高中人教版 (新课标)2 电动势学案设计

89．实验：用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻

【实验目的】

测定电池的电动势和内电阻

【实验原理】

1．实验原理；根据闭合电路的欧姆定律，其方法有：①如图89－1所示，改变变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U，I值，由U＝E－Ir可得：，；                          图89－1      

②为减小误差，至少测出6组U，I值，且变化范围要大些，然后在U－I图中描点作图，由图线纵截距和斜率找出E、r，如图89－2所示。

2．实验器材：被测电池（干电池）；电流表；电压表；滑动变阻器；电键和导线等．

3．实验步骤：

（1）确定电流表、电压表的量程，按图89－1示电路把器材连接好；

（2）把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大；            图89－1

（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I、U值；

（4）断开电键，整理好器材；

（5）数据处理：用原理中方法计算或在U—I图中找出E、r．

【注意事项】

1．使用内阻大些（用过一段时间）的干电池，在实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电，以免于电池在大电流放电时极化现象过重，E、r明显变化．

2．在画U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾及个别离开较远的点以减少偶然误差．

3．干电池内阻较小时U的变化较小，坐标图中数据点将呈现如图89－3甲所示的状况，下部大面积空间得不到利                 图89－3

用，为此可使坐标不从零开始，如图89－3乙所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小些．此时图线与横轴交点不表示短路电流．计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用计算出电池的内阻r．

4．实验误差的来源与分析

（1）每次读完电表示数没有立即断电，造成E、r变化；

（2）测量电路存在系统误差，I真＝I测十Iv，末考虑伏特表分流．

【典型例题】

例1 现有一阻值为10．0Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧）要求：

（1）画出实验电路图．

（2）简要写出完成接线实验步骤。

（3）写出用测得的量，电源内阻的表达式r＝________________。

例2 (2000 上海)某同学按如图89－4所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示：

将电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。

（1）电路中E、r分别为电源的电动势和内阻，R1、R2、R3为定值电值，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量（不要求具体计算）_________。

（2）由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是________。 

89．实验：用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻

一、选择题

1．下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法．其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是                              （    ）

A．测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E、r。

B．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值。

C．测出多组I、U的数据，画出U－I图像，再根据图像求E、r。

D．多测出几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r。

2．用电压表和电流表测干电池的电动势和内电阻，为了使测量值比较准确，下列措施中，正确的是

A．为了多测几组电流、电压值，应尽量使回路中电流大些

B．每次读完电流值和电压值之后，应立即断开开关

C．在作路端电压U和干路电流I的U－I图线时，应尽量使图线在坐标纸上分布的范围大些

D．由于电压表内阻远大于电池内阻，应把电流表接在电源附近

3．如图89－1所示是根据某次实验记录的数据画出的U－I图像，关于此图像，下列说法中正确的是（）

A．纵轴的裁距表示电源的电动势，即E＝3.0V

B．横轴的截距表示电源的短路电流，即I短＝0.6A

C．电源的内阻r＝5Ω

D．电源的内阻r＝1Ω

二、解答题                                              图89－1

4．用伏安法测定电池的电动势和内电阻时，有下如实验步骤：

A．打开电键，切断电路

B．恰当选择实验器材，按电路图连好电路．

C、调节滑动变阻器的滑片，减小接入电路的电阻，记录一组电流表和电压表的示数

D．把滑动变阻器的滑片滑至一端，使接入电路的电阻最大

E．逐次减小滑动变阻器接入电路的电阻，记录多组电流表和电压表的示数．

F．闭合电键接通电路．

把以上步骤的序号按合理顺序填写在横线上：

5．如图89－2所示为测干电池的电动势和内电阻的电路图，用两节干电池串联做电源（每节电池电动势接近1.5V，内阻约为0.5Ω），除给出的电源、导线和电键外，还有以下器材：

A．直流电流表，量程0～0.6A，内阻0.5Ω；

B．直流电流表，量程0～3A，内阻0.1Ω；

C．直流电压表，量程0～3V，内阻IkΩ；

D．直流电压表，最程0～15V，内阻5 kΩ；

E．滑动变阻器，阻值范围0～10Ω，额定电流2A；

F．滑动变阻器，阻值范围0～50Ω，测定电流1.5A

其中电压表应选用         ；电流表应选用      ；滑动变阻器应选用      ．改变R的阻值，得到两组U1、I1，U2、I2的测量值，则内电阻r＝    ，电源电动势E＝         图89－2。

6．（1995年上海）某学生用电流表和电压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0-20Ω。连接电路的实物图如图89－3。

（1）该学生接线中错误的和不规范的做法是（ ）

（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

（2）在方框里画出这个实验的正确电路图。

                                                  图89－3

7．在测电池的电动势和内电阻的实验中，一个小组记录的数据如下表所示．试根据这些数据在图89－4中画出U－I图线，由图线可知，电源的电动势E＝         ，内电阻r＝        。

                           图89－4

［典型例题］ 1.（1）略  （2）断开开关，记下电压表偏转格数N1；合上开关，记下电压表偏转格数N2  （3）    2.（1）可测出的物理量是R2、R3和E。

（2）可能R2断路，也可能R2、R3都断路。

［练习］1.C    2.B C    3.A D    4. BDFCEA    5.C E A     6.（1）A B D  （2）略    7. 1.46V 0.73Ω