2019-2020年高中物理第二章恒定电流第10节实验：测定电池的电动势和内阻课后训练新人教版选修3-1

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2019_2020学年高中物理第二章恒定电流10实验：测定电池的电动势和内阻课后检测含解析新人教版选

10 实验：测定电池的电动势和内阻记一记实验原理与操作数据处理与分析1．数据处理(1)公式法用两组U 和I 的数据，代入E ＝U ＋Ir ，解方程组得到E 和r 的值，为了减小误差，利用U 、I 的值多求几组E 和r 的值，算出它们的平均值．(2)图象法以I 为横坐标，U 为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I 、U 的测量值在坐标系中描点作图．如图所示．纵轴截距为电源电动势E ，图线斜率的绝对值即电池的内阻r ，r ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ＝E I 短. 2．误差分析由于电压表的分流作用，使得：E 测<E ，r 测<r ，即电动势测量值小于真实值，内阻测量值小于真实值．3．注意事项(1)如果使用的是水果电池，它的内阻虽然比较大，但不够稳定，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速．(2)如果使用干电池，则选择内阻大些的、已使用过的电池．(3)在量程合适的前提下，选择内阻大一些的电压表．(4)当路端电压变化不是很明显时，作图象时，纵轴单位可以取得小一些，且纵轴起点可以不从零开始.要点一实验原理和数据处理 1.用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源(电动势约 3 V ，内阻约2 Ω)，保护电阻R 1(阻值10 Ω)和R 2(阻值5 Ω)，滑动变阻器R ，电流表A ，电压表V ，开关S ，导线若干．实验主要步骤：①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关．②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U 和相应电流表的示数I . ③以U 为纵坐标，I 为横坐标，作U －I 图线(U 、I 都用国际单位)．④求出U －I 图线斜率的绝对值k 和在横轴上的截距a .回答下列问题：(1)电压表最好选用________；电流表最好选用________．A ．电压表(0～3 V ，内阻约15 kΩ)B ．电压表(0～3 V ，内阻约3 kΩ)C ．电流表(0～200 mA ，内阻约2 Ω)D ．电流表(0～30 mA ，内阻约2 Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________．A ．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱B ．两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱C ．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D ．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k 、a 、R 1和R 2表示待测电源的电动势E 和内阻r 的表达式E ＝________，r ＝________，代入数值可得E 和r 的测量值．解析：(1)本实验误差在于电压表的分流，内阻越大越好，故选A 项；电路中能达到的最大电流I ＝E R 1＋R 2＋r ＝310＋5＋2A≈180 mA，电流表最好选C 项． (2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明外电路的电阻变大，滑动变阻器的电阻变大，则两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是一条导线接在滑动变阻器金属杆左端或右端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，选C 项．(3)在U －I 图象中纵截距等于电源的电动势，则E ＝ka ；斜率等于内阻与R 2的和，故r ＝k －R 2.答案：(1)A C (2)C (3)ka k －R 22．某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A 1的内阻r 1＝1.0 kΩ，电阻R 1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R 0＝3.0 Ω的电阻．(1)按图示电路进行连接后，发现aa ′、bb ′和cc ′三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将开关S 闭合，用多用电表的电压挡先测量a 、b ′间电压，读数不为零，再测量a 、a ′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开．(2)排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A 1和A 2的多组I 1、I 2数据，作出图象如图所示．由I 1－I 2图象得到电池的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.解析：(1)用电压挡检测电路故障，电压表的表头是电流计，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接在a 、6′间后有示数，说明电路被接通，即a 、b ′间有断路故障，再测量a 、a ′间电压，电压表读数不为零，说明断路故障的范围被缩小到a 、a ′间，则一定是aa ′导线断开；若读数为零，则说明电路仍未被接通，断路故障的范围被确定在b 、b ′间，即bb ′导线断开．(2)将纵轴数值都乘以(R 1＋r 1)，将I 1－I 2图象转化成U 1－I 2图象，并延长图线与纵轴相交，则纵轴截距为1.41 V ，即电源电动势为1.41 V ，斜率k ＝1.41－0.500.26Ω＝3.5 Ω＝R 0＋r ，可得r ＝0.5 Ω.答案：(1)aa ′ bb ′(2)1.41(1.36～1.44均可) 0.5(0.4～0.6均可)要点二实验电路设计和实物连线3.[2019·日照高一检测]某同学为了较精确地测量一节干电池的电动势和内阻，实验室准备了下列器材：A ．待测干电池E (电动势约为1.5 V ，内阻约为1 Ω)B ．电流表G(满偏电流3.0 mA ，内阻为100 Ω)C ．电流表A(量程0～0.6 A ，内阻约为1 Ω)D ．滑动变阻器R 1(0～10 Ω，额定电流为2 A)E ．滑动变阻器R 2(0～1 kΩ，额定电流为1 A)F ．定值电阻R (阻值为900 Ω)G ．开关一个，导线若干(1)为了能比较准确地进行测量，同时还要考虑操作的方便，实验中滑动变阻器应选________．(2)根据题意在图甲中画出该实验所需要的电路图．(3)根据图甲电路图，将图乙实物图连接起来，组成完整的电路．(4)如图丙所示，是某同学根据正确实验得到的数据作出的图线，其中纵坐标I1为电流表G的示数，横坐标I2为电流表A的示数，由图可知，被测干电池的电动势为________V，内电阻为________Ω(保留2位有效数字)．解析：(1)电源电动势为1.5 V较小，电源的内阻较小，为多测量几组实验数据，方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选D项．(2)上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，将电流表G与定值电阻R串联，改装成电压表，用电流表A测电路电流，滑动变阻器R1串联接入电路，实验电路图如图所示．(3)根据(2)中电路图依次连接如图所示．(4)根据欧姆定律和串联的知识得电源两端电压为：U＝I1(900＋100)＝1 000I1，根据图象与纵轴的交点得电动势为E＝1.4 mA×1 000 Ω＝1.4 V，与横轴的交点可得出路端电压为1.0 V时电流是0.6 A，由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可得，电源内阻r＝E－UI1＋I2≈0.67 Ω.答案：(1)D (2)见解析(3)见解析(4)1.4 0.674．一同学测量某干电池的电动势和内阻．(1)甲图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处．(2)实验测得的电阻箱阻值R 和电流表示数I ，以及计算的1I数据见表：R /Ω8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I /A0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 1I /A －16.7 6.0 5.3 4.5 3.8 根据表中数据，在方格纸上作出R －1I关系图象．由图象可计算出该干电池的电动势为________V ；内阻为________Ω.(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV 的电压表并联在电流表的两端．调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A 时，电压表的指针位置如乙图所示，则该干电池的电动势应为________V ；内阻应为________Ω.解析：(1)①开关不应该闭合，应该保持断开状态．②电阻箱要以最大阻值接入，然后再调小．(2)根据表中数据描点连线如图所示．由闭合电路欧姆定律，E ＝IR ＋Ir 得R ＝E 1I－r ，类似于一次函数y ＝kx ＋b 的形式，R－1I图象的斜率表示电动势E ，纵截距绝对值为内阻r .读图可知，E ＝1.4 V ，r ＝1.2 Ω. (3)因为电动势是一个常数1.4 V ，电流表的内阻R A ＝U A I＝0.2 Ω，内阻为1.2 Ω－0.2 Ω＝1.0 Ω.答案：(1)①开关未断开 ②电阻箱阻值为零(2)见解析图 1.4(1.30～1.44都算对) 1.2(1.0～1.4都算对)(3)1.4[结果与(2)问第一个空格一致]1．0[结果比(2)问第二个空格小0.2]5．[2019·山西太原五中期中]某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(R 0＝5 Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图(a)．(1)在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接．(2)请完成下列主要实验步骤：①检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图(c)所示，读得电阻值是________；②将开关S 1闭合，开关S 2断开，电压表的示数是1.49 V ；③将开关S 2________，电压表的示数是1.16 V ；断开开关S 1.(3)使用测得的数据，计算出于电池的电动势是________，内阻是________(计算结果保留两位有效数字)．解析：(2)由题图(c)读得电阻箱阻值为R ＝20 Ω；将S 1闭合，S 2断开，电压表示数为电源电动势E ＝1.49 V ，将S 2再闭合，电压表示数为电阻箱R 两端电压．将电压表视为理想电表，则干路电流I ＝U V R ＝1.1620A ＝0.058 A. (3)因为I ＝E R 0＋R ＋r，所以r ＝E I －R 0－R ＝(1.490.058－5－20) Ω≈0.69 Ω. 答案：(1)如图所示(2)①20 Ω ③闭合 (3)1.49 V 0.69 Ω基础达标1.如图所示是甲、乙、丙三位同学设计的测量电池的电动势和内阻的电路图．电路中R 1、R 2为已知阻值的电阻．下列说法正确的是( )A ．只有甲同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻B ．只有乙同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻C ．只有丙同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻D ．三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内阻解析：甲同学可用E ＝I 1(r ＋R 1)、E ＝I 2(r ＋R 2)求得电源的电动势和内阻，乙同学可用E ＝U 1＋U 1R 1r 、E ＝U 2＋U 2R 2r 求得电源的电动势和内阻，丙同学可用E ＝U 1＋I 1r 、E ＝U 2＋I 2r 求得电源的电动势和内阻，故三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内阻，D 项正确．答案：D2．