《29《實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻》同步學(xué)案_（人教選修3-1）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《29《實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻》同步學(xué)案_（人教選修3-1）（12頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、金太陽新課標(biāo)資源網(wǎng) 第9節(jié)實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻要點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)1實(shí)驗(yàn)步驟(1)電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按圖連接好電路(2)把變阻器的滑動(dòng)片移到使阻值最大的一端(3)閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I，U)，用同樣方法測量幾組I、U值，記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中(4)打開電鍵，整理好器材(5)處理數(shù)據(jù)，用公式法和作圖法兩種方法求出電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的值2注意事項(xiàng)(1)使用內(nèi)阻大些(用過一段時(shí)間)的干電池，在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，一般不超過0.5 A，每次讀完U、I讀數(shù)立即斷電，以免干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象過重，E、r明顯變化(2)測出不少于6組
2、(I，U)數(shù)據(jù)，且U、I變化范圍盡量大些(3)在畫UI圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，而不要顧及個(gè)別離開較遠(yuǎn)的點(diǎn)以減小偶然誤差(4)干電池內(nèi)阻較小時(shí)U的變化較小，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖295甲所示的狀況，下部分大面積空間得不到利用，為此可使縱坐標(biāo)不從零開始，如圖乙所示，縱坐標(biāo)不從零開始，把縱坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小些此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流，計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用r|計(jì)算出電池的內(nèi)阻r.圖295(5)合理地選擇電壓表與電流表的量程可以減小讀數(shù)誤差，電壓表選取03 V量程，電流表選取00.6 A量程.1.UI圖象的斜率和截距
3、的物理意義是什么？圖296我們用UI圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了一條以點(diǎn)A(與縱軸U的交點(diǎn))和點(diǎn)B(與橫軸I的交點(diǎn))為端點(diǎn)的斜線UEIr(如圖296所示)，那么，應(yīng)該如何認(rèn)識(shí)這條直線的物理意義？對(duì)于點(diǎn)A，從坐標(biāo)可以看出，電流I0，這時(shí)電路處于斷路狀態(tài)，因此縱坐標(biāo)UAE.而UA也是直線的截距，則圖象的截距表示了電源的電動(dòng)勢對(duì)于點(diǎn)B，從坐標(biāo)可以看出，路端電壓U0，這時(shí)電路處于短路狀態(tài)，因此橫坐標(biāo)為短路電流I短，一般電源的內(nèi)電阻都較小，因此短路電流很大，容易燒壞電源，甚至引起火災(zāi)等不良后果，應(yīng)避免短路現(xiàn)象的發(fā)生由圖象可求得直線的斜率(即斜線與橫軸I的夾角的正切)tan r這與歐姆定律的直線方程UEIr的
4、斜率kr一致可見，UI圖象的斜率的絕對(duì)值就是電源內(nèi)電阻的數(shù)值這就是斜率ktan 的物理意義2本實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行誤差分析？(1)第一種實(shí)驗(yàn)線路(課本上的測量電路)UEIr中I是通過電源的電流，而本實(shí)驗(yàn)用圖297所示的電路是存在系統(tǒng)誤差的，這是由于電壓表分流IV，使電流表示值I測小于電池的輸出電流I真因?yàn)镮真I測IV，而IV，U越大，IV越大，U趨于零時(shí)，IV也趨于零圖297圖298所以它們的關(guān)系可用圖298表示，測量圖線為AB，真實(shí)圖線為AB.由圖線可看出r和E的測量值都小于真實(shí)值r測r真，E測r真(內(nèi)阻測量誤差非常大)實(shí)際測量時(shí)應(yīng)選電路圖297.一、實(shí)驗(yàn)基本操作【例1】 某學(xué)生用電流表和電壓表測干
