資源簡介

12.3 實驗：電池電動勢和內阻的測量
【學習目標】
1．知道測量電源電動勢和內電阻的實驗原理，學會科學處理實驗數據的方法——公式法和圖像法
2．了解實驗中的誤差來源，了解用不同方法測量得出結果E和r的誤差分析
【質疑提升1】實驗思路
1. 電動勢和內阻是電源的重要參量，根據閉合電路歐姆定律，由多種方法可以測定電池的電動勢和內阻。請你思考并提出一兩種實驗設計方案。
2. 如圖所示，電源、滑動電阻器、電鍵構成閉合電路，當改變滑動電阻器的阻值時，可用電壓表測量路端電壓U和電流I的多組不同數值，試根據閉合電路歐姆定律：
（1）寫出求解電源電動勢E、內電阻r的方程：
（2）為解出E、r，至少需要幾組數值：
（3）為減小測量帶來的偶然誤差，可以采取的方法是：
3. 誤差分析：由實際電表和理想電表的差別，分析如圖1所示電路，思考下面的問題：
（1）I電壓表測量的路端電壓U、電流表測量的干路電流I是否存在系統誤差？為什么？
（2）結合電壓表、電流表的測量值和路端電壓、干路電流真實值的大小關系，思考：圖2中U、I的測量值圖線，U、I的真實值圖線應怎樣？進而分析電動勢、內阻的測量值和真實值之間的大小關系？
（3） 如果采用圖3所示的測量電路，試分析該電路的系統誤差？
4. 圖5中，電源、電阻箱、電壓表、電鍵構成閉合電路，試根據閉合電路歐姆定律分析，該電路是否可以測出電源電動勢E和內電阻r？如可以測出，需要測出哪些物理量？其原理式？
5. 圖6中，電源、電阻箱、電流表、電鍵構成閉合電路，試根據閉合電路歐姆定律分析，該電路是否可以測出電源電動勢E和內電阻r？如可以測出，需要測出哪些物理量？其原理式？
【學以致用】
1. 用電壓表、電流表測定a、b兩節干電池的電動勢Ea、Eb和內電阻ra、rb時，畫出的圖線如圖所示，則由此圖線可知（ ）
A．Ea＞Eb 、ra＞rb B．Ea＞Eb 、ra＜rb
C．Ea＜Eb 、ra＞rb D．Ea＜Eb 、ra＜rb
2. 在測定電源電動勢和內阻的實驗中某同學所用電路如圖所示，測得的數據如下：
1 2 3 4 5 6
U/V 1.42 1.36 1.08 1.21 1.14 1.07
I/A 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24
⑴ 實驗誤差分系統誤差和偶然誤差兩種。該實驗的系統誤差主要是由_電壓表分流___引起的。用畫U-I圖線求電動勢和內阻的優點在于可以盡量減小實驗的___偶然____誤差。
⑵ 在右圖給出的U－I坐標系中用給出的數據畫出U－I圖線（橫、縱坐標的起點已經規定好），從圖象中可以發現該同學記錄的第__3__組數據有誤。
⑶ 求得電動勢E=__1.50____V，內阻r=_1.78____Ω．（均保留3位有效數字）。
【核心素養專練】
1． 如圖所示是根據某次實驗記錄的數據畫出的U—I圖線，關于此圖線，下列的說法中正確的是（ ）
A．縱軸的截距表示電源的電動勢，即E＝3.0V
B．橫軸的截距表示電源的短路電流，即I短＝0.6A
C．電源的內阻r＝5Ω
D．電源的內阻r＝1.0Ω
2．用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內電阻，提供的器材如圖所示。
（1）用實線代表導線把圖甲所示的實物連接成測量電路。（兩節干電池串聯作為電源，圖中有部分線路已連接好）
（2） 圖乙中的6個點表示實驗中測得的6組電流I、電壓U的值，按照這些實驗值作出U－I圖線，由此圖線求得的電源電動勢E＝__3.00_____V，內電阻r＝_0.77______Ω。（結果保留兩位小數）
3．如圖實物分別為開關，兩個電池串聯的電源，電壓表，電阻箱，還有導線若干（圖中未畫出）。現用這些器材來測量電源的電動勢E和內電阻r。
　?（1）在上面右邊線框內畫出實驗電路圖并按電路圖在實物圖上連接導線。
（2）若要測得E、ｒ的值，電阻箱至少需取___２_____個不同數值。
（3）若電壓表每個分度表示的電壓值未知，但指針偏轉角度與電壓表兩端電壓成正比，能否用此電路測量E 答：__否______．能否用此電路測ｒ？答：___能_____。
4．在測量電源的電動勢和內阻的實驗中，由于所用電壓表（視為理想電壓表）的量程較小，某同學設計了如圖所示的實物電路。
（1）實驗時，應先將電阻箱的電阻調到▲ 。（選填“最大值”、“最小值”或“任意值”）
（2）改變電阻箱的阻值R，分別測出阻值=10的定值電阻兩 端的電壓U，下列兩組R的取值方案中，比較合理的方案是▲ 。（選填“1”或“2”）
方案編號 電阻箱的阻值R/Ω
1 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0
2 80.0 70.0 60.0 50.0 40.