[2019·天津七中期末考试]某同学在设计测电源电动势和内阻的电路时，电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略．能精确地测量出电源的电动势和内阻的电路为( )解析：电压表可视为理想电表，电流表的内阻不能忽略，采用电流表相对电源的外接法，A 能；B 电路测得的内阻实际上是电源内阻和电流表内阻之和，误差较大，B 不能；C 电路由于没有电流表，无法完成测量，C 不能；D 电路是错误的电路图，D 不能．答案：A3．(多选)[2019·湖南岳阳市一中期中考试]某实验小组的同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时，实验器材的连接如图所示．下列说法正确的是( )A．滑动变阻器连接得不正确B．电压表的量程合适C．电压表的量程不合适D．电压表的接线不妥当解析：在实物连线图中，滑动变阻器的两个固定端接入电路，滑片没有接入，所以移动滑动变阻器滑片时，不会改变接入电路的电阻大小，变阻器不起变阻作用，A项正确；题图中电源由一节干电池充当，电动势约为1.5 V，所以电压表的量程应选用0～3 V，故B项正确，C项错误；题图中把电压表直接和电池两端并联，这样即使将开关断开，电压表仍有示数，即开关不能控制通过电压表的电流，且电流从电压表负接线柱流入，从电压表正接线柱流出，所以电压表的接线不妥，D项正确．答案：ABD4．(多选)用图象法求电源的电动势和内阻时，需要描点，就是在U－I坐标系中描出与每组I、U值对应的点，下列说法正确的是( )A．这些点应当准确地分布在一条直线上，即U－I图线应通过每个点B．这些点应当基本在一条直线上，由于偶然误差不能避免，所以U－I图线不可能通过每一个点C．在画U－I图线时应当使它尽可能多地通过描出的点D．不在U－I图线上的点应大致均匀地分布在图线的两侧解析：用图象法求电动势和内阻时，从理论上看U－I图线严格地说应该是一条直线，但由于偶然误差存在，这些点不可能在一条直线上，只能近似在一条直线上．因此画U－I图线时应这样处理：使直线尽可能多地通过所描的点，不在直线上的点大致均匀地分布在直线两侧，若某个点离直线较远，说明测量时发生较大误差，这样的点应舍去．综上所述，A项错误，B、C、D三项正确．答案：BCD5．[2019·河南大学附属中学期中考试]小明测定干电池的电动势和内阻，实验室有如下实验器材：干电池一节(电动势约为1.5 V)，量程为3.0 V的电压表V1，量程为15 V的电压表V2，量程为0.6 A的电流表A1，量程为3.0 A的电流表A2，最大阻值为20 Ω的滑动变阻器R1，最大阻值为100 Ω的滑动变阻器R2，开关一个，导线若干．根据所学的知识回答下列问题：(1)为了减小实验误差，电压表应选择________，电流表应选择________，滑动变阻器应选择________．(填器材对应的字母)(2)将所选的实验器材在图l中用笔画线代替导线连接．(3)连接好电路后，通过调节滑动变阻器得到多组实验数据，将所得数据描点在坐标系中，并将这些点连起来如图2所示．由图可知该电池的电动势大小为________V，测量值比真实值________(填“偏大”、“偏小”或“相等”)；内阻大小为________Ω，测量值比真实值________(填“偏大”、“偏小”或“相等”)．(结果均保留2位小数)解析：(1)为方便实验操作，滑动变阻器应选择R 1，电池电动势约，为1.50 V ，则电压表应选择V 1，由滑动变阻器阻值和电动势可知电流表应选择A 1；(2)实验电路图如图所示；(3)由题图所示电源U －I 图象可知，电池的电动势大小为E ＝1.50 V ，电池的内阻大小为r ＝|ΔU ΔI|＝|1.50－0.300－1.50| Ω＝0.80 Ω；该接法中由于电压表的分流而导致电流表示数小于通过电池的电流值，但电压表示数是准确的，故图象比真实图象要向下偏，同时，当电路短路时，电压表的分流是可以忽略的，故短路电流是准确的，故图象与横轴的交点不变，故所测电动势小于真实值，测得的内阻与电池内阻的真实值相比偏小．答案：(1)V 1 A 1 R 1(2)如图所示(3)1.50 偏小 0.80 偏小6．[2019·上海交大附中期末考试]为了测量电池的电动势和内阻(电动势约为1.5 V 、内阻约为1.0 Ω)，备用的实验器材如下：量程为0～3 mA 、内阻为10 Ω的电流表A 1，量程为0～0.6 A 、内阻为0.1 Ω的电流表A 2，滑动变阻器R 1(0～20 Ω，10 A)，滑动变阻器R 2(0～200 Ω，1 A)，定值电阻R 0(990 Ω)，开关和导线若干．(1)为了完成本实验且能精确地测量电池的电动势和内阻，请在虚线框内画出所设计的电路图，为了便于操作滑动变阻器选用________________________________________________________________________；(2)该小组同学通过分析选择了合适的测量电路，读出了多组实验数据，其中电流表A 1的读数为I 1、电流表A 2的读数为I 2，现用I 1为纵轴、I 2为横轴建立坐标系，将测量的数据描点连线如图所示，通过计算可知该电池的电动势为________V ，内阻为________Ω.解析：(1)电流表A 1和定值电阻R 0组成的电压表量程为0.003×1 000 V＝3 V ，电池的电动势约为1.5 V ，所以应将电流表A 1改装成电压表，又由于电池的内阻较小，滑动变阻器采用限流式接法，所以选用滑动变阻器R 1较为方便，因此电路图如图所示．(2)根据实验原理可知电流表A 1的读数乘以(10＋990) Ω，即电路的路端电压，所以图线在纵轴上的截距乘以(10＋990) Ω等于电源电动势，可得E ＝1.48×10－3×1 000 V＝1.48 V ；从图线上取两点得电池的内阻r ＝ 1.45－1.25×10－3×1 0000.3－0.05Ω＝0.8 Ω. 答案：(1)如图所示 R 1(2)1.48(1.47～1.49均正确) 0.8(0.78～0.82均正确)7．如图所示，在用一只电压表和两个定值电阻测定电源电动势和内阻的实验中，由于未考虑电压表内阻，其测量值E 和r 与真实值E 0和r 0相比较，正确的是( )A ．E <E 0，r <r 0B ．E ＝E 0，r <r 0C ．E >E 0，r >r 0D ．E >E 0，r <r 0解析：本题的实验中，电压表与电源并联，实验测得的是二者并联后的电动势和内阻．由于电压表内阻不可能是无限大，则E <E 0，并联后总电阻小于电池内阻，即r <r 0，故A 项正确．答案：A8．如图所示，用一只电流表和两个定值电阻测定电源电动势和内阻的实验中，由于未考虑电流表的内阻，其测量值E 和r 与真实值E 0和r 0相比较正确的是( )A ．E ＝E 0，r ＝r 0B ．E >E 0，r <r 0C ．E ＝E 0，r >r 0D ．E >E 0，r >r 0解析：当不考虑电流表内阻R A 的影响时，由闭合电路欧姆定律得E ＝I 1R 1＋I 1r ，E ＝I 2R 2＋I 2r ，解得E ＝I 1I 2R 1－R 2I 2－I 1，r ＝I 1R 1－I 2R 2I 2－I 1.当考虑R A 影响时，由闭合电路欧姆定律得E 0＝I 1(R 1＋R A ＋r 0)，E 0＝I 2(R 2＋R A ＋r 0)，解得E 0＝I 1I 2R 1－R 2I 2－I 1，r 0＝I 1R 1－I 2R 2I 2－I 1－R A .比较两组结果知E 0＝E ，r 0<r ，C 项正确．答案：C9．如图所示是利用电压表和电流表测定a 、b 两节电池的电动势和内阻实验时作出的U －I 图线，由图线可知( ) A ．E a >E b ，r a >r b B ．E a >E b ，r a <r bC ．E a <E b ，r a >r bD ．E a <E b ，r a <r b解析：图线与U 轴的交点表示电动势，故E a >E b ，图线斜率的绝对值表电源内阻，即r a >r b ，故A 项正确．答案：A10．下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据，处理方法既能减小偶然误差，又直观、简便的是( )A ．测出两组I 、U 的数据，代入方程组E ＝U 1＋I 1r 和E ＝U 2＋I 2r 求出E 和rB ．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 图象，再根据图象求出E 、rD ．多测几组I 、U 的数据，分别求出I 和U 的平均值解析：根据两组测量数据可以算出一组E ，r 值，但不能减小偶然误差，故A 项错误；原理可行，但不符合题目中“直观、简便”的要求，故B 项错误；采用图象法处理实验数据，直观、同时减小了偶然误差，故C 项正确；该做法是错误的，不能求出I 、U 的平均值，然后应用欧姆定律求出电阻阻值，故D 项错误．答案：C能力达标11.某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E 及电阻R 1和R 2的阻值．实验器材有：待测电源E (不计内阻)，待测电阻R 1，待测电阻R 2，电压表V(量程为1.5 V ，内阻很大)，电阻箱R (0～99.99 Ω)．单刀单掷开关S 1，单刀双掷开关S 2，导线若干．(1)先测电阻R 1的阻值．请将该同学的操作补充完整：A ．闭合S 1，将S 2切换到a ，调节电阻箱，读出其示数R 0和对应的电压表示数U 1；B ．保持电阻箱示数不变，________________，读出电压表的示数U 2；C ．则电阻R 1的表达式为R 1＝________.(2)若该同学已经测得电阻R 1＝4.80 Ω，继续测电源电动势E 和电阻R 2的阻值．该同学的做法如下：闭合S 1，将S 2切换到a ，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R 和对应的电压表示数U ，由测得的数据，绘出了如图乙所示的1U －1R图线，则电源电动势E ＝________V ，电阻R 2＝________Ω(保留3位有效数字)．解析：本题疑难之处在于实验过程复杂，用同一电路测量电源电动势E 与电阻R 1和R 2的阻值．(1)保持电阻箱示数不变，将S 2切换到b ，由于R 和R 1串联，所以通过R 1的电流I ＝U 1R 0，R 1两端的电压为U 2－U 1，所以R 1＝U 2－U 1I ＝U 2－U 1U 1R 0.(2)根据闭合电路欧姆定律得E ＝UR(4.80 Ω＋R 2＋R )，所以，1U ＝1E (4.80 Ω＋R 2)1R ＋1E ，由此式看出，1U －1R 图线的纵横距1E＝0.7 V －1，斜率k ＝1E(4.80 Ω＋R 2)＝2.8－0.70.5Ω·V －1＝4.2 Ω·V －1，由此两式得，E ＝1.43 V ，R 2＝1.20 Ω. 答案：(1)将S 2切换到b U 2－U 1U 1R 0 (2)1.43 1.2012.听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池，他们猜想水果电池内阻可能较大，从而设计了一个如图1所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻，实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数，并算出电流的倒数，将数据填在如下的表格中．外电阻R (Ω) 电流I (mA) 电流倒数1I(mA －1)9 0000.050 2 19.92 8 000 0.052 8 18.93 6 000 0.059 4 16.84 5 000 0.063 3 15.80 4 0000.068 014.71(1)利用图象法处理数据可以减小实验误差，在讨论作图方案时，甲同学认为应作R －I图，而乙同学认为应该作R －1I图，你认为哪个同学的想法更科学？________(选填“甲”或“乙”)．(2)按照(1)中你选择的方案，在图2中作出图象．(3)利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为________V ，内阻为________Ω. (4)完成实验后，该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)根据闭合电路欧姆定律，有E ＝IR ＋Ir ，得到R ＝E ·1I －r ，故电阻R 与1I成线性关系，图象是直线，形象、直观、便于计算．故选乙．(2)描出各个点后用一条直线连接各个点，如图所示．(3)由(1)得，纵轴截距表示电池的内电阻，斜率的绝对值表示电动势，则有电池的电动势E ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔR Δ1I ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪9 000－5 00019.9－15.8×103 V≈0.98 V，内阻为r ＝10.5×103 Ω＝1.05×104Ω.(4)实际电池的内电阻都较小，如干电池、铅蓄电池都不到1 Ω，水果电池电源内阻过大，无实际使用价值．答案：(1)乙 (2)图象见解析图(3)0.98 1.05×104(4)电源内阻过大。

