6、所示．
由圖可知：E測＝E真，r測>r真(內(nèi)阻測量誤差非常大)．實際測量時應(yīng)選電路圖2－9－7.
一、實驗基本操作
【例1】 某學(xué)生用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內(nèi)阻時，所用滑動變阻器的阻值為0～20 Ω，連接電路的實物圖如圖2－9－11所示．
圖2－9－11
該學(xué)生接線中錯誤的和不規(guī)范的做法是( )
A．滑動變阻器不起變阻作用
B．電流表接線有錯
C．電壓表量程選用不當(dāng)
D．電壓表接線不妥
答案 AD
解析 實物圖中，滑動變阻器的兩個固定端被接入電路，滑片移動時，變阻器不起變阻作用，選A項．
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
7、圖中電壓表接線錯誤，電流表接線正確．故選D項，不選B項．
一節(jié)干電池的電動勢為1.5 V，電壓表選用0～3 V量程是正確的，故不選C項．
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)不能控制整個電路，從這個角度看出應(yīng)選D項．
二、數(shù)據(jù)處理方法
【例2】 下面是在測某電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中記錄的六組數(shù)據(jù)．請在直角坐標(biāo)系中畫出U—I圖，并根據(jù)圖象算出待測電池的電動勢和內(nèi)阻.
U/V
1.37
1.32
1.24
1.18
1.10
1.05
I/A
0.12
0.20
0.31
0.32
0.50
0.57
答案 圖象見解析圖 1.46 V
8、 0.72 Ω
解析 建立坐標(biāo)系，利用描點法畫出U—I圖象，如圖所示．第四個點明顯偏離，可見誤差太大，應(yīng)舍去．直線與縱軸的交點坐標(biāo)即為電源的電動勢E＝1.46 V．由閉合電路的歐姆定律E＝U＋Ir，將直線上的點(1.10,0.50)的坐標(biāo)U＝1.10 V，I＝0.50 A代入得內(nèi)阻r＝0.72 Ω.
1.做電學(xué)實驗時，元件位置放置原則是：電表的位置利于觀察、開關(guān)和滑動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勢和內(nèi)電阻的實驗電路各器件布列方案的俯視圖中，其中最佳方案是( )
A．
實驗者
B.
9、
實驗者
C.
實驗者
D．
實驗者
答案 B
2.
圖2－9－12
如圖2－9－12所示是根據(jù)某次實驗記錄數(shù)據(jù)畫出的U—I圖象，下列關(guān)于這個圖象的說法中正確的是( )
A．縱軸截距表示待測電源的電動勢，即E＝3 V
B．橫軸截距表示短路電流，即I短＝0.6 A
C．根據(jù)r＝，計算出待測電源內(nèi)阻為5 Ω
D．根據(jù)r＝||，計算出待測電源內(nèi)阻為1 Ω
答案 AD
3．某同學(xué)采用如圖2－9－13所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)阻，已知有干電池(電動勢約為1
10、.5 V，內(nèi)阻約2 Ω)，電壓表(0～3 V,3 kΩ)，電流表(0～0.6 A,1.0 Ω)，滑動變阻器R1(10 Ω，2 A)和R2(100 Ω，0.1 A)各一只．
圖2－9－13
(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選用________(選填“R1”或“R2”)．
(2)在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實驗電路．
(3)在實驗中測得多組電壓和電流值，得到如圖丙所示的U—I圖象，由圖可較準(zhǔn)確地求出電源電動勢E＝______ V；內(nèi)阻r＝________ Ω.
答案 (1)R1 (2)見解析圖 (3)1.48(1.47～1.49均正確) 1.79(1.78～1.90均正確)
解析
11、(1)電路中最大電流I＝＝＝0.75 A．R2的額定電流小于0.75 A，同時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，則縱截距即為電動勢E＝1.48 V(1.47～1.49 V均正確)
r＝，可得r＝1.79 Ω(1.78～1.90 Ω均正確)
題型一 測量原理和數(shù)據(jù)處理
在“測定一節(jié)干電池電動勢和內(nèi)阻”的實驗中
(1)第一組同學(xué)利用如圖1(a)的實驗裝置測量，電壓表應(yīng)選擇量程________(填“3 V”或“15 V”)，實驗后得到了如圖(b)的U—I圖象，則電池內(nèi)阻為________ Ω
12、.(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，初始時滑片P在最右端，但由于滑動變阻器某處發(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，電池的電動勢為________ V，內(nèi)阻為________ Ω.
