資源簡介

實驗：電池電動勢和內阻的測量
實驗原理
閉合電路歐姆定律：E=U+Ir →U=E-Ir
實驗方法
伏安法
實驗器材：電流表、電壓表、滑動變阻器
實驗電路圖：
甲 乙
電流表外接法， 電源內阻r較小時適用 電流表內接法， 電源內阻r較大時適用
實驗步驟：
a. 確定電流表、電壓表的量程，電路把器材連接好
b. 把變阻器的滑動片移到最左端使阻值最大
c. 閉合開關，調節變阻器 ，使電流表有明顯示數，記錄一組電流表和電壓表的示數，用同樣的方法 測量并記錄 幾組I和U的值。
d. 斷開開關， 整理好器材。
e. 以 U為縱軸，I為橫軸，將記錄的電壓、電流標在坐標圖上， 過這些點作一條直線 ，根據縱軸截距求出電動勢，根據斜率大小求出內電阻。
數據處理：
把測出的多組U、I值，在U－I圖中描點畫圖象，使U－I圖象的直線經過大多數坐標點或使各坐標點大致分布在直線的兩側，如圖所示：
①縱軸截距等于電源的電動勢E
②直線斜率的絕對值等于電源的內阻r
誤差分析：（圖像修正法）
實驗電路圖
誤差來源 電壓表分流 電流表分壓
誤差修正 I真=IV+IA U真=UV+UA
U-I圖像修正對比
對比結果 E真>E測,r真>r測 E真=E測,r真2、伏阻法
實驗器材：電壓表和電阻箱
實驗原理：
實驗電路圖：
數據處理：利用所測數據作出圖像，整理得：
由分析可得：a.圖像得斜率為
b.圖像得縱軸截距為
誤差分析：
誤差來源：電壓表的分流作用
和此電路等效，誤差分析一致
3、安阻法
實驗器材：電流表和電阻箱
測量原理：E=IR+Ir
實驗電路圖：
處理數據：利用所測數據作出圖像，整理E=IR+Ir得：
由分析得：a.縱軸的截距表示 r
b.圖象的斜率表示 E
誤差分析：電流表的分壓作用
和此電路等效，誤差分析一致
自測練習題
題型一：伏安法
1、某小組利用實驗室的電流表和電壓表測定一節干電池的電動勢和內電阻。
（1）要求盡量減小干電池內電阻的實驗誤差，應選擇_______（選填“甲”、“乙”）電路圖。
（2）該組同學記錄了若干組數據，并將對應點標在圖中的坐標紙上，請在圖中畫出圖線。
（3）利用圖像求得干電池的電動勢_______V（結果保留三位有效數字），內電阻_______Ω（結果保留兩位有效數字）。
（4）在上述實驗過程中存在系統誤差，以下關于電動勢和內阻的測量值、與真實值、之間的比較，正確的是_______。
A.， B.，
C.， D.，
【答案】
1、答案：（1）甲
（2）
（3）1.40（1.40-1.50均可）；1.2/1.3/1.4
（4）C
2、用如圖甲電路測定一節干電池的電動勢和內阻，電池的內阻較小，為了防止在調節滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻起保護作用，除電池、開關和導線外，可供使用的實驗器材還有：
A.電流表（量程0.6A）
B.電壓表（量程3V）
C.定值電阻（阻值1Ω、額定功率5W）
D.定值電阻（阻值10Ω、額定功率10W）
E.滑動變阻器（阻值范圍0~10Ω、額定電流2A）
F.滑動變阻器（阻值范圍0~100Ω、額定電流1A）
（1）要正確完成實驗，定值電阻應選擇_________，滑動變阻器R應選擇_________；（填各項前面的字母代號）
（2）如圖乙所示是根據實驗數據作出的圖像，由圖可知，電源的電動勢_________V，內阻_________Ω；（結果保留2位有效數字）
【答案】
2、答案：（1）C；E（2）1.5；1.0