高中物理第二章恒定电流第10节实验测定电池的电动势和内阻课时训练(含解析)新人教版选修31

第10节实验:测定电池的电动势和内阻1.用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中,下列说法中正确的是( C )A.应选用新的干电池作为被测电源,以使电压表读数变化明显C.移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D.使滑动变阻器阻值尽量大一些,测量误差才小解析:应选用旧的干电池作为被测电源,旧干电池的内阻很大会使电压表读数变化明显,选项A 错误;伏安法测电池的电动势和内阻实验中,应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表,选项B错误;移动滑动变阻器的滑片时,不能让电流过载,选项C正确;滑动变阻器的阻值应该尽量大一些,但是过大影响实验操作也会使误差变大,选项D错误。

2.为测定一节干电池的电动势和内阻,用如图所示的电路,除干电池、开关、导线外,可供使用的实验器材还有:A.电流表(量程0～0.6 A)B.电流表(量程0～3 A)C.电压表(量程0～3 V)D.电压表(量程0～15 V)E.滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω,额定电流2 A)F.滑动变阻器(阻值范围0～200 Ω,额定电流1 A)电流表应选,电压表应选,滑动变阻器应选。

(填器材前面的字母代号)解析:测定一节干电池的电动势和内阻,电流不应超过0.5 A,一节干电池的电动势为1.5 V左右,故电流表应选量程为0～0.6 A的,即选A;电压表应选量程为0～3 V的,即选C;滑动变阻器的最小电阻R=Ω=3 Ω,考虑到便于调节,滑动变阻器应选阻值范围为0～10 Ω的,即选E。

答案:A C E3.(2018·浙江温州适应性考试)在“测定电池的电动势和内阻”实验中,请回答下列问题: (1)某同学已完成如图1所示的连线,则连接电压表的另一根导线应该连接到(选填“A”“B”“C”或“D”)接线柱上,闭合开关前滑动变阻器的滑片移到(选填“B”或“C”)端。

(2)正确连接后,某次电压表示数如图2所示,示数为V;测得5组数据画出的U-I图线如图3所示,由图可得电池的电动势 E= V和内阻r= Ω(计算结果均保留三位有效数字)。

高二物理-1课件第二章恒定电流第10节《实验测定电池的电动势和内阻》

一、实验原理及电路. . .
1. 给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻器、一块安
培表、一块伏特表、一个开关和导线若干 , 如何测量这节
电池的电动势和内阻？
原理：E = U + Ir
R
A
V S
E = U1+ I1r E = U2+ I2r
2. 给你一节使用过的干电一个开关和导线若干 , 如何测量这节电池的电动势和内阻？ R S
通过视频，了解数据处理办法中的图象法的作图过程和注意要点。
例2. 一个学生利用实验方法测得数据，根据这些数据， ... 画出了如图所示的 U－I 图象，从图中可得出电源电动
2.6 2.9 ，内阻为______Ω 势为 ______V 。
五、误差分析
1. 测量电路存在系统误差。由于电压表的分流，据此作出如图乙所示的真实和测量的 U－I 图线，由图不难看出，E 、r 的测量值均小于真实值，r测 < r真、E测 < E真。 I测
情况1：把图甲的电路等效为图乙的电源
E r
R
a 。 E′
a 。
E′ = E
b 。乙
。
甲
b
r′
r′ = r + R
... 情况2：把图丙的电路等效为图丁的电源：
a 。 E′ r′ 丙 R b 。 E′ r′ 丁 a 。
b 。
RE E ' U ab IR Rr
Rr r' Rr
... 例3. 如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，
作用，对于每个电压值 U1 ，测得的电流 IA小于总电流 I1， U 越大，I A 跟 I1 相差越大，画出的图线应为实线所示：

(新课标)2019_2020学年高中物理第二章恒定电流10实验：测定电池的电动势和内阻课件新人教版选修3_1

三、实验的误差分析(以伏安法为例) 1．偶然误差主要来源于电压表和电流表的读数以及作图． 2．系统误差本实验电路中电压表的示数是准确的，电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的．误差导致的结果是测得的电动势和内阻均比真实值小．具体分析过程，有以下三种方法．
规律方法
考点鸟瞰考点一：实验原理和器材考点二：数据处理方法考点三：用电阻箱、电流表测定电源的电动势和内阻考点四：用电阻箱、电压表测定电源的电动势和内阻
高考热度 ★★★★ ★★★★★ ★★★★★
★★★★★
考点一实验原理和器材 1.实验原理如图，根据闭合电路欧姆定律 E＝U＋Ir，改变外电路电阻 R，用电流表和电压表测出两组总电流和路端电压，即可得到两个方程 E＝U1＋I1r 和 E＝U2＋I2r.解此方程组可得电动势 E＝I1UI21－－II22U1，内阻 r＝UI12－－IU21.
方法点拨一般电源的内阻都较小，与电流表的内阻相差不大，而电压表的内阻既远大于电源内阻，也远大于测量电路中的外电阻，所以为了减小误差，实验时最好采用电流表外接法(对电源)．教材延伸用如图所示的电路图测电源的电动势和内电阻时，E 测＝E 真，r 测＝r 真＋RA.由于一般情况下，RA>r 真，所以不选此电路．但在 RA 已知的情况下，选用此图没有系统误差．
方法 1：表达式分析法
电路如图所示，设电池的电动势和内阻的测量值分别为 E 测、 r 测，真实值分别为 E 真、r 真．若不考虑电表内阻的影响，列出如下方程：
E 测＝U1＋I1r 测，E 测＝U2＋I2r 测．联立两式解得
E 测＝(I2U1－I1U2)/(I2－I1)① r 测＝(U1－U2)/(I2－I1)② 若设电压表内阻为 RV，考虑电压表的分流影响，列出如下方程： E 真＝U1＋(I1＋U1/RV)r 真，E 真＝U2＋(I2＋U2/RV)r 真．联立两式解得 E 真＝(I2U1－I1U2)[I2－I1＋(U2－U1)/RV]③ r 真＝(U1－U2)/[I2－I1＋(U2－U1)/RV]④ 将上述结果的①③联立，并将③的分子、分母同除以(I2－I1)，解得E1真＝E1测(1－Rr测V)⑤

高中物理第二章恒定电流10实验：测定电池的电动势和内阻课件新人教版选修3_1

【注意事项】
1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的 1 号干电池或水果电池)．
2．由于干电池在大电流放电时极化现象严重，电动势会明显下降，内阻 r 会明显增大，故实验中不能将电流调得过大(长时间放电不宜超过 0.3 A，短时间放电不宜超过 0.5 A)，且读数要快，读完后立即切断电源；
第二章恒定电流
10 实验：测定电池的电动势和内阻
【实验目的】 1．掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内电阻的方法；进一步理解闭合电路欧姆定律． 2．掌握用图象法求电动势和内阻的方法．
【实验原理】
本实验的依据是闭合电路的欧姆定律，实验电路如图，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 E＝I1UI21－－II22U1、r＝UI21－－UI21以上方法，误差较大，为减小误差，实验中至少测出 6 组 U、I，且变化范围要大些，然后在 U－I 图中描点作图，所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内阻 r 的值．如图所示．
类型三实验创新的应用
【典例 3】现有一特殊电池，它的电动势 E 约为 9 V，内阻 r 约为 40 Ω ，已知该电池允许输出的最大电流为 50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电流表的内阻 RA 已经测出，阻值为 5 Ω ，R 为电阻箱，阻值范围 0～999.9 Ω ，R0 为定值电阻，对电路起保护作用．
【数据处理】本实验中数据的处理方法：一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法．
组数第1组第2组第3组第4组第5组第6组 U/V I/A
方法一：联立六组对应的 U、I 数据，数据满足关系式 U1＝E－I1r，U2＝E－I2r，U3＝E－I3r…让第 1 式和第 4 式联立方程，第 2 式和第 5 式联立方程，第 3 式和第 6 式联立方程，这样解得三组 E、r，取其平均值作为电池的电动势 E 和内阻 r 的大小．

山东省高中物理第二章恒定电流第10节实验测定电池的电动势和内阻讲义(含解析)新人教版

第10节实验：测定电池的电动势和内阻一、实验目的1．知道伏安法测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步理解电源路端电压随电流变化的关系。

2．学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。

3．尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的办法。

二、实验原理实验电路如图所示，根据闭合电路的欧姆定律，改变R的阻值，测出两组U、I的值，根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程：E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，联立可解出E、r的值。

三、实验器材待测电池一节，电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。

四、实验步骤1．确定电流表、电压表的量程，按实验电路图连接好实物电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。

2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。

3．同样的方法，依次记录多组U、I值。

4．断开开关S，拆除电路。

5．以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。

五、数据处理为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法：1．公式法利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示：分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E 1、r 1，E 2、r 2，E 3、r 3，求出它们的平均值E ＝E 1＋E 2＋E 33，r ＝r 1＋r 2＋r 33作为测量结果。

2．图像法把测出的多组U 、I 值，在U I 图中描点画图像，使U I 图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U ＝E －Ir 可知：(1)纵轴截距等于电源的电动势E ，横轴截距等于外电路短路时的电流I m ＝E r。

(2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻r ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ＝E I m 。

