高中物理人教版 (新课标)选修32 电动势学案及答案

第二章  恒定电流

§X2.6 实验：测定电池的电动势和内阻

执笔人：禹城一中 谭凤芹

【学习目标】

1.学习测量电源电动势和内阻的方法,掌握科学测量的主要步骤。

2.学会科学处理实验数据的方法，有公式法和图像法。

【自主学习】                                                                 

一、实验目的                                                               

测定电源的________________。                                  

                                          E r     S                         

                                          图2.6-1                                         

二、实验原理                                                        

1、图2.6-1中，电源电动势E、内电阻r，与路端电压U、电流I的关系可写为

     E=______________。（1）

2、图2.6-2中，电源电动势E、内电阻r、电流I、电阻R的关系可写为

     E=______________。（2）

3、图2.6-3中电源E、内电阻r、路端电压U、电阻R的关系可写为

     E=______________。（3）

             E r   R                                                        

                                             E r  R                     

           图2.6-2                           图2.6-3                       

实验原理1是本节课的重点。测出几组U,I数值，带入(1)式得到的方程两两组成方程组，可得到E，r值。这种方法误差较大。还可以多测出几组U,I值，然后在U-I坐标平面内描出各组U、I值所对应的点，然后通过这些点画一直线，如图2.6-4所示，直线与纵轴的的交点的纵坐标就是电池的电动势的大小，直线与横轴的交点的横坐标就是电池的短路电流Io=E/r，因此可求的内电阻r=E/Io。                                          

三、实验器材                                             U/V                 

_________ 、__________、__________、__________、开关、

导线。                                                            

四、实验步骤                                                                                                                                                 

 1.连接电路。如图2.6-1所示。电流表取0.6A量程，电压表   o         Io    I/A       

取3V量程，移动触头位置使连入电路中的有效阻值_______。     图2.6-4                    

 2.测几组（I，U）值。闭合电键，移动变阻器触头位置，使电流有明显示数，记下一组（I，U）值，断开电键。用同样方法，多次移动变阻器触头位置，记录多组（I，U）值，然后断开电键。

 3.建立坐标系、描点。纵轴表示__________,横轴表示__________,取合适的标度，使所描坐标点分布绝大部分坐标纸，必要时纵坐标可以_________________。

 4.据描出的坐标点作出U-I图像。应使图象尽量多的通过描出的点，不在图象上的点要尽量对称的分布于图线两侧，误差很大，应坚决舍弃。

 5.测算电动势和内电阻。准确读出U-I图线与纵轴和横轴的交点坐标，并带入U=E-Ir中，算出E=?r=?

【典型例题】

用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r，所用的电路如图2.6-5所示，一位同学测得六组数据如下表中所示。                                                             

(1)试根据这些数据在图2.6-6中作出U-I图线。                                                     

（2）根据图线得出电池的电动势E=____V,                                                   电池的内电阻r= ________ Ώ。                                                                      

（3）若不作出图线，只选用其中两组U和I数据，                                                  

 可利用公式E=U1+I1r,E=U2+I2r算出E和r，这样                                                                             做可能得出误差很大的结果，选用第______组和第                                                                            ______组的数据，求得E和r误差最大。                   

【针对训练】

1.在测定电源电动势和内阻的实验中，为使实验效果明显且不会损坏仪器，应选择下列电源中的（ ）

A.内阻较大的普通干电池             B.内阻较小的普通蓄电池

C.小型交流发电机                   D.小型直流发电机

2.下面给出了几种用伏安法测电池电动势和内阻的实验中的数据处理方法，其中既科学、直观，又能减小偶然误差的方法是                                                                  （       ）

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

B.多测几组I、U的数据，求出几组E和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图象，再根据图象求E、r

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

3.为测定某一电池的电动势和内电阻，下面几组器材中，能完成实验的是                    (   )