解析：（1）由于電池內阻很小，所以保護電阻不宜太大，否則會使得電流表、電壓表取值范圍小，造成的誤差大，所以定值電阻選C；根據閉合電路歐姆定律可知，電路中的最大電阻應為，變阻器應選擇的阻值范圍是0~10Ω，所以滑動變阻器選E；
（2）根據閉合電路歐姆可得，由圖示電源的圖像可知，電源的電動勢為，圖像斜率的絕對值等于電源的內阻，內阻為。
題型一：伏安法變形題（內含電表改裝題）
3、為較準確地測量一節干電池的電動勢和內電阻（約2Ω），可使用的主要器材有：
A.電流表G：測量范圍0~10mA，內電阻為100Ω；
B.電流表A：測量范圍0~0.4A，內電阻為1.5Ω；
C.電阻箱：電阻變化范圍0~999.9Ω；
D.滑動變阻器R：電阻變化范圍0~20Ω；
E.開關一個、導線若干
（1）將電流表G改裝成2V的電壓表，則與G串聯的電阻箱的阻值應調為___________（選填正確選項前字母）。
A.50.0Ω B.70.0Ω C.100Ω D.100.0Ω
（2）將改裝后的電流表G和電流表A接入電路，為了讓測量及結果更方便準確，應選擇的電路是_________（選填“a”或“b”）。
（3）若選擇正確的與電路圖進行實驗，得到電流表G和A的幾組數據，并根據數據繪出了圖線如圖（c）所示（分別對應電流表G和A的示數），分析圖線可知，干電池的電動勢為________V，內電阻為___________Ω。（保留三位有效數字）
【答案】
3（1）答案：D
解析：電阻箱的精確度為0.1Ω，將電流表G改裝成電壓表，需要串聯一個大電阻，其阻值為
故D正確，ABC錯誤。
故選D。
（2）答案：b
解析：由于電流表的內阻已知，為了減小實驗誤差，采用電流表相對于電源內接的方式，故選b。
（3）答案：1.72；2.02
解析：由閉合電路歐姆定律可得
整理得
由圖可得
解得
當，時，代入
解得
4、小明同學想要設計一個既能測量電源電動勢和內阻，又能測量定值電阻阻值的電路.他用了以下的實驗器材中的一部分，設計出了圖（a）的電路圖：
a.電流表（量程0.6A，內阻很小）；電流表（量程，內阻）；
b.滑動變阻器R（0~20Ω）；
c.兩個定值電阻，；
d.待測電阻；
e.待測電源E（電動勢約為3V，內阻約為2Ω）
f.開關和導線若干
（1）根據實驗要求，與電流表串聯的定值電阻為________（填“”或“”）.
（2）小明先用該電路測量電源電動勢和內阻，將滑動變阻器滑片移至最右端，閉合開關，調節滑動變阻器，分別記錄電流表、的讀數、，得與的關系如圖（b）所示.根據圖線可得電源電動勢________V，電源內阻________Ω.（計算結果均保留兩位有效數字）
（3）小明再用該電路測量定值電阻的阻值，進行了以下操作：
①閉合開關、，調節滑動變阻器到適當阻值，記錄此時電流表示數，電流表示數；
②斷開開關，保持滑動變阻器阻值不變，記錄此時電流表示數，電流表示數；后斷開；
③根據上述數據可知計算定值電阻的表達式為________.若忽略偶然誤差，則用該方法測得的阻值與其真實值相比________（選填“偏大”“偏小”或“相等”）.
【答案】
4、答案：（1）（2）3.0；2.1（3）③；相等
解析：（1）電源電動勢為3V，電流表與串聯，可改裝為量程為的電壓表，改裝后的電壓表量程太小，同理應用定值電阻改裝后電壓表量程為3V，故選；
（2）由題圖可知時，電流表的讀數對應的電壓值即為電源的電動勢，則，內阻；
（3）③由題意可知：，，聯立解得；由以上分析可知，若考慮電流表內阻的影響，則表達式列成：，，最后求得的表達式不變，則用該方法測得的阻值與其真實值相比相等.