高中物理第二章恒定电流第10、11节

第10节实验：测定电池的电动势和内阻1．由E ＝U ＋Ir 知，只要测出U 、I 的两组数据，就可以列出两个关于E 、r 的方程，从而解出E 、r ，因此用电压表、电流表加上一个可变电阻就能测E 、r ，电路图如图1所示．图1若采用此方法，为了减小误差，可以多测几组I 和U 的数据，分别列出若干组联立方程．求出若干组E 和r ，最后以E 的平均值和r 的平均值作为实验结果．或以I 为横坐标，U 为纵坐标建立直角坐标系．据实验数据描点．此时大致可以看出这些点呈直线分布，如果发现个别明显错误的数据，应该把它剔除．用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点能均匀分布在直线两侧，这条直线就能很好地代表U —I 关系，这条直线与U 轴的交点表示I ＝0，属于断路的情况，这时的电压U 等于电动势，这条直线与I 轴的交点表示U ＝0，属于短路的情况，根据短路电流I 短跟电源内阻r 、电动势E 的关系r ＝EI 短，就可计算出电源的内阻．2．由E ＝IR ＋Ir 可知，只要能得到I 、R 的两组数据，列出关于E 、r 的两个方程，就能解出E 、r ，用到的器材有电源、开关、变阻箱、电流表，电路图如图2所示．图23．由E ＝U ＋URr 知，如果能得到U 、R 的两组数据，列出关于E 、r 的两个方程，就能解出E 、r ，用到的器材是电源、开关、变阻箱、电压表，电路图如图3所示．图34．用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，下列说法中错误的是( ) A ．应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表读数变化明显 B ．应选用内阻较小的电压表和电流表C ．移动滑动变阻器的滑片时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D ．使滑动变阻器阻值尽量大一些，测量误差才小答案 BD解析选用电表时应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表；同时，滑动变阻器的阻值不能太大，如果太大不便于调节．5．为测定电池的电动势和内阻，待测电池、开关、导线配合下列仪器可达到实验目的的是( )A ．一只电流表和一只电阻箱B ．一只电压表和一只电阻箱C ．一只电流表和一个滑动变阻器D ．一只电压表和一个滑动变阻器答案 AB解析由E ＝IR ＋Ir 知测E 、r 用一只电流表测电流，用电阻箱改变外电阻并可读出阻值，只要获得两组I 、R 数据即可求得E 、r ，用滑动变阻器无法确定接入电路的电阻，故A正确，C 不可行；由E ＝U ＋UR ·r 知测E 、r 用一只电压表和一只电阻箱可获得两组U 、R 值求出E 、r ，故B 可行；若用一只电压表和一个滑动变阻器不可以，因滑动变阻器接入电路的阻值无法确定，故D 不能达到目的．【概念规律练】知识点一实验原理1．在测量电源电动势和内阻的实验中，电源的电动势约为6 V ，内阻约为0.5 Ω，电流表的内阻为0.5 Ω，电压表的内阻为6 kΩ.为了减小实验误差，应当采用的电路是选项中的( )答案 A解析电流表的内阻与电源的内阻差不多，采用电流表外接法．B 图测的实际上是电源内阻和电流表内阻之和，误差较大，故选A 、D 图错误，C 图无法测出．2．图4是根据某次测定电源的电动势和内阻的实验记录的数据作出的U －I 图象，下列关于这个图象的说法中正确的是( )图4A ．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E ＝3.0 VB ．横轴截距表示短路电流，即I 0＝0.6 AC ．根据r ＝EI 0，计算出待测电源内阻为5 ΩD ．根据r ＝|ΔUΔI|，计算出待测电源内阻为1 Ω答案 AD解析由于纵坐标并非从零开始，故横轴截距不是短路电流，内阻r ＝|ΔU ΔI |＝3.0－2.40.6－0 Ω＝1 Ω.知识点二电路的连接 3．如图5所示是测量两节干电池组成的串联电池组的电动势和内电阻的实验所用器材，用实线将它们连成实验电路．图5答案见解析图解析甲首先画出实验电路图如右图甲所示．依据电路图连接实物图如图乙所示．因为待测电源电动势约为3 V，所以电压表选用0～3 V的量程；干电池的允许电流一般在0.5 A左右，所以电流表应选用0～0.6 A的量程；还有一点就是注意开关闭合前，要使变阻器接入电路的阻值尽量大些，保护电流表，以防烧坏．乙方法总结连接实物电路图时，要注意以下几点：(1)先画出原理图，这是连接实物的依据．(2)先接干路，再接支路，例如本题中电压表可看做支路，因此先把电源、开关、电流表、滑动变阻器依顺序连成闭合电路，最后再把电压表的正负接线柱连接到相应的位置．(3)注意电源的正负极、电表的正负接线柱、电表量程的选择以及滑动变阻器接线柱的合理选用．【方法技巧练】一、实验器材的选择方法4．用如图6所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：图6(a)电流表(量程0.6 A、3 A)；(b)电压表(量程3 V、15 V)；(c)定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W)；(d)定值电阻(阻值10 Ω、额定功率10 W)；(e)滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω、额定电流2 A)； (f)滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A)．那么：(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择______ V ，电流表的量程应选择________ A ；R 0应选择________ Ω的定值电阻，R 应选择阻值范围是________ Ω的滑动变阻器．(2)引起该实验系统误差的主要原因是________．答案 (1)3 0.6 1 0～10 (2)电压表的分流解析 (1)一节干电池的电动势为1.5 V ，所以电压表量程选择3 V 即可，一节干电池的允许电流在0.6 A 以下，因此电流表量程选择0.6 A 即可．R 0起保护作用使电路中的电流在0.6 A 以下，若选用定值电阻10 Ω，估算最大电流为I max ＝E R 0＋r <E R 0＝310A ＝0.3 A则电流表指针指在半刻度以下，测量误差太大，因此定值电阻应选用1 Ω.若选用滑动变阻器0～100 Ω的，则使用范围太小，不方便操作，因此选用滑动变阻器0～10 Ω即可．(2)电流表应测量通过电源的电流，但由于电压表的分流作用，电流表实际测量的电流值比通过电源的电流小，所以引起该实验误差的主要原因是电压表的分流．二、实验数据的处理方法5．用电流表和电压表测定电池的电动势E 和内阻r ，所用电路如图7(a)所示，一位同(1)图7(2)根据图线求出电池的电动势E ＝________ V ，电池的内阻r ＝________ Ω. 答案 (1)见解析图 (2)1.45 0.69解析本题考查用作图法处理实验数据的能力．作图线时应使尽可能多的点落在直线上，个别偏离太大的点应舍去，图线如下图所示．由图线与纵轴的交点可得电动势E ＝1.45 V ，再读出图线与横轴交点的坐标(1.00,0.65)，由E ＝U ＋Ir 得r ＝E －UI≈0.69 Ω.点评在画U —I 图象时，要尽量使多数点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去，这样可减少偶然误差，提高测量精度．6．在测电源电动势和内阻的实验中，用电源、电阻箱、电压表连成如图8所示的电路．一位同学记录的6组数据见下表：图8源的电动势E＝________ V，求得电源的内阻r＝________ Ω.图9答案 1.530.35解析由记录的六组数据可求出各电阻值时的电流，由题表可得下表U—I值：用纵轴表示U，横轴表示电流I.用描点法描出U—I图线(如下图所示)，纵坐标上截距为1.53 V，所以E＝1.53 V．由E＝U1＋Ir＝1.3 V＋0.65 A·r＝1.53 V，得r＝0.35 Ω.三、测定电源的电动势和内阻7．在做测干电池电动势和内阻的实验时备有下列器材可供选用．A．干电池(电动势约为1.5 V)B．直流电流表(量程为0～0.6～3 A,0.6 A挡内阻为0.10 Ω，3 A挡内阻为0.025 Ω) C．直流电压表(量程为0～3～15 V,3 V挡内阻为5 kΩ，15 V挡内阻为25 kΩ)D．滑动变阻器(阻值范围为0～15 Ω，允许最大电流为1 A)E．滑动变阻器(阻值范围为0～1 000 Ω，允许最大电流为0.5 A)F．开关G．导线若干H．电池夹(1)将选定的器材按本实验要求的电路(系统误差较小)给图10所示的实物图连线．图10(2)根据实验记录，画出的U —I 图象如图11所示，可得待测电池的内阻r ＝________ Ω.图11答案 (1)如下图所示 (2)1解析 (1)实物连接图如上图所示，首先是仪器选择，只有1节干电池，故电压表选C(0～3 V)；整个实验电路中只要不造成短路现象，在此实验中电池放电电流也不宜超过0.6 A 为宜，故电流表量程应选B(0～0.6 A)；由以上知滑动变阻器应选D(0～15 Ω)；还要用开关F 、导线G 和电池夹H.其次是电路选择，题目要求系统误差较小，应采用右图所示的电路．所以选用器材代号为：A 、B(0～0.6 A)、C(0～3 V)、D(0～15 Ω)、F 、G 、H.(2)由U —I 图象可知E ＝1.5 V ，r ＝1.5－0.70.8－0Ω＝1 Ω.点评恰当选择器材是做好实验的基础．要遵循科学性、准确性、安全性的原则．此处还应特别注意，图象纵坐标不是从零开始，所以r ≠1.50.8 Ω.1．下列给出多种用伏安法测电池电动势和内阻的数据处理方法，其中既能减小偶然误差又直观、简便的是( )A ．测出两组I 、U 的数据，代入方程组E ＝U 1＋I 1r 和E ＝U 2＋I 2r ，求出E 和rB ．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 图象，再根据图象求E 、rD ．多测几组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E ，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r答案 C解析 A 中只测两组数据求出E 、r ，偶然误差较大；B 中计算E 、r 平均值虽然能减小误差，但太繁琐；D 中分别求I 、U 的平均值是错误的做法．2. 用如图12所示的电路测定电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出了如图13所示的U —I 图象，由图象可知( )图12图13A ．电池电动势为1.40 VB ．电池内阻值为3.50 ΩC ．外电路短路时的电流为0.40 AD ．电压表的示数为1.20 V 时，电流表的示数I ′约为0.20 A 答案 AD解析图象与纵坐标的交点为电池的电动势E ＝1.40 V ；电池内阻r ＝1.40－1.000.40 Ω＝1Ω；根据E ＝U ＋I ′r ，代入数据得I ′＝E －U r ＝1.40－1.201A ＝0.20 A.3. 有三组同学分别测量三节干电池的电动势和内电阻，利用图线处理测得的数据，画出U —I 图线如图14所示，则三组同学测得的干电池电动势E a 、E b 、E c 大小关系是________，内电阻r a 、r b 、r c 大小的关系是________．(用“>”、“＝”或“<”表示)图14答案 E a ＝E b >E c r b >r a >r c4. 用一只高阻值的电压表和电阻箱，可以测得电源的电动势和内阻，按图15所示连接电路，实验时先闭合S 1，从电压表中读得U 1＝2 V ，再闭合S 2，改变电阻箱的电阻，当R ＝24 Ω时，U 2＝1 V ，由上述数据可知，该电池的电动势E ＝________，内阻r ＝________.图15答案 2 V 24 Ω解析由题意可知，电压表内阻为高阻值，则在先闭合S 1时，U 1＝E ＝2 V ；当再闭合S 2且R ＝24 Ω，U 2＝1 V 时，I ＝U 2R ＝124A ，由闭合电路电压关系有U 内＝E －U 2＝1 V ．则r＝U 内I＝24 Ω.5．在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路． (1)按如图16甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来．(2)在如图乙所示的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于________端(填“A ”或“B ”)．图16(3)图17是根据实验数据作出的U —I 图象，由图可知，电源的电动势E ＝________ V ，内阻r ＝________ Ω.图17答案 (1)见解析 (2)B (3)1.5 1.0解析 (1)电路连接如右图．(2)闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于B 端． (3)由图象可知，电源电动势为1.5 V ，内阻r ＝1.5－1.00.5Ω＝1.0 Ω.6．给你一个伏特表、一个电阻箱、开关及导线等，如何根据闭合电路欧姆定律测出一节干电池的电动势和内电阻．(1)画出电路图．图18(2)实验过程中，将电阻箱拨到45 Ω时，伏特表读数为0.90 V；若将电阻箱拨到图18甲所示的______ Ω时，伏持表的读数如图乙所示是________ V.(3)根据以上实验数据中，可以算出该节干电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω.答案(1)电路图如下图所示．(2)110 1.10(3)1.30207．用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别为0.1 Ω和1 kΩ，如图19所示为所需的器材．图19(1)请你把它们连成实验电路，注意两个电表要选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大．(2)一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图20中画出U—I图线，根据图20答案(1)按要求连实验实物图(2)U—I图线1．45 0.698. 某研究性学习小组利用如图21所示电路测量电池组的电动势E 和内阻r .根据实验数据绘出如图22所示的R －1I图线，其中R 为电阻箱读数，I 为电流表读数，由此可以得到E＝______ V ，r ＝____ Ω.图21图22解析解法一：特殊值代入法从图象中取两个点A 和B ，如图所示，从图象中读出A 、B 两点的坐标分别为A (1.0,2)，B (2.0,5)，由此可得I 1＝1.0 A 时，R 1＝2 Ω；I 2＝0.5 A 时，R 2＝5 Ω，把这两组数据代入下面的方程组⎩⎪⎨⎪⎧E ＝I 1(r ＋R 1)E ＝I 2(r ＋R 2)可解得E ＝3 V ，r ＝1 Ω.解法二：斜率、截距法由E ＝I (R ＋r )得R ＝E I －r ，所以R －1I 图象的斜率表示E ，即E ＝5－22.0－1.0 V ＝3 V ；截距为电源内阻的负值，即r ＝1 Ω.第11节简单的逻辑电路1．处理数字信号的电路叫数字电路，数字电路主要研究电路的逻辑功能，数字电路中最基本的逻辑电路是门电路．2．如果一个事件的几个条件都满足后该事件才能发生，我们把这种关系叫做“与”逻辑关系；具有“与”逻辑关系的电路，称为“与”门电路，简称“与”门．其符号为真值表为3．定义：如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系；具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门．其符号为真值表为4．定义：输出状态和输入状态相反的逻辑关系叫做“非”逻辑关系；具有“非”逻辑关系的电路叫做“非”门．其符号为真值表为【概念规律练】知识点一门电路1．在逻辑门电路中，若输入信号中至少有一个为“1”，则输出为“1”的逻辑门电路是() A．与门电路B．或门电路C．非门电路D．都不可能答案 B解析要求输入信号中至少有一个为“1”，输出为“1”，则就要求为“1＋1＝1”或是“1＋0＝1”，所以满足要求的是或门电路．2．关于门电路的符号如图1所示，下列说法中正确的是()图1A．甲为“非”门、乙为“与”门、丙为“或”门B．甲为“与”门、乙为“或”门、丙为“非”门C．甲为“非”门、乙为“或”门、丙为“与”门D．甲为“或”门、乙为“与”门、丙为“非”门答案 C解析根据门电路的符号可知甲为“非门”，乙为“或门”，丙为“与门”．故C正确．知识点二逻辑关系分析3．在如图2所示的逻辑电路中，当A端输入电信号“1”、B端输入电信号“0”时，则在C和D端输出的电信号分别为()图2A．1和0 B．0和1 C．1和1 D．0和0答案 C解析B端输入电信号“0”时，经过“非”门在D端输出电信号“1”，同时，该电信号与A端输入的电信号“1”一起输入“与”门，则在C端输出电信号“1”．4．为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．如果规定：车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动．能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是()A．与门B．或门C．非门D．与非门答案 A【方法技巧练】一、真值的确定方法5. 如图3所示为两个非门和一个或门组成的复合门电路，请在下表中填写该门电路的真值表．图3输入输出A B Y答案输入输出A B Y00 101 110 1110解析“非”门的输入状态与输出状态呈相反的逻辑关系，“或”门只要有一个输入状态为“1”，输出信号便为“1”，根据以上特点可确定真值表．6．如图4所示，试判断这是什么样的逻辑电路．A、B、C闭合时记为“1”，断开时记为“0”；P灯亮记为“1”，不亮记为“0”，试完成真值表．输入输出A B C P000001010100011101110111答案见解析解析由题图电路可知，开关A、B、C只要有一个闭合时，P灯便亮．所以这个电路满足“或”门电路逻辑．即当几个条件中只要有一个或一个以上具备，就能出现某一结果．所以这是一个“或”门电路，其真值表如下：输入输出A B C P0000001 1010 1100 1011 1101 1二、逻辑在实际中的应用7．如图5所示是由基本逻辑电路构成的一个公路路灯自动控制电路，图中虚线框内M 是一只感应元件，已知光敏电阻随光强增大而电阻减小，热敏电阻随温度增大而电阻减小，虚线框N中使用的是门电路．则()图5A．M为光敏电阻，N为与门电路B．M为光敏电阻，N为非门电路C．M为热敏电阻，N为非门电路D．M为热敏电阻，N为或门电路答案 B8．如图6所示是一种应用逻辑电路制作的简易走道灯电路图，R0是一个光敏电阻，当走道里光线较暗时或是将手动开关S接通时，灯都会亮．则在电路图的虚线框内的门电路应是________门，当有光照到光敏电阻上R0时，门电路的输入端B是________电位．图6答案或低解析通过对电路的分析，明确输入信号是高电位还是低电位，结合输出对输入的要求，确定选择怎样的门电路，实现对电路的自动控制．手动开关接通时，在A端输入高电位．有光线照射时，光敏电阻的阻值较小，与R1串联后分得的电压小，B端输入低电位．所以，S闭合，A输入为1，断开A输入为0.光照射强时，B输入为0，光照射弱时，B输入为1.电路要求光线较暗或手动开关S接通时，灯都会亮，因此应选择“或”门电路．应填“或”和“低”．1．下列关于逻辑电路的说法中正确的是()A．如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫“与”逻辑关系B．如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫“与”逻辑关系C．一个门上有三把钥匙，每把钥匙都能单独开门，它体现了“或”逻辑关系D．输出状态和输入状态相反的逻辑关系，叫做“或”逻辑关系答案AC2．联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系()A．与门B．非门C．或门D．与非门答案 A3．如图7所示是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”时，A、B端输入为何时输出端Y输出“1”()图7A．00 B．0 1C．10 D．1 1答案 D4．逻辑电路的信号有两种状态：一是高电位状态，用“1”表示；一是低电位状态，用“0”表示，关于这里的“1”和“0”，下列说法中正确的是()A．“1”表示电压为1 V，“0”表示电压为0 VB．“1”表示电压为大于或等于1 V，“0”表示电压一定为0 VC．“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值，不表示具体的数字D．“1”表示该点与电源正极相连，“0”表示该点与电源负极相连答案 C解析逻辑电路的信号有两种状态，用“1”和“0”分别表示对应的“高电位”和“低电位”两种状态，因此C正确，A、B、D错误．5．走廊里有一盏电灯，在走廊两端各有一个开关，我们希望不论哪一个开关接通都能使电灯点亮，那么由此设计的电路为()A．“与”门电路B．“非”门电路C．“或”门电路D．上述答案都有可能答案 C解析任何一个开关接通都能使灯点亮，符合“只要一个条件成立结果就成立”的逻辑关系，为或门电路，C正确．6. 逻辑电路图(如图8所示)及其真值表，此逻辑电路为________门电路，在真值表中X 处的逻辑值为________．图8输入输出A B Y00001 110X11 1答案或 1解析根据逻辑电路图可判断此电路为“或”门电路，根据“或”门电路逻辑关系特点Y＝A＋B，得1＋0＝X，X＝1.7．如图9所示，将两个非门和一个与门组成一个复合门电路，请在下表中填写该门电路的真值表．输入输出答案如下表8.判和一名以上(包括一名)副裁判认为运动员上举合格后，才可发出合格信号，试列出真值表．答案见解析解析设甲、乙、丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量A、B、C，裁判结果为Y.并且对于A、B、C设：上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”．对于Y设：上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”．根据题意综合上述假设列出真值表如下表所示：9.如图10所示表示输入A、请在图11所示的坐标系中画出输出端的电势随时间变化的关系．图10图11答案见解析图解析“或”门电路应符合“或”逻辑关系，故U A、U B中任何一个有输入电压时就会有输出电压．10．图12是一个火警报警装置的逻辑电路图．R t是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻．图12(1)要做到低温时电铃不响，着火时产生高温，电铃响起．在题图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么温度高时电铃会被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即将报警温度调得稍低些，R的阻值应大一些还是小一些？答案见解析解析(1)温度较低时R t的阻值很大，R比R t小得多，因此P、X之间电压较大．要求此时电铃不发声，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门．(2)当高温时R t阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起．(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，R t两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声．因此R较大，反应较灵敏．。

