2018_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
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．
2017-2018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3-1
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2101实验电路如图2101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。
图2102四、实验步骤1．确定电流表、电压表的量程，按图2102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．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：实验序号123456I /A I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 U 外/VU 1U 2U 3U 4U 5U 6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。
图21032．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2103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。
2017-2018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 新人教版选修
10 实验：测定电池的电动势和内阻[学习目标] 1.知道测定电池的电动势和内阻的实验原理，会设计测量电动势和内阻的电路.2.掌握实验的方法和实验数据处理的方法.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.图12.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23.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.图3二、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，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r 的明显变化.(3)当干电池的路端电压变化不很明显时，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E 、r 的仪器选择与数据处理例1 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差.图6(1)应该选择的实验电路是图6中的________(填“甲”或“乙”). (2)现有电流表(0～0.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材： A.电压表(0～15 V) B.电压表(0～3 V) C.滑动变阻器(0～50 Ω) D.滑动变阻器(0～500 Ω)实验中电压表应选用________；滑动变阻器应选用________.(选填相应器材前的字母) (3)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图7的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U －I 图线.图7(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.答案(1)甲(2)B C (3)如图所示(4)1.50(1.49～1.51) 0.83(0.81～0.85)解析(1)如果用乙电路，误差来源于电流表的分压，测量时将电流表内阻当成电源内阻的一部分，而电流表内阻与电源内阻很接近，故电源内阻测量误差大，用甲电路，误差来源于电压表的分流，因为电压表的内阻远大于滑动变阻器的电阻，故电压表分流很小.测量引起的误差小，故选择甲电路图；(2)电源电动势为1.5 V，因此电压表量程选择3 V，故选B；为使电路中的电流能大范围调节，需选用全阻值小的滑动变阻器，故选C；(3)先描点，然后用平滑的直线连接，就得到电源的伏安特性曲线；(4)由闭合电路的欧姆定律得U＝E－Ir，故U －I图象的纵轴截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻，故E＝1.50 V，r≈0.83 Ω.选择仪器时注意掌握的原则1.安全性原则，即一定要保证仪器的安全，对电表来讲不超量程，对滑动变阻器来讲不能超其额定电流.2.精确性原则，即要保证测量时读数精确，对电表来讲在不超量程的前提下，尽量选用小量程的，对欧姆表来讲尽量让指针指在中值刻度附近.3.方便性原则，此原则主要针对滑动变阻器来讲，在滑动变阻器控制电路时，电路的电压、电流的变化范围要尽可能大，以便获取多组测量值.针对训练小明利用如图8所示的实验装置测量一节干电池的电动势和内阻.图8(1)图中电流表的示数为________ A.(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：请根据表中的数据，在图9所示方格纸上作出U－I图线.图9由图线求得：电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合.其实，从实验误差考虑这样的操作不妥，因为____________________________________________.答案 (1)0.44 (2)U －I 图象见解析 1.60(1.58～1.62都算对) 1.22(1.18～1.26都算对)(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大 解析 (1)电流表使用的量程为0～0.6 A ，所以电流表读数为0.44 A. (2)描点连线得到U －I 图象，如图所示根据E ＝U ＋Ir ，图象中纵轴截距表示电源的电动势，所以E ＝1.60 V(1.58 V ～1.62 V 都算对)，斜率为内阻，所以r ≈1.22 Ω(1.18 Ω～1.26 Ω都算对). (3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大. 二、伏阻法和安阻法的实验原理和数据处理 1.伏阻法(1)电路图：如图10所示 (2)实验原理：E ＝U ＋U Rr (3)数据处理①计算法：⎩⎪⎨⎪⎧E ＝U 1＋U 1R 1rE ＝U 2＋U2R2r②图象法：作出1U －1R图象，如图11.由图象的斜率和截距求解.图10 图112.安阻法(1)电路图：如图12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：作出1I－R 图象，如图13.由图象的斜率和截距求解.图12 图13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14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14(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、图中电流表的内阻R A＝5 Ω，C选项最为合适.