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1、10实验：测定电池的电动势和阻学习目标1.知道测定电池的电动势和阻的实验原理，会设计测量电动势和阻的电路.2.掌握实验的方法和实验数据处理的方法.一、测定电池电动势和阻的实验方案设计1.伏安法：由EUIr知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，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1所示.图12.安阻法：由EIRIr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2所示.图23.伏阻法：由EUr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
2、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3所示.图3二、实验操作与实验数据的处理1.实验步骤(以伏安法为例)(1)电流表用00.6 A量程，电压表用03 V量程，按实验原理图连接好电路.(2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值最大.(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，用公式法和图象法这两种方法求出电池的电动势和阻.2.实验数据的处理(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123456I/AI1I2I3I4I5I6U/VU
3、1U2U3U4U5U6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)图象法根据屡次测出的U、I值，作UI图象；将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E；横轴截距点(路端电压U0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流；图线斜率的绝对值等于电池的阻r，即r，如图4所示.图43.考前须知(1)为使电池的路端电压有明显变化，应选取阻较大的旧干电池和阻较大的电压表.(2)实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时阻r的明显变化.(3)当干电池的路端电压变化不很
4、明显时，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开场.如图5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，阻要在直线上取较远的两点用r|求出.图5一、伏安法测E、r的仪器选择与数据处理例1利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和电阻.要求尽量减小实验误差.图6(1)应该选择的实验电路是图6中的_(填“甲或“乙).(2)现有电流表(00.6 A)、开关和导线假设干，以及以下器材：A.电压表(015 V)B.电压表(03 V)C.滑动变阻器(050 )D.滑动变阻器(0500 )实验中电压表应选用_；滑动变阻器应选用_.(选填相应器材前的字母)(3)*位同
5、学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图7的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出UI图线.图7序号123456电压U(V)1.451.401.301.251.201.10电流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E_V，电阻r_.答案(1)甲(2)BC(3)如下图(4)1.50(1.491.51)0.83(0.810.85)解析(1)如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表阻当成电源阻的一局部，而电流表阻与电源阻很接近，故电源阻测量误差大，用甲电路，误差来源于电压表的分流，因为电压
6、表的阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小.测量引起的误差小，应选择甲电路图；(2)电源电动势为1.5 V，因此电压表量程选择3 V，应选B；为使电路中的电流能大围调节，需选用全阻值小的滑动变阻器，应选C；(3)先描点，然后用平滑的直线连接，就得到电源的伏安特性曲线；(4)由闭合电路的欧姆定律得UEIr，故UI图象的纵轴截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的阻，故E1.50 V，r0.83 .选择仪器时注意掌握的原则1.平安性原则，即一定要保证仪器的平安，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流.2.准确性原则，即要保证测量时读数准确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选
7、用小量程的，对欧姆表来讲尽量让指针指在中值刻度附近.3.方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器控制电路时，电路的电压、电流的变化围要尽可能大，以便获取多组测量值.针对训练小明利用如图8所示的实验装置测量一节干电池的电动势和阻.图8(1)图中电流表的示数为_ A.(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44请根据表中的数据，在图9所示方格纸上作出UI图线.图9由图线求得：电动势E_ V，阻r_ .(3)实验时，小明进展了屡次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合.其实，从实
8、验误差考虑这样的操作不妥，因为_.答案(1)0.44(2)UI图象见解析1.60(1.581.62都算对)1.22(1.181.26都算对)(3)干电池长时间使用后，电动势和阻会发生变化，导致实验误差增大解析(1)电流表使用的量程为00.6 A，所以电流表读数为0.44 A.(2)描点连线得到UI图象，如下图根据EUIr，图象中纵轴截距表示电源的电动势，所以E1.60 V(1.58 V1.62 V都算对)，斜率为阻，所以r1.22 (1.18 1.26 都算对).(3)干电池长时间使用后，电动势和阻会发生变化，导致实验误差增大.二、伏阻法和安阻法的实验原理和数据处理1.伏阻法(1)电路图：如图