高中物理第二章恒定电流第10节实验：测定电池的电动势和内阻课件新人教版选修3-1

(思路 2)
思路 3：用电压表、电阻箱测电动势 E 和内电阻 r Ur 由闭合电路的欧姆定律得 E＝U＋ R 用电压表测得路端电压，通过改变电路中的电阻，测出两组 U1r U、R 数据，就可以列出两个关于 E、r 的方程：E＝U1＋， R1 U2r E＝U2＋ R2
联立就可以解出结果，实验电路如图所示．
ΔU r＝ ΔI 求出．
七、误差分析 1．偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作 U－ I 图象时描点不准确．
2.系统误差：主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些．U 越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在 U－I 坐标系中表示出来，如图所示，可见 E 测＜E 真，r 测＜r 真．
数据处理
在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为 1 kΩ 和 0.1 Ω，如图为实验原理图．
(1)一位同学记录的 6 组数据见下表，试根据这些数据在下图中画出 U－I 图象，根据图象读出电池的电动势 E＝ 1.46 V，求出电池内阻 r＝
0.71 Ω.
四、实验步骤(以思路 1 为例) 1．确定电流表、电压表的量程，按电路原理图把器材连接好，如图所示．
2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大．
3．闭合开关，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，用同样的方法测量并记录几组 I 和 U 的值．
4．断开开关，整理好器材．
166.7 71.4 50.0 33.3 25.0 20.0 8.3 0.60 0.12 5.9 4.8 4.2 3.2 2.9
1.40 2.00 3.00 4.00 5.00 0.17 0.21 0.24 0.31 0.34