(2)由U外＝E－Ir得I(R0＋R＋R A)＝E－Ir，变形得1 I ＝R0＋RE＋r＋R AE.结合题图可得E＝10 V，r＝45 Ω.1.某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合.为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是( )A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B.一个伏特表和多个定值电阻C.一个安培表和一个电阻箱D.两个安培表和一个滑动变阻器答案 D解析根据闭合电路欧姆定律可得E＝U＋Ir，测量多组数据U、I可求E、r，A可取；由E＝UR(r＋R)，可知测量多组数据U、R可求E、r，B可取；由E＝I(R＋r)可知，测量多组数据I、R可求E、r，C可取；D中两个安培表和滑动变阻器，由于不知道滑动变阻器的阻值，故无法求出E、r，D不可取.2.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，连接了一定值电阻，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)0.291.(多选)如图1所示，是根据某次测定电池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1A.纵轴截距表示待测电池的电动势，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，计算出待测电池内阻为5 Ω D.根据r ＝|ΔUΔI |，计算出待测电池内阻为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.2.(多选)用图象法计算电动势和内阻时，先要描点，就是在U －I 坐标系中描出与每组I 、U 值对应的点，以下说法中正确的是( )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.这些点应当基本上在一条直线上，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.不在U －I 图线上的点应当大致均衡地分布在图线两侧D.个别偏离直线太远的点，应当舍去 答案 BCD解析 用描点法画图象时，应使这些点基本在一条直线上，不在直线上的点要大致均衡地分布在图线两侧，个别偏离直线太远的点是由于偶然误差造成的，应当舍去. 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2(1)按图2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 ”).图3(3)如图3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.答案 (1)见解析图 (2)B(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B 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.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R 0，实验电路如图4甲所示.图4(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5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5答案(1)如图所示(2)滑动变阻器的总电阻太大(3)如图所示1.48 0.55.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E(电动势约为1.5 V，内阻小于1.0 Ω)B.电流表A1(满偏电流3 mA，内阻r1＝10 Ω)C.电流表A2(0～0.6 A，内阻0.1 Ω)D.滑动变阻器R1(0～20 Ω，10 A)E.滑动变阻器R2(0～100 Ω，10 A)F.定值电阻R3(990 Ω)G.开关和导线若干(1)为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是________.(填字母代号)(2)请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)如图6为某一同学根据他所设计的实验绘出的I1－I2图线(I1为A1的示数，I2为A2的示数)，由图线可求得被测电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.图6答案(1)D (2)(3)1.48(1.47～1.49均可) 0.75。
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
2．图象法：对于 E、r 一定的电源，路端电压 U 与通过干路 的电流 I 的 U－I 图象是一条直线，这条直线与纵轴 U 的交 点表示电源的电动势 E，与横轴 I 的交点表示短路电流，图 线斜率的绝对值表示电源的内阻 r．在读图时应注意图象的纵 坐标是否是从零开始的，若从零开始，如图甲所示，则 r＝IE0， 若不是从零开始，如图乙所示，则 r＝E－I1U1．
8．3 5．9 4．8 4．2 3．2 2．9
1/R (×10－2Ω－1) 0．60 1．40 2．00 3．00 4．00 5．00
1/U(V－1) 0．12 0．17 0．2从图线中可求得 E＝________ V．
[解析] (1)由多用电表的选择开关知选用的是直流 10 V 挡， 则其分度值为 0．2 V，根据“半格估读法”可读得结果为 9．4V． (2)①由电路图知电压表的另一接线柱处于 R0 与 R 之间，具 体连线见答案图甲． ②描点、连线见答案图乙．注意使所画出的直线尽可能多的 通过所描出的点或使所描出的点均匀分布在直线的两侧． (3)由 E＝U＋UR(r＋R0)得U1 ＝r＋ER0·R1＋E1，可见图线在纵轴 上截距的倒数等于电源电动势．
三、实验器材 被测电池(干电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导 线等． 四、实验步骤 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． 五、数据处理 1．代数法：运用方程组EE＝ ＝UU12＋ ＋II12rr求解 E 和 r． 为了减小实验的偶然误差，应该利用 U、I 值多求几组 E 和 r 的值，算出它们的平均值．
2018_2019学年高中物理第二章恒定电流2电动势学案新人教版