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)的交點的物理意義是什么？0.30 A是不是短路電流？在圖(c)中，0～5 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)圖象求解電源電動勢和內(nèi)
13、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)的交點是電源電動勢，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，0～5 cm電壓表和電流表的示數(shù)由于滑動變阻器斷路而不發(fā)生變化，可以根據(jù)兩組相對應(yīng)的路端電壓和干路電流值列方程求解電動勢和內(nèi)阻．
答案 (1)3 V 1.5 (2)1.5 1
測量電動勢和內(nèi)阻的實驗數(shù)據(jù)處理常見問題：①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)的交點是電源電動勢，和橫坐標(biāo)的交點不一定是短路電流．電壓變化量和電流變化量的比值表示內(nèi)阻．②誤差如果采用圖
14、(a)的接法，則誤差來源于電流表的分壓，電源電動勢的測量值等于真實值，內(nèi)阻的測量值大于真實值.
題型二 實驗的延伸考查
同學(xué)們知道，將兩個金屬電極插入任何一個水果中就可以做成一個水果電池，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，電動勢大約會有1伏多一點．曉宇同學(xué)找來了一個土豆做實驗，當(dāng)用量程為0～3 V、內(nèi)阻約50 kΩ的伏特表測其兩極時讀數(shù)為0.96 V．但當(dāng)他將四個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，燈泡并不發(fā)光．檢查燈泡、線路均沒
15、有故障，而用伏特表測量其電壓確實能達到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)若實驗室除了導(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0～0.6 A，內(nèi)阻為1 Ω)
B．靈敏電流表A2(量程為0～0.6 mA，內(nèi)阻為800 Ω)
C．靈敏電流表A3(量程為0～300 μA，內(nèi)阻未知)
D．滑動變阻器R1(最大阻值約10 Ω)
E．滑動變阻器R2(最大阻值約2 kΩ)
F．定值電阻(阻值2 kΩ)
G．變阻箱(0～9 999 Ω)
①為了能盡可能準(zhǔn)確測定“土豆電
16、池”的電動勢和內(nèi)阻，實驗中應(yīng)選擇的器材是________(填器材前的字母代號)．
②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，燈泡不亮是因為電路中電流很小，燈泡實際工作的功率很小，要想測量電源電動勢及內(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)阻等于真實值)的電流表，所以選擇靈敏電流表A2.靈敏電流計和電阻箱串聯(lián)后可以當(dāng)作電壓表使用．
答案 (1)水果電
17、池的內(nèi)阻太大 (2)①B、G?、谌缦聢D所示
本題考查測電池的電動勢和內(nèi)阻實驗、閉合電路歐姆定律等知識，考查邏輯推理能力、分析綜合能力和實驗探究能力．要注意實驗的變形之后仍然從原理出發(fā)分析，找出“新實驗”的原理.
一、選擇題
1．如圖3所示，
圖3
甲、乙為兩個獨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，它們的外電阻相等
B．電流都是I0時，兩電源的內(nèi)電壓相等
C．電源甲的電動勢大于電源乙的電動勢
D．電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻
答案 AC
2．用圖象法
18、計算電動勢和內(nèi)電阻時，先要描點，就是在U—I坐標(biāo)系中描出與每組I、U值對應(yīng)的點，以下說法中正確的是( )
A．這些點應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確地分布在一條直線上，即U—I圖線應(yīng)通過每個點
B．這些點應(yīng)當(dāng)基本上在一條直線上，由于偶然誤差不能避免，所以U—I圖線不可能通過每一個點
C．不在U—I圖線上的點應(yīng)當(dāng)大致均衡地分布在圖線兩側(cè)
D．個別偏離直線太遠(yuǎn)的點，應(yīng)當(dāng)舍去
答案 BCD
解析 用描點法畫圖象時，應(yīng)使這些點基本在一條直線上，且大致均衡地分布在圖線兩側(cè)，個別偏離直線太遠(yuǎn)的點是由于偶然誤差造成的，應(yīng)當(dāng)舍去．
3．在測定電池的電動勢和內(nèi)電阻實驗的實物連接圖中(如圖4)，電流表和電壓表的正接線柱都
19、尚未連接，為了做這個實驗，應(yīng)該把( )
圖4
A．電流表的正接線柱與c點相連
B．電流表的正接線柱與b點相連
C．電壓表的正接線柱與a點相連
D．電壓表的正接線柱與c點相連
答案 AC
4．用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，下列注意事項中正確的是( )
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．移動滑動變阻器的滑片時，不能使滑動變阻器短路，以免造成電流表過載
D．根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)作U－I圖象時，應(yīng)通過盡可能多的點畫一條直線，并使不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側(cè)
答案 CD
5.
