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1、第 10 节 实验：测定电池的电动势和内阻 对应学生用书 P57 考点一 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 ，电流表的内阻为 0.5 ，电压表的内阻为 6 k。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，A 正确。B 图 测的实际上是电源内阻和电流表内阻之和，误差较大，B 错误 ； C 图无法测出电源 的电动势和内阻，C 错误 ； D 图电源被短路，也无法测出电源的电动势和内阻，D 错误。 考点二 电路的连接 2如图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
2、阻的实验所 用器材，用实线将它们连成实验电路。 答案 见解析图 解析 首先画出实验电路图如图甲所示。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 03 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 00.6 A 的量程；因为电流表的内阻和 电池组的内阻相差不多，而电池组的内阻远小于电压表的内阻，所以电流表外接。 对应学生用书 P57 1(多选)如图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 UI 图象，下列关于这个图象的说法中正确的是( ) A纵轴截距表示待测电源的电动势，即 E3.0 V B横轴截距表示短路电流，即
3、I00.6 A C根据 r ，计算出待测电源内阻为 5 E I0 D根据 r，计算出待测电源内阻为 1 | U I| 答案 AD 解析 图线的纵截距表示电源的电动势，A 正确；由于纵坐标并非从零开始， 故横轴截距不是短路电流，B 错误 ； 内阻 r 1 ，C 错误，D | U I| 3.02.4 0.60 正确。 2(多选)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 EIRIr 知测 E、r 用一只电流表测电流，用电阻箱
4、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，A 正确，C 不可行；由 EU r 知测 E、r 用一只电压表和一只电 U R 阻箱可获得两组 U、R 值求出 E、r，B 正确；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，D 不能达到目的。 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。 (1)按如图甲所示的实验电路，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(填“A”或“B”)。 (3)图丙是根据实验数据作出的 UI 图
5、象，由图可知，电源的电动势 E _V，内阻 r_，短路电流 I短_A。 答案 (1)如图所示 (2)B (3)1.50 1 1.5 解析 (1)由原理图可知滑动变阻器为限流接法，电压表并联在滑动变阻器和 电流表两端，由原理图连接实物图如答案图所示。 (2)为保证实验安全，闭合开关前，滑动变阻器应接入最大阻值，故滑片应接 到 B 端。 (3)由 UI 图可知，电源的电动势 E1.50 V； 当路端电压为 1 V 时，电流为 0.5 A，则由闭合电路欧姆定律可知 ： r 1 ； 短路电流 I短 1.5 EU I 1.51 0.5 E r A。 4为了测量由两节干电池组成的电池组的电动势和内电阻，某
6、同学设计了如 图甲所示的实验电路，其中 R 为电阻箱，R05 为保护电阻。 (1)按照图甲所示的电路图，该同学已经在图乙所示电路中完成部分导线的连 接，请你完成余下导线的连接。 (2)断开开关 S，调整电阻箱的阻值，再闭合开关 S，读取并记录电压表的示数 及电阻箱接入电路中的阻值。 多次重复上述操作， 可得到多组电压值 U 及电阻值 R， 并以 为纵坐标，以 为横坐标，画出 的关系图线(该图线为一直线)，如图丙所 1 U 1 R 1 U 1 R 示。由图线可求得电池组的电动势 E_V，内阻 r_。(保留两 位有效数字) (3)引起该实验系统误差的主要原因是_。 答案 (1)如图所示 (2)2.
7、9 1.1 (3)电压表的分流作用造成流过电阻箱的电流总是比电池实际输 出电流小 解析 (1)根据电路图连接对应的实物图，如答案图所示。 (2)根据闭合电路欧姆定律 EU (R0r)，进行数学变形，得 U R 1 U R0r E 1 R 1 E 根据数学知识得知， 关系图线的纵截距 b ，斜率 k。 1 U 1 R 1 E R0r E 由图得到，b0.35，k2.1 1.420.35 0.5 则电动势 E V2.9 V，内阻 rkER02.12.951.1 。 1 b 1 0.35 (3)由题图甲所示电路图可以知道，电压表与电阻箱并联，因为电压表的分流 作用，流过保护电阻与电源的电流大于流过电
8、阻箱的电流，这是造成实验误差的 原因。 5如图甲所示是利用两个电流表 A1和 A2测量干电池电动势 E 和内阻 r 的电 路原理图。图中 S 为开关，R 为滑动变阻器，固定电阻 R1和 A1内阻之和为 10000 (比 r 和滑动变阻器的总电阻大得多)，A2为理想电流表。 (1)按电路原理图在图乙各实物图之间画出连线。 (2)在闭合开关S前， 将滑动变阻器的滑动端c移动至_(选填 “a端” “中 央”或“b 端”)。 (3)闭合开关 S， 移动滑动变阻器的滑动端 c 至某一位置， 读出电流表 A1和 A2 的示数 I1和 I2。多次改变滑动端 c 的位置，得到的数据为 I1/mA0.1200.
9、1250.1300.1350.1400.145 I2/mA48040032023214068 在如图丙所示的坐标纸上以 I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的 I1I2曲线。 (4)利用所得曲线求得电源的电动势 E_ V，内阻 r_ 。(保 留两位小数) (5)该电路中电源输出的短路电流 Im_ A。 答案 (1)图见解析 (2)b 端 (3)图见解析 (4)1.49 0.60 (5)2.5 解析 (1)由电路图连线如图 1 所示。 (2)闭合开关 S 前，为保护电路，应使连入电路的滑动变阻器阻值最大，故滑 动端 c 置于 b 端。 (3)连线如图 2 所示。 (4)电路中 A1与 R1串联等
10、效于电压表， 纵轴截距为 0.149 mA， 对应电压值 U 0.149103104 V1.49 V， 故电动势 E1.49 V，内阻 r 0.60 。 | U I| 1.491.2 0.48 (5)短路电流 Im A2.5 A。 E r 1.49 0.60 6 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 )， 保护电阻 R1(阻值 10 )和 R2(阻值 5 )， 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： 将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关； 逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示
11、数 U 和相应电流表 的示数 I； 以 U 为纵坐标，I 为横坐标，作 UI 图线(U、I 都用国际单位)； 求出 UI 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(03 V，内阻约 15 k) B电压表(03 V，内阻约 3 k) C电流表(0200 mA，内阻约 2 ) D电流表(030 mA，内阻约 2 ) (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的接线柱 B两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱 C一条导线接在滑动变阻器金属杆
12、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、 R1和R2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。 答案 (1)A C (2)C (3)ak kR2 解析 (1)根据闭合电路的欧姆定律有 UEI(rR2)，实际测量时由于电压 表的分流会引起系统误差，为了减小系统误差，应选用内阻较大的电压表，故电 压表应选A； 电路中的电流最大值大约为176 mA， 故电流表应选C。 3 V 1052 (2)滑片从左向右滑动时，电压表示数增大，说明滑片滑动时滑动变阻器接入 电路的电阻变大，只有 C 项的接法符合上述情形。 (3)U I 图线如图所示，根据闭合电路的欧姆定律有 UEI(rR2)，得斜率 的绝对值 krR2，故 rkR2。横轴截距 a，则 Eak。 E rR2