高中物理第二章恒定电流 2.10 实验测定电池的电动势和内阻新人教版选修3-1

E 1，r k。
E
E
bb
(2)误差分析该方法的误差是由于电压表的分流引起的，所以电压表内阻越大误差越小。经分析，该接法所测的电动势E 和内阻r都比真实值偏小。即E测<E，r测<r。
类型1 实验原理及数据处理【典例1】利用如图甲所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：
待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9Ω)，电阻R0(阻值为3.0Ω)，电阻R1(阻值为3.0Ω)，电流表 (量程为200mA，内阻RA=6.0Ω)，开关S。
实验步骤如下：
①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；
②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应
的阻值R；
③以 1 为纵坐标，R为横坐标，作 1 -R图线(用直线拟
I
I
合)；
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题： (1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则 1 与R的
I
关系式为___________________________________。 (2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R= 3.0Ω时电流表的示数如图乙所示，读出数据，完成下表。答：①__________________；②________________。
I EE
I
示的直线，若直线在纵轴的截距为b，斜率为k，则有
E 1，r b。 kk
(2)误差分析：该方法的误差是由于电流表的分压引起
的，若设电流表的内阻为RA，则上面方程应为 E=I(R+r+RA)，由于忽略了电流表的内阻为RA，电源内阻的测量值为r+RA，显然测量值大于真实值，不难分析出安阻法测得的电动势无系统误差。即一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干。

高中物理第二章恒定电流第10节实验：测定电池的电动势和电阻教案

高中物理第二章恒定电流第10节实验：测定电池的电动势和电阻教案10 实验：测定电池的电动势和内阻本节分析本节是闭合电路的欧姆定律的深化和实际应用，本节主要介绍了用伏安法测量电池的电动势与内阻，以及处理实验数据的方法——图象法，同时也是对前几节所学电路知识和实验技能的综合运用与提升．学生通过本节的学习，既能巩固电学问题的分析思路，加深对闭合电路的欧姆定律的理解，了解电池的主要特性，又能激发学生的学习兴趣，培养学生合作、探究、交流能力，具有很重要的实际意义．学情分析学生已经掌握了闭合电路的欧姆定律，并且已经有从电路的内、外电阻来分析电路的意识，掌握了电流表、电压表的使用方法．但是由于对电学实验接触比较少，对于电路的分析能力仍需进一步加强，这也是本实验探究的一个重要任务．另外，对于数据的处理，学生较熟悉的是计算法，利用图象处理数据的能力的培养与提高是本次实验探究的另一个重要任务．教学目标●知识与技能（1）了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法．（2）学习用图象法处理实验数据．●过程与方法（1）体验测定电源的电动势和内阻的探究过程，并通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣．（2）体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法．情感、态度与价值观使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣．教学重难点本节的重点是利用图线处理数据，而难点是如何利用图线得到结论以及实验误差的分析．教学方法实验法、讲解法．教学准备多媒体课件．教学过程设计用电流表、电阻箱测量．如图所示：E ＝IR ＋Ir．用电压表、电阻箱测量．如图所示E ＝U ＋URr教师总结：这几种方法均可测量，本节选择用伏安法测2.闭合开关前，把滑动变阻器的滑片移到一端使其阻值最大.3.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表的读数有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量实验中至少得到6组数据，画在图上拟合出一条直线要求：使多数点落在直线上，并且分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等，这样，可使偶然误差得到部分抵消，将图线延长，分别交轴与A、B两点．开路情况，它的纵轴截距就是电池的电动势短路情况，它的横轴截距就是短路电流；斜率的绝对值为电10实验：测定电池的电动势和内阻【实验器材】待测电池，电压表，电流表，滑动变阻器，开关，导线【实验方案】原理公式：E ＝U ＋Ir 原理公式：E ＝IR ＋Ir 原理公式：E ＝U ＋UR r教学反思本节是操作性很强的实验课，从实验的应用价值、原理分析，从电路设计到实际动手实验获取实验数据，从对实验数据进行处理到得出结论、进行误差分析，都体现了物理实验中理性思维的魅力及实验操作技能的重要性，在整个过程中，体现了交流合作的重要性．本节包括实验原理分析、电路设计及实际动手实验获取实验数据、组织学生对实验数据进行处理和得出结论、进行误差分析．通过复习闭合电路的欧姆定律，为实验设计做好知识铺垫．实验方案由学生自己完成并展评，体现了学生自主学习的思想，充分挖掘学生的潜能．在方案设计中学生有不同的方案，组织学生对不同的方案进行交流与讨论，对方案设计进行优化．在电路连接及数据采集中大部分同学能按电路图正确选择并连接实验器材，完成采集六组以上数据的实验任务，为处理数据及误差分析提供了依据．其中数据处理会花费学生一定的时间，今后可考虑引入电流传感器、电压传感器等数据采集设备搜集实验数据，用计算机分析处理实验数据，可以大大提高课堂效率．。