5、電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí)，所用滑動(dòng)變阻器的阻值為020 ，連接電路的實(shí)物圖如圖2911所示圖2911該學(xué)生接線中錯(cuò)誤的和不規(guī)范的做法是()A滑動(dòng)變阻器不起變阻作用B電流表接線有錯(cuò)C電壓表量程選用不當(dāng)D電壓表接線不妥答案AD解析實(shí)物圖中，滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)固定端被接入電路，滑片移動(dòng)時(shí)，變阻器不起變阻作用，選A項(xiàng)電流表和電壓表只允許從電表的正接線柱流入，負(fù)接線柱流出，故圖中電壓表接線錯(cuò)誤，電流表接線正確故選D項(xiàng)，不選B項(xiàng)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢為1.5 V，電壓表選用03 V量程是正確的，故不選C項(xiàng)圖中電壓表直接和電池并聯(lián)，即使開關(guān)斷開，電壓表仍有示數(shù)，開關(guān)不能控制整個(gè)電路，從這個(gè)角度看出應(yīng)選D項(xiàng)二、數(shù)據(jù)處理
6、方法【例2】 下面是在測某電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中記錄的六組數(shù)據(jù)請(qǐng)?jiān)谥苯亲鴺?biāo)系中畫出UI圖，并根據(jù)圖象算出待測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.U/V1.371.321.241.181.101.05I/A0.120.200.310.320.500.57答案圖象見解析圖1.46 V0.72 解析建立坐標(biāo)系，利用描點(diǎn)法畫出UI圖象，如圖所示第四個(gè)點(diǎn)明顯偏離，可見誤差太大，應(yīng)舍去直線與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)即為電源的電動(dòng)勢E1.46 V由閉合電路的歐姆定律EUIr，將直線上的點(diǎn)(1.10,0.50)的坐標(biāo)U1.10 V，I0.50 A代入得內(nèi)阻r0.72 .1.做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，元件位置放置原則是：電表的位置利于觀察、開關(guān)
7、和滑動(dòng)變阻器等要操作的器件放在便于操作的地方，以下幾種測電池電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)電路各器件布列方案的俯視圖中，其中最佳方案是()A實(shí)驗(yàn)者B. 實(shí)驗(yàn)者C. 實(shí)驗(yàn)者D 實(shí)驗(yàn)者答案B2.圖2912如圖2912所示是根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)畫出的UI圖象，下列關(guān)于這個(gè)圖象的說法中正確的是()A縱軸截距表示待測電源的電動(dòng)勢，即E3 VB橫軸截距表示短路電流，即I短0.6 AC根據(jù)r，計(jì)算出待測電源內(nèi)阻為5 D根據(jù)r|，計(jì)算出待測電源內(nèi)阻為1 答案AD3某同學(xué)采用如圖2913所示的電路測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻，已知有干電池(電動(dòng)勢約為1.5 V，內(nèi)阻約2 )，電壓表(03 V,3 k)，電流表(00.6 A,1.
8、0 )，滑動(dòng)變阻器R1(10 ，2 A)和R2(100 ，0.1 A)各一只圖2913(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_(選填“R1”或“R2”)(2)在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)驗(yàn)電路(3)在實(shí)驗(yàn)中測得多組電壓和電流值，得到如圖丙所示的UI圖象，由圖可較準(zhǔn)確地求出電源電動(dòng)勢E_ V；內(nèi)阻r_ .答案(1)R1(2)見解析圖(3)1.48(1.471.49均正確)1.79(1.781.90均正確)解析(1)電路中最大電流I0.75 AR2的額定電流小于0.75 A，同時(shí)R2阻值遠(yuǎn)大于電源內(nèi)阻r，不便于調(diào)節(jié)，所以變阻器用R1.(2)如下圖所示(3)將圖線延長，交于縱軸，則縱截距即為電動(dòng)勢E1.48