題型二：伏阻法
5、某實驗小組利用如圖所示電路測量某電源電動勢和內阻。有以下器材可供選擇：
A.電壓表(，內阻約為1000 Ω)；
B.電壓表(，內阻約為800 Ω)；
C.定值電阻(5 Ω，0.5 W)；
D.電阻箱(0－99.90 Ω)；
E.待測電源(電壓約為4.5 V，內阻估計值為5 Ω)；
F.開關S，導線若干。
(1)電壓表應選用________(填選項即可)
(2)開關閉合前，電阻箱取適宜的阻值應該是__________。
A. B. C. D..0
(3)正確連接電路，閉合開關，調節變阻箱，記錄變阻箱阻值以及電壓表讀數并依據相關數據作出圖象如下：
依據圖象可以得出電源電壓為_______V，電源內阻為______Ω。(結果均保留兩位有效數字)
【答案】
5、答案：（1）B
（2）C
（3）4.8；4.6
解析：（1）為測量精確，宜選用電壓表B，因為電壓表A的量程遠大于電源電壓，測量誤差較大；
（2）AB選項都會導致電壓超出電壓表量程，D選項變阻箱的阻值為0，電路中的電流大約是0.45A，根據，在定值電阻上的功率約為1W，會導致電流超出定值電阻的功率；C選項阻值10Ω接入電路閉合開關，電路中的電流大約是0.225A，根據，在定值電阻R，上的功率約為0.25W，不超范圍，同時電壓表上的電壓大約是2.25V，不超電壓表量程，故選C。
（3）根據閉合電路的歐姆定律有
變形可得
根據圖像可得縱軸截距為
可得電動勢為
圖線斜率即為
可解得
6、某同學利用電壓表和電阻箱測定一種特殊電池的電動勢(電動勢E大約在9V左右,內阻r約為509)。已知該電池允許輸出的最大電流為150mA。該同學利用如圖甲所示的電路進行實驗,圖中電壓表的內阻約為2kΩ,R為電阻箱,阻值范圍0~9999Ω,R0是定值電阻,阻值為20Ω,起保護電路的作用。
1.該同學連接好電路后,閉合開關S,調節電阻箱的阻值,電壓表的某一次偏轉如圖乙所示,其讀數為__________V。
2.改變電阻箱的阻值,取得多組數據,電壓表的示數為U,電阻箱的示數為R,做出如圖丙所示的圖線,則根據該同學所做出的圖線可求得該電池的電動勢E=__________V,內阻r=__________Ω。(結果保留兩位有效數字)
3.用該電路測量電源的電動勢和內阻,出現系統誤差的原因是__________。
【答案】
答案：1.6.0; 2.10; 50; 3.忽略了電壓表的內阻(或者忽略了電壓表的分流)
7、某同學利用圖甲的電路圖測量電源的電動勢（E）和內阻（r）。圖中為理想電壓表，R為電阻箱。
甲 乙
（1）開關S閉合前，將電阻箱阻值調到________（選填“最大”或“最小”）。
（2）開關S閉合后，調節電阻箱，分別記錄下電阻箱阻值R和電壓表示數U，記錄多組數據后，作出圖像，如圖乙所示。根據圖乙可得電源的電動勢E=_________、內阻r=_________。
（3）若電壓表的內阻不是無窮大，則該方法測得的電源電動勢________（選填“偏大”或“偏小”），電源內阻________（選填“偏大”或“偏小”）。
【答案】
7、答案：（1）最大；（2）；；（3）偏小；偏小
解析：（1）為了保證電源安全，電阻箱阻值應調到最大。
（2）根據閉合電路歐姆定律有，整理得，結合圖像可得，。
（3）若考慮電壓表的內阻不是無窮大，根據閉合電路歐姆定律有，整理得，結合圖像可得，故測得的電源電動勢偏小，電源內阻偏小。
題型三：安阻法
8、小明為了測出水果電池的電動勢和內阻，若實驗室除了導線和開關外，還有以下一些器材可供選擇：
A.靈敏電流表(量程為0～0.6 mA，內阻)
B.靈敏電流表(量程為0～600 μA，內阻未知)
C.電阻箱()