2019学年高中物理第二章恒定电流 10 实验：测定电池的电动势和内阻学案新人教版必修2

10 实验：测定电池的电动势和内阻[学科素养与目标要求]物理观念：知道测定电池的电动势和内阻的实验原理：闭合电路的欧姆定律.科学探究：1.根据“伏安法”测电源电动势的原理，会选用实验器材、正确连接电路、规范实验操作.2.能进行分组、自主、合作探究，并对信息进行数据处理.科学思维：1.会设计测电源电动势和内阻的“伏安法”、“安阻法”、“伏阻法”的电路图.2.会用U －I 图象、1I－R图象、1U －1R图象处理数据，通过对比思维，掌握各个图象的斜率和截距的意义.科学态度与责任：在实验过程中保持很好地交流、合作，准确记录数据，科学认真地进行数据处理.一、测定电池电动势和内阻的实验方案设计1.伏安法：由E ＝U ＋Ir 知，只要测出U 、I 的两组数据，就可以列出两个关于E 、r 的方程，从而解出E 、r ，用到的器材有电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表，电路图如图1所示.2.安阻法：由E ＝IR ＋Ir 可知，只要能得到I 、R 的两组数据，列出关于E 、r 的两个方程，就能解出E 、r ，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图2所示.图1 图2 图33.伏阻法：由E ＝U ＋U Rr 知，如果能得到U 、R 的两组数据，列出关于E 、r 的两个方程，就能解出E 、r ，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图3所示. 二、实验操作与实验数据的处理 1.实验步骤(以伏安法为例)(1)电流表用0～0.6 A 量程，电压表用0～3 V 量程，按实验原理图连接好电路. (2)把滑动变阻器的滑片移到一端，使其接入电路中的阻值最大.(3)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显的示数，记录一组数据(I 1、U 1).用同样的方法测量几组I 、U 值. (4)断开开关，整理好器材.(5)处理数据，用公式法和图象法这两种方法求出电池的电动势和内阻. 2.实验数据的处理 (1)公式法依次记录的多组数据(一般6组)如表所示：分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E 1、r 1，E 2、r 2，E 3、r 3，求出它们的平均值作为测量结果.E ＝E 1＋E 2＋E 33，r ＝r 1＋r 2＋r 33.(2)图象法①根据多次测出的U 、I 值，作U －I 图象；②将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电池电动势E ； ③横轴截距点(路端电压U ＝0)意味着短路情况，它的数值就是短路电流Er； ④图线斜率的绝对值等于电池的内阻r ，即r ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ＝E I 短，如图4所示.图43.注意事项(1)为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表.(2)实验中不能将电流调得过大，读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r 出现明显变化. (3)若干电池的路端电压变化不很明显，作图象时，纵轴单位可取得小一些，且纵轴起点可不从零开始.如图5所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E ，但图线与横轴交点不再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r ＝|ΔUΔI|求出.图5一、伏安法测电动势和内阻例1 (2018·山东潍坊市高一下期末)用如图6所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻.除开关和导线外，可供使用的实验器材还有：图6电流表(量程0～0.6 A,0～3 A)电压表(量程0～3 V,0～15 V)滑动变阻器R1(阻值范围0～20 Ω，额定电流2 A)滑动变阻器R2(阻值范围0～100 Ω，额定电流1 A)(1)为提高测量精度，电流表应选用的量程是 A，电压表应选用的量程是 V；为多测量几组数据，滑动变阻器应选用 (填写滑动变阻器符号)；(2)实验开始前，滑动变阻器的滑动触头P应移到端(选填“a”或“b”)；(3)改变滑动变阻器R的阻值，测出6组U和I的值如下表所示.其中5组数据的对应点已经标在图7的坐标纸上，请在坐标纸上标出第二组数据的对应点，并画出U－I图线.图7(4)由图象求得电池的电动势E＝ V，内阻r＝Ω(保留到小数点后两位)答案(1)0～0.6 0～3 R1(2)a(3)如图所示(4)1.45 0.84(0.83～0.85均可) 二、伏阻法和安阻法测电动势和内电阻 1.伏阻法(1)电路图：如图8所示 (2)实验原理：E ＝U ＋U Rr (3)数据处理①计算法：⎩⎪⎨⎪⎧E ＝U 1＋U1R1r E ＝U 2＋U2R2r②图象法：由E ＝U ＋U Rr 得： 1U ＝1E ＋r E ·1R ，故1U －1R 图象的斜率k ＝r E ，纵轴截距为1E，如图9所示.图8 图92.安阻法(1)电路图：如图10所示. (2)实验原理：E ＝IR ＋Ir .(3)数据处理①计算法：⎩⎪⎨⎪⎧E ＝I 1R 1＋I 1rE ＝I 2R 2＋I 2r②图象法：由E ＝I (R ＋r )得： 1I ＝1ER ＋r E ，由此作出1I－R 图象，由图象的斜率和截距求解，如图11所示.图10 图11例2 有一特殊电池，它的电动势约为 9 V ，内阻约为40 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图12甲所示电路进行实验，图中电流表的内阻R A ＝5 Ω，R 为电阻箱，阻值范围0～999.9 Ω，R 0为定值电阻，对电源起保护作用.图12(1)本实验中的R 0应选 (填字母). A.10 Ω B.50 Ω C.150 Ω D.500 Ω(2)该同学接入符合要求的R 0后，闭合开关S ，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线，则根据图线可求得该电池的电动势E ＝ V ，内阻r ＝ Ω. 答案 (1)C (2)10 45解析 (1)当电阻箱接入电路的阻值为零时，电路中的电流不能超过50 mA ，即电路中电阻的最小值约为180 Ω，除去电源内阻约为40 Ω、电流表的内阻R A ＝5 Ω，故C 选项最为合适. (2)由U 外＝E －Ir 得I (R 0＋R ＋R A )＝E －Ir ，变形得1I ＝R 0＋R E ＋r ＋R AE.结合题图可得E ＝10 V ，r ＝45 Ω.1.(2018·山东济南市高一下期末)测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U －I 图象如图13所示，请回答下列问题： (1)在闭合开关之前为防止电表过载，滑动变阻器的滑动触头P 应移至 (选填“a ”或“b ”)处.(2)由此可知这个干电池的电动势E＝ V，内电阻r＝Ω.图13答案(1)a(2)1.5 12.(多选)某学生用电流表和电压表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0～20 Ω，连接电路的实物图如图14所示.图中接线错误或不妥的是( )图14A.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.电压表接线不妥答案ABD解析变阻器要起到变阻作用，接入电路的两根导线一条接在上面的金属杆一端，另一条接在下面的接线柱上；电表接入电路，选好量程后，还应注意正、负接线柱，题图中电流表接法不对；在实验中电压表不应并联在电源两端，因为开关断开后，电压表仍有读数，故选A、B、D.3.如图15a是“测定电池的电动势和内阻”的实验电路，如果采用一节新干电池进行实验，实验时会发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时，电压表读数变化很小，为了较精确地测量一节新干电池的内阻，加接一定值电阻，实验电路原理图如图b.可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：量程3 V的理想电压表V，量程0.6 A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R0(R0＝1.5 Ω)，滑动变阻器R1(0～10 Ω)，滑动变阻器R2(0～200 Ω)，开关S.图15(1)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”).(2)用笔画线代替导线在图c中完成实物连接图.(3)实验中改变滑动变阻器的阻值，测出几组电流表和电压表的读数，在给出的U－I坐标系中画出U－I图线如图d 所示，则新干电池的内阻r＝Ω.(保留两位有效数字)答案(1)R1(2)如图所示(3)0.29(0.28～0.30均可)1.(2018·山东滨州市高一下期末)如图1所示，在测电源电动势和内阻的实验中，闭合开关S，改变滑动变阻器的阻值，读出电压表示数U和电流表示数I，下列说法正确的是( )图1A.电压表读数U 增大时电流表读数I 也必定增大B.电压表与电流表读数变化量的比值ΔUΔI 是滑动变阻器的电阻C.电压表与电流表读数的比值UI是电源内阻D.电压表与电流表读数变化量比值的绝对值|ΔUΔI |是电源内阻答案 D2.(多选)用如图2甲所示的电路测定电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的U －I 图象，由图象可知( )图2A.电池电动势为1.40 VB.电池内阻值为3.50 ΩC.外电路短路时的电流为0.40 AD.电压表的示数为1.20 V 时，电流表的示数I ′约为0.20 A 答案 AD解析图象与纵轴的交点为电池的电动势E ＝1.40 V ，故A 正确；电池内阻r ＝1.40－1.000.40Ω＝1 Ω，故B 错误；根据E ＝U ＋I ′r ，代入数据得I ′＝E －U r ＝1.40－1.201A ＝0.20 A ，故D 正确；由于U 轴不是从0开始，故短路电流不是0.40 A ，故C 错误.3.在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路.图3(1)按图3甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来.(2)在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于端(选填“A ”或“B ”). (3)如图4是根据实验数据作出的U －I 图象，由图可知，电源的电动势E ＝ V ，内阻r ＝ Ω.(结果均保留两位有效数字)图4答案 (1)见解析图 (2)A (3)1.5 1.0解析 (1)电路连接如图.(2)闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于A 端. (3)由题图图象可知，电源电动势为1.5 V ，内阻r ＝1.5－1.00.5Ω＝1.0 Ω.4.(2018·山东济宁市高一下期末)某兴趣小组利用如图5甲所示电路测定一电池组的电动势E 和内阻r .已知电池组的电动势为6 V ，内阻约为10 Ω，保护电阻R 0＝10 Ω.可供选用的实验器材有：图5A.电流表A 1(量程0～300 mA ，内阻约为2 Ω)B.电流表A2(量程0～3 A，内阻约为2 Ω)C.电压表V1(量程0～6 V，内阻很大)；D.电压表V2(量程0～15 V，内阻很大)；E.滑动变阻器R(阻值0～50 Ω)；开关S一个，导线若干条.实验过程如下：(1)在连接电路前，先选择合适的器材，电流表应选用，电压表应选用 .(填所选器材前的字母序号)(2)按图甲连接好电路后，将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小其连入电路的阻值，测出多阻U和I 的值，以U为纵轴，I为横轴，得到如图乙所示的U－I图线.(3)根据图乙可得，电池组的电动势E＝ V，内阻r＝Ω.(结果均保留一位小数)答案(1)A C (3)5.9(或5.8) 9.7(或9.3)5.某同学在用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.5 Ω的保护电阻R0，实验电路如图6甲所示.图6(1)按图甲电路原理图将图乙实物连接起来；(2)该同学按上述电路原理图正确连接好实验电路，合上开关S后，当滑动变阻器的滑动触头P由A端向B端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数几乎不变，直到当滑动触头P滑至邻近B端时，电压表的示数急剧变化，出现上述情况的原因是.(3)该同学顺利完成实验，测出的数据如下表所示.请你根据这些数据帮他在图7中画出U－I图象，并由图得出电池的电动势E＝ V，内阻r＝Ω.图7答案(1)如图所示(2)滑动变阻器的总电阻太大(3)如图所示1.50 0.506.在测电源电动势和内阻的实验中，用电源、电阻箱、电压表连成如图8所示的电路.一位同学记录的6组数据见下表：图8根据这些数据选取了适当的坐标轴，请在如图9所示的方格纸上画出U－I图线，根据图线读出电源的电动势E＝V，求得电源的内阻r＝Ω.图9答案见解析图 1.53 0.35解析由记录的六组数据可求出各电阻值时的电流，由题表可得下表U－I值：用纵轴表示U，横轴表示电流I.用描点法描出U－I图线(如图所示)，纵坐标上截距为1.53 V，所以E＝1.53 V.取图线上较远的两个点，由r ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ，得r ≈0.35 Ω.7.某探究性学习小组利用如图10所示的电路测量电池的电动势和内阻.其中电流表A 1的内阻r 1＝1.0 k Ω，电阻R 1＝9.0 k Ω，为了方便读数和作图，给电池串联一个R 0＝3.0 Ω 的电阻.图10(1)按图示电路进行连接后，发现aa ′、bb ′和cc ′三条导线中，混进了一条内部断开的导线.为了确定哪一条导线内部是断开的，将开关S 闭合，用多用电表的电压挡先测量a 、b ′间电压，读数不为零，再测量a 、a ′间电压，若读数不为零，则一定是导线断开；若读数为零，则一定是导线断开.(2)排除故障后，该小组顺利完成实验.通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A 1和A 2的多组I 1、I 2数据，作出图象如图11.由I 1－I 2图象得到电池的电动势E ＝ V ，内阻r ＝ Ω.图11答案 (1)aa ′ bb ′(2)1.41(1.36～1.44均可) 0.5(0.4～0.6均可)解析 (2)根据闭合电路的欧姆定律得E ＝I 1(R 1＋r 1)＋(I 1＋I 2)(R 0＋r )，I 1≪I 2，上式可简化为E ＝I 1(R 1＋r 1)＋I 2(R 0＋r )，读出两点坐标：(60 mA,0.12 mA)和(260 mA ，0.05 mA)，代入方程解得：电动势E ＝1.41 V ，内阻r ＝0.5 Ω.8.某学习小组的同学设计了如图12所示的电路来测量定值电阻R 0的阻值(约为几欧到十几欧)及电源的电动势E 和内阻r .图12实验器材有：待测电源，待测电阻R 0，电流表A(量程为0.6 A ，内阻不计)，电阻箱R (0～99.9 Ω)，开关S 1和S 2，导线若干.(1)先测电阻R 0的阻值.请将学习小组同学的操作补充完整；先闭合S 1和S 2，调节电阻箱，读出其示数R 1和对应的电流表示数I ，然后，读出此时电阻箱的示数R 2.则电阻R 0的表达式为R 0＝ .(2)同学们通过上述操作，测得电阻R 0＝9.5 Ω，继续测电源的电动势E 和内阻r .该小组同学的做法是：闭合S 1，断开S 2，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R 和对应的电流表示数I ，如下表数据：①根据图13给定的坐标系并结合以上数据描点作图.图13②利用图象求出该电源的电动势E ＝ V ，内阻r ＝ Ω.(结果均保留两位有效数字) 答案 (1)断开S 2，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I R 1－R 2 (2)①见解析图 ②6.0 2.5解析 (1)器材中只有电流表而没有电压表，无法由伏安法求出电阻，故只能利用电阻箱得出待测电阻的阻值；当电路中电流相同时，电阻也应相同；因此可以控制电流相等，利用电阻箱的电阻，得出待测电阻的阻值；因此缺少的步骤应为：断开S 2，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I ；而待测电阻等于两次电阻箱的示数之差，即：R 0＝R 1－R 2. (2)①根据表中列出的数据，求出各电阻对应的1I值.②由闭合电路欧姆定律可知：E ＝I (R ＋R 0＋r ) 可得：1I ＝R E ＋R 0＋r E结合图象可知：E ＝6.0 V ，r ＝2.5 Ω。