（3）根據實驗數據描點，繪出的圖象是一條直線．若直線的斜率為k，在坐標軸上的截距為b，則該電源的電動勢E= ▲ ，內阻r=▲ 。（用k、b和R0表示）
5. 現有器材：量程為10.0mA、內阻約30-40的電流表一個，定值電阻R1=150，定值電阻R2=100，單刀單擲開關K，導線若干。要求利用這些器材測量一干電池（電動勢約1.5V）的電動勢。
（1）按要求在實物圖上連線。
（2）用已知量和直接測得量表示的待測電動勢的表達式為E= ，式中各直接測得量的意義是： I1為兩電阻串聯時電流表讀數、I２為接入電阻R1時電流表讀數、 。
6. 在測定一節干電池的電動勢和內電阻的實驗中，備有下列器材：
① 干電池E（電動勢約為1.5V、內電阻大約為1.0）
② 電壓表V（0~15V）
③ 電流表A（0~0.6A、內阻0.5）
④ 電流表G（滿偏電流3mA、內阻Rg=10）
⑤ 滑動變阻器R1（0~10、10A）
⑥ 滑動變阻器R2（0~100、1A）
⑦ 定值電阻R3=990
⑧ 開關、導線若干　
1 為了方便且能較準確地進行測量，其中應選用的滑動變阻器是__⑤_______（填寫字母代號）；
⑵ 請在線框內畫出你所設計的實驗電路圖，并在圖中標上所選用器材的符號。
⑶ 上圖為某一同學根據他設計的實驗，繪出的I1—I2圖線（I1為電流表G的示數，I2為電流表A的示數），由圖線可求得被測電池的電動勢E = 1.46 V，內電阻r = 0.35 。
改裝Ｇ表為電壓表。電流表和電源直接串聯。據斜率求出的電源內阻需減電流表內阻。
圖1
圖5
圖612.3 實驗：電池電動勢和內阻的測量
【學習目標】
1．知道測量電源電動勢和內電阻的實驗原理，學會科學處理實驗數據的方法——公式法和圖像法
2．了解實驗中的誤差來源，了解用不同方法測量得出結果E和r的誤差分析
【質疑提升1】實驗思路
1. 電動勢和內阻是電源的重要參量，根據閉合電路歐姆定律，由多種方法可以測定電池的電動勢和內阻。請你思考并提出一兩種實驗設計方案。
2. 如圖所示，電源、滑動電阻器、電鍵構成閉合電路，當改變滑動電阻器的阻值時，可用電壓表測量路端電壓U和電流I的多組不同數值，試根據閉合電路歐姆定律：
（1）寫出求解電源電動勢E、內電阻r的方程：
（2）為解出E、r，至少需要幾組數值：
（3）為減小測量帶來的偶然誤差，可以采取的方法是：
3. 誤差分析：由實際電表和理想電表的差別，分析如圖1所示電路，思考下面的問題：
（1）I電壓表測量的路端電壓U、電流表測量的干路電流I是否存在系統誤差？為什么？
（2）結合電壓表、電流表的測量值和路端電壓、干路電流真實值的大小關系，思考：圖2中U、I的測量值圖線，U、I的真實值圖線應怎樣？進而分析電動勢、內阻的測量值和真實值之間的大小關系？
（3） 如果采用圖3所示的測量電路，試分析該電路的系統誤差？
4. 圖5中，電源、電阻箱、電壓表、電鍵構成閉合電路，試根據閉合電路歐姆定律分析，該電路是否可以測出電源電動勢E和內電阻r？如可以測出，需要測出哪些物理量？其原理式？
5. 圖6中，電源、電阻箱、電流表、電鍵構成閉合電路，試根據閉合電路歐姆定律分析，該電路是否可以測出電源電動勢E和內電阻r？如可以測出，需要測出哪些物理量？其原理式？
【學以致用】
1. 用電壓表、電流表測定a、b兩節干電池的電動勢Ea、Eb和內電阻ra、rb時，畫出的圖線如圖所示，則由此圖線可知（ ）
A．Ea＞Eb 、ra＞rb B．Ea＞Eb 、ra＜rb
C．Ea＜Eb 、ra＞rb D．Ea＜Eb 、ra＜rb
2. 在測定電源電動勢和內阻的實驗中某同學所用電路如圖所示，測得的數據如下：
1 2 3 4 5 6
U/V 1.42 1.36 1.08 1.21 1.14 1.07
I/A 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24