圖
20、5
在用圖5所示的電路測量電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，若有兩只電壓表V1和V2量程相同，內(nèi)阻RV1>RV2；兩只電流表A1、A2量程相同，內(nèi)阻RA1>RA2，在該實驗中，為了使E、r的測量精確些，選擇的電表可以是( )
A．V1和A2 B．V2和A2
C．V2和A1 D．V1和A1
答案 AD
解析 首先分析該電路的誤差來源，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
21、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r
B．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U—I圖象，根據(jù)圖象求出E和r
D．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 C
7．如圖6所示，
圖6
已知R1＝R2＝R3＝1 Ω.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，則電池的電動勢等于( )
A．1 V B．1.2 V
C．2 V D．4 V
答案 C
解析 開關(guān)閉合時，R總＝r＋R1＋＝
22、r＋1.5
將I＝＝1 A代入公式得E＝r＋1.5①
開關(guān)斷開時，R總′＝r＋R1＋R3＝r＋2
將I′＝＝0.8 A代入公式得E＝0.8r＋1.6②
解之得E＝2 V，r＝0.5 Ω
二、實驗計算論述題
8．如圖7所示是測量兩節(jié)干電池組成的串聯(lián)電池組的電動勢和內(nèi)電阻的實驗所用器材，用實線將它們連成實驗電路．
圖7
答案 見解析圖
解析
本題考查實驗電路的實物連線．首先畫出實驗電路圖如右圖所示．因為待測電源電動勢約為3 V，所以電壓表選用0～3 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0～0.6 A的量程；注意開關(guān)閉合前，要使變阻器接入電路
23、的阻值盡量大些，保護電流表以防燒毀．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)干電池的電動勢，某同學(xué)設(shè)計了如圖8所示的實驗電路，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)請根據(jù)電路圖甲，在圖乙中連線，將器材連成實驗電路．
(2)實驗需要測量的物理量是________________________________________________________________________．
(3)用測出的物理量，導(dǎo)出串聯(lián)電
24、池組電動勢的表達式是____________．
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勢和內(nèi)電阻，現(xiàn)有的器材為
干電池：電動勢約1.5 V，符號
電壓表：量程1 V，內(nèi)阻998.3 Ω，符號 V
電流表：量程1 A，符號 A
滑動變阻器：最大阻值10 Ω，符號
電阻箱：最大阻值99 999.9 Ω，符號
單刀單擲開關(guān)1個，符號
導(dǎo)線若干
(1) 設(shè)計測量電源電動勢和內(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)為了滿足本實驗要求并保
25、證實驗的精確度，電壓表量程應(yīng)擴大為原量程的__________倍，電阻箱的阻值應(yīng)為__________ Ω.
答案 (1)見解析圖 (2)2 998.3
解析 (1)因電源電動勢約為1.5 V，而電壓表量程為1 V，故電壓表需串聯(lián)電阻箱擴大量程；因電源內(nèi)電阻一般較小，為減小實驗誤差，電路采用電壓表擴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)因電源電動勢約為1.5 V，故電壓表量程擴大為原量程的2 倍，即量程為2 V為宜．設(shè)電壓表串聯(lián)電阻為R，則
Ω=998.3 Ω
第 12 頁 共 12 頁 金太陽新課標(biāo)資源網(wǎng)
29《實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻》同步學(xué)案_（人教選修3-1）