A.一只电流表、一只电压表、一只变阻器、开关和导线                              

B.一只电流表、两只变阻器、开关和导线                                                           

C.一只电流表、一只电阻箱、开关和导线                                                        

D.一只电压表、一只电阻箱、开关和导线                                                                      

４．如图２．６－７所示为某一电源Ｕ－Ｉ曲线，由图可知　                            （     ）

A.电源电动势为2V        B.电源内电阻为1/3Ώ                                      

C.电源短路时电流为6A    D.电路路端电压为1V时，电路中电流为5A                  

【能力训练】                                                                              

1.下列关于电源电动势的说法中，正确的是

A.在某电池的电路中每通过2C的电荷量，电池提供的电能是4J，那么这个电池的电动势是0.5V

B.电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大

C.无论内电压和外电压如何变化，其电源电动势一定不变

D.电源的电动势越大，电源所提供的电能就越多     

2.下列关于闭合电路的说法中，错误的是

A.电源短路时，电源的内电压等于电动势

B.电源短路时，路端电压为零

C.电源断路时，路端电压最大

D.电源的负载增加时，路端电压也增大

3.如图2.6-8所示是两个不同电源的U-I特性曲线，下列判断正确的是                 （    ）

A.电动势E1=E2，发生断路时的电流I1〉I2                                                      

B.电动势E1=E2，内阻r1〉r2                                                                    

C.电动势E1>E2，内阻r1<r2                                                                    

D.当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的                                                 

路端电压变化大                                                                                    

4.如图2.6-9所示为根据某次实验记录数据画出的U-I图象下列

                                                          关于这个图象的说法正确的是                   （    ）                                                                     

A.由曲线与纵轴的交点可知，电源的电动势E=3V

B.横轴截距表示短路电流，即I短=0.6A

C.根据r=E/I短，计算出待测电源的内阻为5Ώ

D.根据r=△U/△I，计算出待测电源的内阻为1Ώ

5.在测定一节干电池（电动势约为1.5V，内阻约为                                                        2Ώ）的电动势和内阻的实验中，下列可选用的变阻器和电压表为                      (     ）                                                                                   

A.电压表量程为15V                            B.电压表量程                                               为3V          C.变阻器为20Ώ，1A            D.变阻器为500Ώ,0.1A                                                

6.如图2.6-10所示为“测定电源电动势和内阻”的实验电

路图通过变阻器阻值的改变得到两组数据（U1,I1）和（U2,I2)                                                    

则下列说法正确的是                       (      )

A.如果两个表的示数是准确的，则r=(U2-U1)/(I1-I2）                                                                            

B.如果两个表的示数是准确的，则r=（U1-U2）/(I1-I2）                                                      

C.受RV的大小影响，E、r的测量值比真实值偏小

D.RV越大，对E,r的影响越小

7.如图2.6-11所示的电路中，R1、R2为标准电阻。测定电源电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值比真实值_______,内阻的测量值比真实值________测量误差产生的原因是______________。                                                                                       

8.如图2.6-12所示，图线a为电源的U-I特性曲线，图线b是电阻R的伏安特性曲线，用该电源和该电阻组成的闭合电路，电源的输出功率为___________W，  电源的效率为____________。

9.为了测定干电池的电动势和内阻，先用下列器材：a.1.5V干电池两节；b.电压表（0-3v-15v）；c.电流表（0-0.6A-3.0A）；d.滑动变阻器（0-20Ώ）；e.滑动变阻器（0-1000Ώ）；f.电阻箱（0-9999.9Ώ）；g.开关，导线等，将下列实验步骤按次

序排列＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿　

A.断开开关

B.按照电路图接好电路，电压表用0-3V，电流表用0-0.6A

C.移动滑键减小电阻，使电流表指针有较明显的偏转，记录电压表和电流表的读数

D.把滑动变阻器的滑键滑到一段使其阻值最大

E.在移动滑键减少电阻，记录一组电流表、电压表的示数，且之后逐渐减小

F.闭合开关

【学后反思】

_____________________________________________________________________________________________________________________________________。

参考答案

典型例题：（1）略 （2）1.46V 0.72Ώ （3）3  4

针对训练：1.A  2.C 　3.ACD　４．ＡＤ

能力训练：1.C  2.D  3.ＡＤ　4.ＡＤ　5.ＢＣ　6.ＡＣＤ　7.没有误差　偏大

　　　　　电流表有内阻　8.４　６７%　　　9.ＢＤＦＣＥＡ