12-3-实验：电池电动势和内阻的测量(原卷版)(人教版必修第三册).docxVIP

12.3实验：电池电动势和内阻的测量

基础知识梳理

基础知识梳理

一、测定电池电动势和内阻的实验方案设计

1．伏安法：由E＝U＋Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的，从而解出E、r，用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表，电路图如图所示．

2.伏阻法：由E＝知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图所示．

3.安阻法：由E＝可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图所示．

二、实验操作与数据分析

1．实验步骤(以伏安法为例)

(1)电流表用0～0.6A量程，电压表用0～3V量程，按实验原理图连接好电路．

(2)把的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值．

(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I1、U1)．用同样的方法测量几组I、U值．

(4)断开开关，整理好器材．

(5)处理数据，用公式法或图像法求出电池的和．

2．数据分析

(1)公式法：依次记录的多组数据(一般6组)如表所示：

实验序号

1

2

3

4

5

6

I/A

I1

I2

I3

I4

I5

I6

U/V

U1

U2

U3

U4

U5

U6

分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值作为测量结果．

E＝，r＝.

(2)图像法

①根据多次测出的U、I值，作U－I图像；

②将图线两侧延长，纵轴的数值就是电池电动势E；

③横轴(路端电压U＝0)的数值就是电流eq\f(E,r)；

④图线斜率的绝对值等于电池的内阻r，即r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(E,I短)，如图所示．

三、注意事项与误差分析

1．为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻的旧干电池和内阻的电压表．

2．实验中不能将电流调得，且读数要快，读完后立即电源，防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化．

3.当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像时，单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始．

如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取的两点用r＝求出．

4．误差分析

(1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的以及作U－I图像时描点不准确．

(2)系统误差：主要原因是电压表的作用，使得电流表上读出的数值比流过电源的电流一些．U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在U－I坐标系中表示出来，如图所示，可见E测E真，r测r真．

典型例题分析

典型例题分析

考点一：测量电源电动势和内阻的实验原理、器材和实验电路

【例1】某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为，接电路的实物图如图所示。下列对该学生接线说法错误的是（）

A．滑动变阻器不起变阻作用 B．电流表接线有错

C．电压表量程选用不当 D．电压表接线不妥

【变式练习】

1．如图为“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验电路，电源由两节干电池串联而成（电池允许通过最大电流为0.6A）。保护电阻R有四种规格，其中最适合的是（）

A．5Ω、2.0W B．5Ω、0.2W C．50Ω、20W D．50Ω、2.0W

2．某同学在设计测电源电动势和内阻的电路时，电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略。能精确地测量出电源的电动势和内阻的电路为（）

A． B．

C． D．

考点二：测量电源电动势和内阻的实验步骤和数据处理

【例2】某研究性学习小组用如图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻起保护作用。按正确的器材连接好实验电路后，接通开关，改变滑动变阻器的阻值R，读出对应的电流表的示数I和电压表的示数U，并作记录。某同学记录的实验数据，根据这些数据在图中画出了图线。内电阻r为（）

A．1.45Ω B．1.37Ω C．1Ω D．2Ω

【变式