9、 V(1.471.49 V均正確)r，可得r1.79 (1.781.90 均正確)題型一 測量原理和數(shù)據(jù)處理 在“測定一節(jié)干電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中(1)第一組同學(xué)利用如圖1(a)的實(shí)驗(yàn)裝置測量，電壓表應(yīng)選擇量程_(填“3 V”或“15 V”)，實(shí)驗(yàn)后得到了如圖(b)的UI圖象，則電池內(nèi)阻為_ .(電壓表、電流表均為理想電表)(2)第二組同學(xué)也利用圖(a)的連接測量另一節(jié)干電池，初始時(shí)滑片P在最右端，但由于滑動(dòng)變阻器某處發(fā)生斷路，合上電鍵后發(fā)現(xiàn)滑片P向左滑過一段距離x后電流表有讀數(shù)，于是該組同學(xué)分別作出了電壓表讀數(shù)U與x、電流表讀數(shù)I與x的關(guān)系圖，如圖(c)所示，則根據(jù)圖象可知，電池的電動(dòng)勢
10、為_ V，內(nèi)阻為_ .圖1思維步步高在圖(b)中，圖象的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的物理意義是什么？圖線和橫縱坐標(biāo)的交點(diǎn)的物理意義是什么？0.30 A是不是短路電流？在圖(c)中，05 cm電壓表和電流表的示數(shù)為什么不發(fā)生變化？怎樣根據(jù)圖象求解電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻？解析在圖(b)中，圖象的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的物理意義分別是路端電壓和干路電流，由于圖象的縱坐標(biāo)不是從0開始變化，所以圖線和縱坐標(biāo)的交點(diǎn)是電源電動(dòng)勢，但是橫坐標(biāo)不是短路電流，電源內(nèi)阻應(yīng)該為：r.在圖(c)中，05 cm電壓表和電流表的示數(shù)由于滑動(dòng)變阻器斷路而不發(fā)生變化，可以根據(jù)兩組相對(duì)應(yīng)的路端電壓和干路電流值列方程求解電動(dòng)勢和內(nèi)阻答案(1)3 V1.5(
11、2)1.51測量電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理常見問題：用縱坐標(biāo)表示路端電壓，橫坐標(biāo)表示干路電流，其中和縱坐標(biāo)的交點(diǎn)是電源電動(dòng)勢，和橫坐標(biāo)的交點(diǎn)不一定是短路電流電壓變化量和電流變化量的比值表示內(nèi)阻誤差如果采用圖(a)的接法，則誤差來源于電流表的分壓，電源電動(dòng)勢的測量值等于真實(shí)值，內(nèi)阻的測量值大于真實(shí)值. 題型二 實(shí)驗(yàn)的延伸考查 同學(xué)們知道，將兩個(gè)金屬電極插入任何一個(gè)水果中就可以做成一個(gè)水果電池，但日常生活中我們很少用“水果電池”，這是為什么呢？某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)準(zhǔn)備就此問題進(jìn)行探究(1)圖2同學(xué)們通過查閱資料知道將鋅、銅兩電極插入水果中，電動(dòng)勢大約會(huì)有1伏多一點(diǎn)曉宇同學(xué)找來了一個(gè)土豆做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用量程
12、為03 V、內(nèi)阻約50 k的伏特表測其兩極時(shí)讀數(shù)為0.96 V但當(dāng)他將四個(gè)這樣的水果電池串起來給標(biāo)值為“3 V，0.5 A”的小燈泡供電時(shí)，燈泡并不發(fā)光檢查燈泡、線路均沒有故障，而用伏特表測量其電壓確實(shí)能達(dá)到1 V多據(jù)您猜想，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因應(yīng)當(dāng)是：_(不要求寫分析、推導(dǎo)過程)(2)若實(shí)驗(yàn)室除了導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：A電流表A1(量程為00.6 A，內(nèi)阻為1 )B靈敏電流表A2(量程為00.6 mA，內(nèi)阻為800 )C靈敏電流表A3(量程為0300 A，內(nèi)阻未知)D滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值約10 )E滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值約2 k)F定值電阻(阻值2 k)G變阻箱(09
