多用表直流電壓50V擋測量每塊電池的電動勢。測量電池A時，多用電表的指針如圖甲所示，其讀數(shù)為V。（2）用圖乙所示電路測量A、B、C、D四塊電池的電動勢E和內(nèi)阻r，圖中R0為保護電阻，其阻值為5。改變電阻箱的阻值R，測出對應(yīng)的電流I，根據(jù)測量數(shù)據(jù)分別作出A、B、C、D四塊電池的圖線，如圖

13、丙。由圖線C可知電池C的電動勢E=V；內(nèi)阻r=。（3）分析圖丙可知，當(dāng)前狀態(tài)電池(選填“A”、“B”、“C”或“D”)對電動自行車供電性能較優(yōu)。OR/A-1510-5-10ACBD丙甲RAR0E乙S【答案】29、(1)11.1（11、11.0都可以）（2分）(2) 12，1（4分）(3) C（2分）解析：安阻法3、設(shè)計一個沒有電流表、電壓表的電路，以測燈泡的電阻。（提示：可以用電能表）.檢測定位建議用時10分鐘！1. 電路實驗題中器材的選擇電壓表、電流表的選?。毫砍獭?nèi)阻（實際電表電源：電動勢、內(nèi)阻滑動變阻器：最大阻值、允許通過的最大電流2. 線性關(guān)系的推導(dǎo)伏安法：U = E-Ir伏阻法：安阻

14、法：R3. 分壓電路、限流電路.負載電阻遠大于滑動變阻器電阻，用限流電路時，移動滑片幾乎不會影響電路中的電流.電源電壓太大，負載額定電壓過小.針對培養(yǎng)建議用時10分鐘！每題20分，共100分.實際電壓表內(nèi)阻并不是無限大，可等效為理想電壓表與較大的電阻的并聯(lián)。測量一只量程已知的電壓表的內(nèi)阻，器材如下：待測電壓表（量程3V，內(nèi)阻約3K待測）一只，電流表（量程3A，內(nèi)阻0.01）一只，電池組（電動勢約為3V，內(nèi)阻約1），滑動變阻器一個，變阻箱（可以讀出電阻值，0-9999）一個，開關(guān)和導(dǎo)線若干。某同學(xué)利用上面所給器材，進行如下實驗操作：（1）該同學(xué)設(shè)計了如圖甲、乙兩個實驗電路。為了更準(zhǔn)確地測出該電壓

15、表內(nèi)阻的大小，你認(rèn)為其中相對比較合理的是（填“甲”或“乙”）電路。其理由是： ；（2）用你選擇的電路進行實驗時，閉合電鍵S，改變阻值，記錄需要直接測量的物理量：電壓表的讀數(shù)U和（填上文字和符號）；（3）（單選題）選擇下面坐標(biāo)軸，作出相應(yīng)的直線圖線。（A）UI （B） U1/I（C）1/UR （D）UR（4）設(shè)直線圖像的斜率為k、截距為b，請寫出待測電壓表內(nèi)阻表達式Rv?！敬鸢浮?9(8 分)（2分）乙 ，電壓表內(nèi)阻太大，會導(dǎo)致電流表示數(shù)幾乎為零而無法準(zhǔn)確讀數(shù)。 （2分） 電阻箱的阻值R（3）（2分）（單選）（C ） （4）（2分） b/k 解析：測電壓表的內(nèi)阻，最終的原理公式: ,由于遠遠大于r,所以公式可以近似為 最終圖所示的電路可用于測量電源的內(nèi)阻r，電源的電動勢未知。圖中A是電流表，其內(nèi)阻并不很小，V為電壓表，其內(nèi)阻亦不很大，R是一限流電阻，阻值未知，電鍵S1、S2、S3都處于斷開狀態(tài)。請補充完成下列實驗步驟，用適當(dāng)?shù)姆柋硎驹摬襟E中應(yīng)測量的物理量：（1） 閉合S1，S3打向1，測得電壓表的讀數(shù)U0，電流表的讀數(shù)為I0，電壓表的內(nèi)阻；（2）閉合S1，S3打向2，測得電壓表的讀數(shù)U1；（3）。（4）用所測得的物理量表示電池內(nèi)阻的表示式為r ?！敬鸢浮?9（共8分）（1）Rg=（2分）（3）閉合S1、S2,S3打向2,測得電壓表的讀數(shù)U2,電流表