⑴ 實驗誤差分系統誤差和偶然誤差兩種。該實驗的系統誤差主要是由________________________引起的。用畫U-I圖線求電動勢和內阻的優點在于可以盡量減小實驗的_______誤差。
⑵ 在右圖給出的U－I坐標系中用給出的數據畫出U－I圖線（橫、縱坐標的起點已經規定好），從圖象中可以發現該同學記錄的第____組數據有誤。
⑶ 求得電動勢E=______V，內阻r=_____Ω．（均保留3位有效數字）。
【核心素養專練】
1． 如圖所示是根據某次實驗記錄的數據畫出的U—I圖線，關于此圖線，下列的說法中正確的是（ ）
A．縱軸的截距表示電源的電動勢，即E＝3.0V
B．橫軸的截距表示電源的短路電流，即I短＝0.6A
C．電源的內阻r＝5Ω
D．電源的內阻r＝1.0Ω
2．用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內電阻，提供的器材如圖所示。
（1）用實線代表導線把圖甲所示的實物連接成測量電路。（兩節干電池串聯作為電源，圖中有部分線路已連接好）
（2） 圖乙中的6個點表示實驗中測得的6組電流I、電壓U的值，按照這些實驗值作出U－I圖線，由此圖線求得的電源電動勢E＝_______V，內電阻r＝_______Ω。（結果保留兩位小數）
3．如圖實物分別為開關，兩個電池串聯的電源，電壓表，電阻箱，還有導線若干（圖中未畫出）。現用這些器材來測量電源的電動勢E和內電阻r。
　?（1）在上面右邊線框內畫出實驗電路圖并按電路圖在實物圖上連接導線。
（2）若要測得E、ｒ的值，電阻箱至少需取________個不同數值。
（3）若電壓表每個分度表示的電壓值未知，但指針偏轉角度與電壓表兩端電壓成正比，能否用此電路測量E 答：________．能否用此電路測r？答：________。
4．在測量電源的電動勢和內阻的實驗中，由于所用電壓表（視為理想電壓表）的量程較小，某同學設計了如圖所示的實物電路。
（1）實驗時，應先將電阻箱的電阻調到▲ 。（選填“最大值”、“最小值”或“任意值”）
（2）改變電阻箱的阻值R，分別測出阻值=10的定值電阻兩 端的電壓U，下列兩組R的取值方案中，比較合理的方案是▲ 。（選填“1”或“2”）
方案編號 電阻箱的阻值R/Ω
1 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0
2 80.0 70.0 60.0 50.0 40.
（3）根據實驗數據描點，繪出的圖象是一條直線．若直線的斜率為k，在坐標軸上的截距為b，則該電源的電動勢E= ▲ ，內阻r=▲ 。（用k、b和R0表示）
5. 現有器材：量程為10.0mA、內阻約30-40的電流表一個，定值電阻R1=150，定值電阻R2=100，單刀單擲開關K，導線若干。要求利用這些器材測量一干電池（電動勢約1.5V）的電動勢。
（1）按要求在實物圖上連線。
（2）用已知量和直接測得量表示的待測電動勢的表達式為E= ，式中各直接測得量的意義是：
。
6. 在測定一節干電池的電動勢和內電阻的實驗中，備有下列器材：
① 干電池E（電動勢約為1.5V、內電阻大約為1.0）
② 電壓表V（0~15V）
③ 電流表A（0~0.6A、內阻0.5）
④ 電流表G（滿偏電流3mA、內阻Rg=10）
⑤ 滑動變阻器R1（0~10、10A）
⑥ 滑動變阻器R2（0~100、1A）
⑦ 定值電阻R3=990
⑧ 開關、導線若干　
1 為了方便且能較準確地進行測量，其中應選用的滑動變阻器是_________（填寫字母代號）；
⑵ 請在線框內畫出你所設計的實驗電路圖，并在圖中標上所選用器材的符號。
⑶ 上圖為某一同學根據他設計的實驗，繪出的I1—I2圖線（I1為電流表G的示數，I2為電流表A的示數），由圖線可求得被測電池的電動勢E = V，內電阻r = 。
圖1
圖5
圖6

展開更多......

收起↑