13、999 )為了能盡可能準(zhǔn)確測定“土豆電池”的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇的器材是_(填器材前的字母代號(hào))畫出應(yīng)采用的電路思維步步高電池給燈泡供電，燈泡不亮的原因是什么？要想測量電源電動(dòng)勢及內(nèi)阻，需要測量路端電壓和干路電流，該問題中沒有電壓表，需要怎樣進(jìn)行處理？電阻箱能夠起到什么作用？解析電池給燈泡供電，燈泡不亮是因?yàn)殡娐分须娏骱苄?，燈泡?shí)際工作的功率很小，要想測量電源電動(dòng)勢及內(nèi)阻，需要測量路端電壓和干路電流，電流表有提供，要采用量程較小(電路中電阻很大)，已知電阻(內(nèi)阻測量值減去電流表內(nèi)阻等于真實(shí)值)的電流表，所以選擇靈敏電流表A2.靈敏電流計(jì)和電阻箱串聯(lián)后可以當(dāng)作電壓表使用答案(1)水果電池的
14、內(nèi)阻太大(2)B、G如下圖所示本題考查測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)、閉合電路歐姆定律等知識(shí)，考查邏輯推理能力、分析綜合能力和實(shí)驗(yàn)探究能力要注意實(shí)驗(yàn)的變形之后仍然從原理出發(fā)分析，找出“新實(shí)驗(yàn)”的原理. 一、選擇題1如圖3所示，圖3甲、乙為兩個(gè)獨(dú)立電源的路端電壓與通過它們的電流I的關(guān)系圖象，下列說法中正確的是()A路端電壓都為U0時(shí)，它們的外電阻相等B電流都是I0時(shí)，兩電源的內(nèi)電壓相等C電源甲的電動(dòng)勢大于電源乙的電動(dòng)勢D電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻答案AC2用圖象法計(jì)算電動(dòng)勢和內(nèi)電阻時(shí)，先要描點(diǎn)，就是在UI坐標(biāo)系中描出與每組I、U值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，以下說法中正確的是()A這些點(diǎn)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確地分布在一條直線上，即
15、UI圖線應(yīng)通過每個(gè)點(diǎn)B這些點(diǎn)應(yīng)當(dāng)基本上在一條直線上，由于偶然誤差不能避免，所以UI圖線不可能通過每一個(gè)點(diǎn)C不在UI圖線上的點(diǎn)應(yīng)當(dāng)大致均衡地分布在圖線兩側(cè)D個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)舍去答案BCD解析用描點(diǎn)法畫圖象時(shí)，應(yīng)使這些點(diǎn)基本在一條直線上，且大致均衡地分布在圖線兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)是由于偶然誤差造成的，應(yīng)當(dāng)舍去3在測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連接圖中(如圖4)，電流表和電壓表的正接線柱都尚未連接，為了做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該把()圖4A電流表的正接線柱與c點(diǎn)相連B電流表的正接線柱與b點(diǎn)相連C電壓表的正接線柱與a點(diǎn)相連D電壓表的正接線柱與c點(diǎn)相連答案AC4用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的
16、實(shí)驗(yàn)中，下列注意事項(xiàng)中正確的是()A應(yīng)選用新的干電池作為被測電源，以使電壓表示數(shù)的變化比較明顯B應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路，以免造成電流表過載D根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作UI圖象時(shí)，應(yīng)通過盡可能多的點(diǎn)畫一條直線，并使不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)答案CD5.圖5在用圖5所示的電路測量電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，若有兩只電壓表V1和V2量程相同，內(nèi)阻RV1RV2；兩只電流表A1、A2量程相同，內(nèi)阻RA1RA2，在該實(shí)驗(yàn)中，為了使E、r的測量精確些，選擇的電表可以是()AV1和A2 BV2和A2CV2和A1 DV1和A1答案AD解析首先分析該電路的誤