【2019-2020】高中物理第二章恒定电流10实验测定电池的电动势和内阻练习新人教版选修3_1

教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第二章恒定电流10实验测定电池的电动势和内阻练习新人教版选修3_1撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________知识点一实验原理、实验电路和实验步骤1.如图L2-10-1所示是甲、乙、丙三位同学设计的测量电池的电动势和内阻的电路,电路中R1、R2为已知阻值的电阻.下列说法中正确的是( )图L2-10-1A.只有甲同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻B.只有乙同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻C.只有丙同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻D.三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内阻2.某学生用电流表和电压表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L2-10-2所示.图L2-10-2(1)该学生接线中错误或不规范的做法是.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)请在下面的虚线框中画出这个实验的正确电路图.知识点二实验器材、数据处理和误差分析3.测定干电池的电动势和内阻的实验电路如图L2-10-3所示,请回答下列问题.(1)现备有以下器材:A.干电池1个;B.滑动变阻器(0~50Ω);C.电压表(量程为3V);D.电压表(量程为15V);E.电流表(量程为0.6A);F.电流表(量程为3A). 图L2-10-3其中电压表应选,电流表应选.(填字母代号)(2)图L2-10-4是根据实验数据作出的U-I图像,由此可知这个干电池的电动势E= V,内阻r= Ω.图L2-10-44.用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图L2-10-5所示,一位同学测得的六组数据如下表所示.图L2-10-5组别 1 2 3 4 5 6电流I/A 0.12 0.20 0.31 0.38 0.50 0.59电压U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05(1)图L2-10-6(2)根据图线求出电池的电动势E= V,电池的内阻r=Ω.5.要精确测量一个直流电源的电动势和内阻,提供下列实验器材:A.待测电源(电动势约为4.5V,内阻约为2Ω);B.电流表A(量程为0.6A,内阻为1Ω);C.电压表V1(量程为15V,内阻为3kΩ);D.电压表V2(量程为3V,内阻为2kΩ);E.定值电阻R1=500Ω;F.定值电阻R2=1000Ω;G.滑动变阻器R(阻值范围为0~20Ω);H.开关及导线.(1)该实验中电压表应选,定值电阻应选.(填字母代号).(2)在虚线框中画出实验电路图.(3)若将滑动变阻器滑到某一位置,读出此时电压表读数为U,电流表读数为I,从理论上分析,电源电动势E和内阻r间的关系式应为E= .6.在“测定一节干电池的电动势和内阻”的实验中,备有下列器材:A.干电池(电动势E约为1.5V,内阻r小于1.5Ω);B.电流表G(满偏电流为3mA,内阻Rg=10Ω);C.电流表A(量程为0.6A,内阻约为0.1Ω);D.滑动变阻器R1(0~20Ω,10A);E.滑动变阻器R2(0~100Ω,1A);F.定值电阻R3=990Ω;G.开关、导线若干.(1)为了方便且能较准确地进行测量,其中应选用的滑动变阻器为(填字母代号).(2)请在虚线框中画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图.(3)图L2-10-7为某同学根据正确的实验操作得到的数据作出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),由该图线可得被测干电池的电动势E= ,内阻r= .图L2-10-77.在测电源电动势和内阻的实验中,用电源、电阻箱、电压表连成如图L2-10-8所示的电路.一位同学记录的6组数据如下表:图L2-10-8根据这些数据选取适当的坐标轴,并在如图L2-10-9所示的方格纸上画出图线,根据图线读出电源的电动势E= V,电源的内阻r=Ω.图L2-10-98.在测量“水果电池的电动势和内阻”的实验中,将一铜片和一锌片分别插入同一只苹果内就构成了简单的“水果电池”,其电动势约为1.5V,可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5V、额定电流为0.3A的手电筒上的小灯泡.原因是流过小灯泡的电流太小了,经实验测定电流约为3mA.现有下列器材:待测“水果电池”;电流表A(满偏电流为3mA,电阻约为10Ω);电压表V(量程为0~1.5V,电阻约为1000Ω);滑动变阻器R1(0~30Ω);滑动变阻器R2(0~30kΩ).开关、导线等.(1)本实验选用图L2-10-10甲所示的实验原理图,应该选的滑动变阻器是(填写仪器代号).图L2-10-10(2)在实验中根据电压表的示数U与电流表的示数I的值得到U-I图像如图乙所示,根据图中所给数据,则“水果电池”的电动势E= V,内阻r= Ω.(3)若不计测量中的偶然误差,用这种方法测量得出的电动势和内阻的值与真实值相比较,电动势E (选填“偏大”“相等”或“偏小”),内阻r (选填“偏大”“相等”或“偏小”).1.D [解析]图甲中可用E=I1(r+R1)、E=I2(r+R2)求得电池的电动势和内阻,图乙中可用E=U1+·r、E=U2+·r求得电池的电动势和内阻,而图丙中可用E=U1+I1r、E=U2+I2r求得电池的电动势和内阻,故三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内阻,D正确.2.(1)ABD (2)如图所示[解析]要使滑动变阻器起变阻的作用,则必须使接入电路的两根导线中有一条接在下面的接线柱上,另一条接在上面的金属杆的一端,图中滑动变阻器起不到变阻的作用;电流表和电压表接入电路时,选择好恰当的量程后,要特别注意“+”“-”接线柱的接线是否正确,不然的话,极易损坏电表,图中电流表的“+”“-”接线柱的接线出现错误;干电池的电动势为1.5V,电压表量程选用适当,但电压表不能直接并联到电源两端,因为开关断开后,电压表仍有示数.3.(1)C E (2)1.5 1.0[解析](2)U-I图像在纵轴上的截距等于干电池的电动势,为1.5V,图线的斜率的绝对值等于电源内阻,r==Ω=1.0Ω.4.(1)如图所示(2)1.45 0.69[解析](1)作图线时应使尽可能多的点落在直线上,个别偏离太大的点应舍去,图线如图所示.(2)由图线与纵轴的交点可得电动势E=1.45V,图线的斜率的绝对值表示电池的内阻,得r=0.69Ω.5.(1)D F (2)略(3)U+(1Ω+r)I或U+r[解析](1)待测电源的电动势约为4.5V,用量程为15V的电压表V1误差大,选用量程为3V的电压表V2,需串联电阻扩大量程,串联的定值电阻R=1kΩ.(2)如图所示.或(3)由闭合电路的欧姆定律,对甲图,有E=U+(1Ω+r)I,对乙图,有E=U+r.6.(1)D (2)如图所示(3)1.45V 0.69Ω7.1.52 0.34[解析]由记录的六组数据可求出各电阻值对应的电流,由题表可得下表数据:用纵轴表示U,横轴表示电流I.用描点法描出U-I图线(如图所示),纵坐标上截距为1.52V,所以E=1.52V.由E=U+Ir可知图线斜率的绝对值为电源内阻,得r=0.34Ω.8.(1)R2 (2)1.5 500 (3)相等偏大[解析](1)“水果电池”电动势约为1.5V,与小灯泡连接后电流约为3mA,估算其内阻约为500Ω,要使电路电流变化范围大一些,需要选用与电源内阻接近的滑动变阻器,故选用R2.(2)根据图像可知,纵轴截距表示电动势,斜率的绝对值的1000倍表示内阻.故电动势为1.50V,内阻为500Ω.(3)根据欧姆定律可知电动势E测量值等于真实值,而内阻测量值大于真实值,因为还包含电流表内阻.。

人教版高二物理选修3-1第二章恒定电流第10节实验：测定电池的电动势和内阻课件

4.在测量一节干电池的电动势和内电阻的实验中，实验电路如图甲所示。
（1）实验过程中，为了方便操作和减小误差，应选用电流表和滑动变阻器 AC （请填写选项前对应的字母） A.电流表A1（量程0.6A，内阻约0.8Ω） B.电流表A2（量程3A，内阻约0.5Ω） C.滑动变阻器R1（0～10Ω） D.滑动变阻器R2（0～200Ω）
①依此数据，在如图乙所示的坐标图上作出U-I图线； ②实验中测得干电池电动势 E＝1.50 V；内阻r＝ 1.00 Ω。（保留小数点后两位有效数字）（4）若测量的是新干电池，其内电阻比较小，在调节滑动变阻器时，电压表读数变化不明显。（选填“明显”或 “不明显”）
5.用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内阻，除被测干电池一节、开关、导线若干还备有下列器材： A．电流表：量程0～3A，内阻约1Ω B．电流表：量程0～0.6A，内阻约1Ω C．电压表：量程0～3V，内阻约2kΩ D．电压表：量程0～15V，内阻约2kΩ E．滑动变阻器：0～10Ω，2A F．滑动变阻器：0～100Ω，1A
R
2.如果能测出U、R的两组数据，
就可以列出两个关于E、r的方程，
于是能够从中解出E和r。
3.用电压表、电阻箱来测定电源的电动势E和内阻r。
二、实验方法
1.把较粗的铜丝和铁丝相隔约几毫米插入马铃薯或苹果中，就制成了一个水果电池（铜丝和铁丝相距越近、插入越深，电池的内阻就越小），铜丝是电池的正极，铁丝是负极。我们来测水果电池的电动势和内阻。现用方法一进行实验。这个方法的特点是简单明了，而且便于通过作图处理数据，缺点是要同时使用两个电表来测量电流和电压。
4.用水果电池做这个实验的优点是它的内阻比较大，容易测量。但任何电池在使用过程中，由于化学反应正极附近都会析出气体，在一定程度上使电极与电解质溶液（水果电池中就是果汁）隔离，明显地改变了内阻，水果电池尤其是这样。所以，测量前要做好充分的准备，测量尽量迅速，使得内阻发生较大变化之前结束测量。

【实验】2020学年高中物理第二章恒定电流第10节实验测定电池的电动势和内阻教学案新人教版选修31

【关键字】实验第10节实验：测定电池的电动势和内阻一、实验目的1．知道伏安法测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步理解电源路端电压随电流变化的关系。

2．学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。

3．尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的办法。

二、实验原理图2-10-1实验电路如图2-10-1所示，根据紧闭电路的欧姆定律，改变R的阻值，测出两组U、I 的值，根据紧闭电路欧姆定律可列出两个方程：E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，联立可解出E、r的值。

三、实验器材待测电池一节，电流表(0～0)、电压表(0～3 V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。

图2-10-2四、实验步骤1．确定电流表、电压表的量程，按图2-10-2连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。

2．紧闭开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。

3．同样的方法，依次记录多组U、I值。

4．断开开关S，拆除电路。

5．以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。

五、数据处理为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法：1．公式法利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示：分别将1、4E3、r3，求出它们的平均值E＝，r＝作为测量结果。

图2-10-32．图像法把测出的多组U、I 值，在U-I 图中描点画图像，使U-I 图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图2-10-3所示，由U＝E－Ir 可知：(1)纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流Im＝。

(2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝＝。

六、误差分析1．偶然误差主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I 图像时描点不准确。

2．系统误差由于电压表分流IV，使电流表示数I小于电池的输出电流I真。