(1)為了能盡可能準確測定“水果電池”的電動勢和內阻，實驗中電流表應選擇________(填器材前的字母代號)。
(2)小明利用下面的電路圖測出不同的電阻值下對應的電流值作出與1/I圖像則由圖線可以得到被測水果電池的電動勢____________V，內阻___________________。(結果均保留兩位有效數字)
【答案】
8、答案：(1)a(2)0.83—0.91均可;內阻均可
9、（1）在測量一節干電池的電動勢和內阻的實驗中，某同學先用多用表的直流電壓擋直接去測量電池兩端的電壓，把測量值作為電動勢時，其主要誤差是___________________。為減小實驗誤差，他用如圖所示的電路，并通過作圖法得到電池的電動勢和內阻。
根據下列實驗器材，則電阻箱應選__________；由同一表頭改裝的電流表應選__________（填選項前的字母）
A.電阻箱（調節范圍）
B.電阻箱（調節范圍）
C.電流表（量程）
D.電流表（量程）
（2）根據歐姆定律，有，通過改變電阻箱電阻，測得若干組電阻值和相應的電流值，以R為橫軸，為縱軸，得到曲線，求得斜率為a，縱軸截距為b，則電動勢__________；內阻__________。這樣得到的電動勢與電流表的內阻__________（填“有關”、“無關”或“不確定”）；電池內阻與電流表的內阻__________（填“有關”、“無關”或“不確定”）。
【答案】
9、答案：（1）電池內阻有電壓降；B；C（2）；；無關；有關
解析：（1）]電壓表和電源串聯，電池內阻有電壓降，電動勢測量值小于真實值；
由同一表頭改裝的電流表，是由表頭和電阻并聯改裝的，由并聯分流特點可知量程越大并聯的電阻越小，內阻越小，在電源內阻測量時誤差越小，故電流表應選擇量程為0.6A的電流表，故選C；
采用量程為0.6A的電流表，電路的最小電阻為
電阻箱應選調節范圍在的電阻箱，故選B；
（2）根據歐姆定律，有
解得
根據圖像斜率和縱軸截距有
，
解得，
將電流表的內阻看作電源內阻一部分，根據閉合電路歐姆定律有
路端電壓和電流的測量值等于真實值，故電動勢的測量值與電流表的內阻無關，測出的電源內阻實際是電源內阻與電流表內阻之和，故電源內阻測量值與電流表內阻有關。
10、某同學設計了如圖所示電路,測量定值電阻的阻值、電源的電動勢和內阻,使用的器材有:待測定值電阻R1(約幾歐)、待測電源E、電流表A、電阻箱R2(0-999.9Ω)、開關兩個及導線若干。
（1）. 請用筆畫線代替導線在圖中完成實物電路的連接________;

（2）.測量R1的值時,閉合開關S1前,調節R2至__________( 選填“最大值”或“最小值"),然后閉合開關S1和S2,調節R2使電流表示數為I,此時R2的值為7.8Ω;再斷開S2,將R2調到5.8Ω時,電流表示數也為I,則R的值為______Ω。
3.測量電源電動勢E和內阻r時,閉合開關S1、斷開S2,調節R2,得到R2和對應電流I的多組數據,作出圖象如圖所示,則電源電動勢E =__________V=__________,內阻r =__________(計算結果均保留兩位有效數字),若電流表A內阻不可忽略,則r的測量值__________(選填“大于”、“等于”或“小于”)真實值。
【答案】
10、答案：（1）.
（2）.最大值; （3）.2.0; 6.0; 1.0; 大于
解析：（1）. 按原理圖接線,如圖
（2）.為了保護用電器,所以應使電阻箱的最大阻值接入電路,即在閉合開關前調節R2至最大值;
由閉合電路歐姆定律得: ,解得: ;
（3）. 由閉合電路歐姆定律得:
整理得:
由圖像可知, ,
解得:
若電流表A內阻不可忽略,由閉合電路歐姆定律得:
整理得:
即內阻的測量值為: 即大于真實值。

展開更多......

收起↑