17、差來源，此種接入電路的方法來源于電壓表分流，即所測得的電流為不準(zhǔn)確值(不是干路電流)，所以應(yīng)盡可能避免電壓表分流，應(yīng)選大阻值電壓表6下面給出的用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理方法中，既能減小偶然誤差，又直觀簡便的方法是()A測出兩組I和U數(shù)據(jù)，代入方程組，求出E和rB測出多組I和U數(shù)據(jù)，代入方程求出幾組E和r，最后求出平均值C測出多組I和U數(shù)據(jù)，畫出UI圖象，根據(jù)圖象求出E和rD測出多組I和U數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，然后代入公式求出E和r答案C7如圖6所示，圖6已知R1R2R31 .當(dāng)開關(guān)S閉合后，電壓表的讀數(shù)為1 V；當(dāng)開關(guān)S斷開后，電壓表的讀數(shù)為0.8 V，則電池的電動(dòng)勢等于
18、()A1 V B1.2 VC2 V D4 V答案C解析開關(guān)閉合時(shí)，R總rR1r1.5將I1 A代入公式得Er1.5開關(guān)斷開時(shí)，R總rR1R3r2將I0.8 A代入公式得E0.8r1.6解之得E2 V，r0.5 二、實(shí)驗(yàn)計(jì)算論述題8如圖7所示是測量兩節(jié)干電池組成的串聯(lián)電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)所用器材，用實(shí)線將它們連成實(shí)驗(yàn)電路圖7答案見解析圖解析本題考查實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)物連線首先畫出實(shí)驗(yàn)電路圖如右圖所示因?yàn)榇郎y電源電動(dòng)勢約為3 V，所以電壓表選用03 V的量程；干電池的允許電流一般在0.5 A左右，所以電流表應(yīng)選用00.6 A的量程；注意開關(guān)閉合前，要使變阻器接入電路的阻值盡量大些，保護(hù)電流表以防
19、燒毀電壓表不要直接接在電源的兩極上，要受開關(guān)的控制，實(shí)物連接圖如下圖所示9為了測量兩節(jié)串聯(lián)干電池的電動(dòng)勢，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖8所示的實(shí)驗(yàn)電路，其中E是待測電池組，內(nèi)阻不能忽略；V1、V2是兩只量程都合適的電表，內(nèi)阻不是很大，且未知；S1、S2是單刀單擲開關(guān)；導(dǎo)線若干圖8(1)請(qǐng)根據(jù)電路圖甲，在圖乙中連線，將器材連成實(shí)驗(yàn)電路(2)實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量是_(3)用測出的物理量，導(dǎo)出串聯(lián)電池組電動(dòng)勢的表達(dá)式是_答案(1)如下圖所示(2)閉合，的讀數(shù)的讀數(shù)；再閉合的讀數(shù)(3)E=10利用伏安法測量干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，現(xiàn)有的器材為干電池：電動(dòng)勢約1.5 V，符號(hào)電壓表：量程1 V，內(nèi)阻998.3 ，符
20、號(hào) V電流表：量程1 A，符號(hào) A滑動(dòng)變阻器：最大阻值10 ，符號(hào)電阻箱：最大阻值99 999.9 ，符號(hào)單刀單擲開關(guān)1個(gè)，符號(hào)導(dǎo)線若干(1) 設(shè)計(jì)測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的電路并將它畫在指定的方框內(nèi)要求在圖中標(biāo)出電壓表、電流表的接線柱的正負(fù)(2)為了滿足本實(shí)驗(yàn)要求并保證實(shí)驗(yàn)的精確度，電壓表量程應(yīng)擴(kuò)大為原量程的_倍，電阻箱的阻值應(yīng)為_ .答案(1)見解析圖(2)2998.3解析(1)因電源電動(dòng)勢約為1.5 V，而電壓表量程為1 V，故電壓表需串聯(lián)電阻箱擴(kuò)大量程；因電源內(nèi)電阻一般較小，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，電路采用電壓表擴(kuò)大量程后直接跨接在電源兩端，即電流表外接法，電路如下圖所示(2)因電源電動(dòng)勢約為1.5 V，故電壓表量程擴(kuò)大為原量程的2 倍，即量程為2 V為宜設(shè)電壓表串聯(lián)電阻為R，則=998.3 第 12 頁 共 12 頁 金太陽新課標(biāo)資源網(wǎng)
29《實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻》同步學(xué)案_（人教選修3-1）