9、10所示(2)实验原理：EUr(3)数据处理计算法：图象法：作出图象，如图11.由图象的斜率和截距求解.图10图112.安阻法(1)电路图：如图12所示.(2)实验原理：EIRIr.(3)数据处理计算法：图象法：作出R图象，如图13.由图象的斜率和截距求解.图12图13例2有一特殊电池，它的电动势约为 9 V，阻约为40 ，该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和阻，*同学利用如图14甲所示电路进展实验，图中电流表的阻RA5 ，R为电阻箱，阻值围0999.9 ，R0为定值电阻，对电源起保护作用.图14(1)本实验中的R0应选_(填字母).A.10 B.50 C.150
10、D.500 (2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势E_ V，阻r_ .答案(1)C(2)1045解析(1)当电阻箱接入电路的阻值为零时，电路中的电流不能超过50 mA，即电路中电阻的最小值约为180 ，除去电源阻约为40 、图中电流表的阻RA5 ，C选项最为适宜.(2)由U外EIr得I(R0RRA)EIr，变形得.结合题图可得E10 V，r45 .1.*兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合.为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是(
11、)A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B.一个伏特表和多个定值电阻C.一个安培表和一个电阻箱D.两个安培表和一个滑动变阻器答案D解析根据闭合电路欧姆定律可得EUIr，测量多组数据U、I可求E、r，A可取；由E(rR)，可知测量多组数据U、R可求E、r，B可取；由EI(Rr)可知，测量多组数据I、R可求E、r，C可取；D中两个安培表和滑动变阻器，由于不知道滑动变阻器的阻值，故无法求出E、r，D不可取.2.如图15a是“测定电池的电动势和阻的实验电路，如果采用一节新干电池进展实验，实验时会发现，当滑动变阻器在阻值较大的围调节时，电压表读数变化很小，为了较准确地测量一节新干电池的阻，连接了一定
12、值电阻，实验电路原理图如图b.可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：量程3 V的理想电压表V，量程0.6 A的电流表A(具有一定阻)，定值电阻R0(R01.5 )，滑动变阻器R1(010 )，滑动变阻器R2(0200 )，开关S.图15(1)为方便实验调节且能较准确地进展测量，滑动变阻器应选用_(填R1或R2).(2)用笔画线代替导线在图c中完成实物连接图.(3)实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数，在给出的UI坐标系中画出UI图线如图d所示，则新干电池的阻r_ .(保存两位有效数字)答案(1)R1(2)如下图(3)0.29 1.(多项选择)如图1所示，是根据*次测
13、定电池的电动势和阻的实验记录的数据作出的UI图象，以下关于这个图象的说法中正确的选项是()图1A.纵轴截距表示待测电池的电动势，即E3.0 VB.横轴截距表示短路电流，即I00.6 AC.根据r，计算出待测电池阻为5 D.根据r|，计算出待测电池阻为1 答案AD解析由于纵坐标并非从零开场，故横轴截距不是短路电流，阻r|1 .2.(多项选择)用图象法计算电动势和阻时，先要描点，就是在UI坐标系中描出与每组I、U值对应的点，以下说法中正确的选项是()A.这些点应当准确地分布在一条直线上，即UI图线应通过每个点B.这些点应当根本上在一条直线上，由于偶然误差不能防止，所以UI图线不可能通过每一个点C.
14、不在UI图线上的点应当大致均衡地分布在图线两侧D.个别偏离直线太远的点，应当舍去答案BCD解析用描点法画图象时，应使这些点根本在一条直线上，不在直线上的点要大致均衡地分布在图线两侧，个别偏离直线太远的点是由于偶然误差造成的，应当舍去.3.在“测定电池的电动势和阻的实验中，已连接好局部实验电路.图2(1)按图2甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来.(2)在图乙的电路中，为防止烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于_端(选填“A或“B).图3(3)如图3是根据实验数据作出的UI图象，由图可知，电源的电动势E_ V，阻r_ .答案(1)见解析图(2)B解析(1)电路连接如图.(2)闭合
15、开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于B端.(3)由题图图象可知，电源电动势为1.5 V，阻r1.0 .4.*同学在用电流表和电压表测定电池的电动势和阻的实验中，串联了一只2.5 的保护电阻R0，实验电路如图4甲所示.图4(1)按图甲电路原理图将图乙实物连接起来；(2)该同学按上述电路原理图正确连接好实验电路，合上开关S后，当滑动变阻器的滑动触头P由A端向B端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数几乎不变，直到当滑动触头P滑至邻近B端时，电压表的示数急剧变化，出现上述情况的原因是_.(3)该同学顺利完成实验，测出的数据如下表所示.请你根据这些数据帮他在图5中画出
16、UI图象，并由图得出电池的电动势E_ V，阻r_ ；I/A0.100.170.230.30U/V1.201.000.800.60图5答案(1)如下图(2)滑动变阻器的总电阻太大(3)如下图5.在测定一节干电池的电动势和阻的实验中，备有以下器材：A.干电池E(电动势约为1.5 V，阻小于1.0 )B.电流表A1(满偏电流3 mA，阻r110 )C.电流表A2(00.6 A，阻0.1 )D.滑动变阻器R1(020 ，10 A)E.滑动变阻器R2(0100 ，10 A)F.定值电阻R3(990 )G.开关和导线假设干(1)为方便且能较准确地进展测量，其中应选用的滑动变阻器是_.(填字母代号)(2)请画出利用此题提供的器材所设计的测量电池电动势和阻的实验电路图.(3)如图6为*一同学根据他所设计的实验绘出的I1I2图线(I1为A1的示数，I2为A2的示数)，由图线可求得被测电池的电动势E_ V，阻r_ .图6答案(1)D(2)(3)1.48(1.471.49均可)0.75