2 电动势[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道什么是电源，了解电路中静电力和非静电力做功与能量转化的关系.2.知道电动势的定义式，并会进行简单计算，了解电源的内阻.科学探究：收集信息，了解各种型号的电源、电池，知道同一种类的电池电动势相同，但内阻和容量不同.一、电源与非静电力做功1.非静电力的作用：把正电荷从负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，使电荷的电势能增加.2.电源(1)定义：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置.(2)能量转化：在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为电能，在电源外部，电场力做正功，电能转化为其他形式的能.二、电动势和内阻1.电动势(1)定义：在电源内部，非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功W 与被移送电荷q 的比值.(2)定义式：E ＝W q .单位：伏特(V)(3)物理意义：反映电源非静电力做功本领大小的物理量.(4)决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关.2.内阻：电源内部导体的电阻.判断下列说法的正误.(1)在电源内部，电荷移动过程中，电场力做负功，电荷电势能增加.( √ )(2)所有的电源，均是将化学能转化为电势能的装置.( × )(3)电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比.( × )(4)E ＝W q只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定.( √ )一、对非静电力的理解1.如图1，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，A、B之间的高度差很快消失.在这个过程中，水管中只有一个短暂水流.怎样才能保持A、B之间稳定的高度差，在A、B之间形成持续的水流呢？答案需要加一个抽水机，把水池B中的水抽到水池A中.2.如图2所示，电源在电路中的作用相当于抽水机的作用，它能不断地将流到负极的正电荷搬运到正极，从而保持正、负极有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流.电源是通过什么力做功实现这个功能的？图1 图2答案通过非静电力做功.3.对比上述抽水过程和电荷在电路中的运动，分析它们的能量转化情况.答案当水由A池流向B池时重力做正功，减少的重力势能转化为其他形式的能；在电源外部，电场力对正电荷做正功，减少的电势能转化为其他形式的能；当抽水机将B中的水抽到A的过程中，要克服水的重力做功，将其他形式的能转化为水的重力势能；在电源内部，要靠非静电力作用于正电荷克服电场力做功，将其他形式的能转化为电荷的电势能.1.非静电力：电源内使正、负电荷分离，并使正电荷聚积到电源正极、负电荷聚积到电源负极的非静电性质的作用力，是对除静电力外能对电荷流动起作用的其他力的统称.2.来源(1)在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能.(2)在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能.3.功能关系：非静电力总是克服静电力做功，非静电力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程.做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能.例1(多选)下列说法正确的是( )A.在外电路和电源内部，正电荷都受非静电力作用，所以能不断定向移动形成电流B.静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少C.在电源内部正电荷能从负极到正极是电源内部非静电力克服静电力做功的结果D.静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加答案CD解析在电源外部，电荷受静电力作用，而在电源内部，电荷既受静电力作用，又受非静电力作用，故能使电荷不断定向移动形成电流，选项A错误，C正确；静电力做功，使电荷电势能减少，非静电力做功，使电荷电势能增加，选项B错误，D正确.例2(多选)电池给灯泡供电与人将球抛出在能量转化方面有相似之处，我们可以将电势能类比于重力势能，如图3所示，下列说法正确的是( )图3A.可以将电流通过灯泡时电流做功与抛球时人对球做功相类比B.可以将电池的非静电力做功与抛球时人对球做功类比C.可以将电流通过灯泡时电流做功与重力对球做功类比D.可以将电池的非静电力做功与重力对球做功类比答案BC解析将电势能类比重力势能，电流通过灯泡做功，电势能减少，可类比重力做功，重力势能减少.非静电力做功，电势能增加，可类比抛球时人对球做功，球重力势能增加，故B、C 正确.二、对电动势的理解日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图4所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5V”字样，有的标有“3.7V”字样.图4如果把1C 的正电荷从1.5V 干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把1C 的正电荷从3.7V 的手机电池的负极移到正极呢？哪个电池做功本领大？答案 把1C 的正电荷从1.5V 干电池的负极移到正极，电势能增加了1.5J ，非静电力做功1.5J ；从3.7V 手机电池的负极移到正极，电势能增加了3.7J ，非静电力做功3.7J.3.7V 手机电池做功本领大.1.E ＝W q是电动势的定义式而不是决定式，E 的大小与W 和q 无关，是由电源自身的性质决定的，电动势不同，表示电源将其他形式的能转化为电能的本领不同.2.电动势在数值上等于非静电力把1C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.3.电动势是标量，但为研究问题的方便，常认为其有方向，规定其方向为电源内部电流的方向，即在电源内部由电源负极指向正极.4.常用电池的电动势5.容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h 或mA·h.例3 一节干电池的电动势为1.5V ，这表示( )A.电池中每通过1C 的电荷量，该电池能将1.5J 的化学能转变成电势能B.该电池接入电路工作时，电池两极间的电压恒为1.5VC.该电池存储的电能一定比电动势为1.2V 的电池存储的电能多D.将1C 的电子由该电池负极移送到正极的过程中，非静电力做了1.5J 的功答案 A解析 电动势大小表示电池中每通过1C 的电荷量，电池将其他形式的能量转化为电势能本领的大小，并非表示电池内部储存的能量大小，故选项A 正确，C 错误；电动势大小等于电池接入电路前两极之间的电压大小，故选项B 错误；电动势为1.5V ，表示电池内部非静电力将1C 的电子由电源正极移送到负极过程中所做功的大小，故选项D 错误.例4 将电动势为3V 的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4V ，当电路中有6C 的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能；(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能；(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能.答案 (1)18J (2)14.4J (3)3.6J解析 由电动势的定义可知，在电源内部非静电力每移送1C 电荷，有3J 其他形式的能转化为电能.也可认为在电源中，非静电力移送电荷做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；在电路中，静电力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能.(1)W ＝Eq ＝3×6J＝18J ，电源中共有18J 其他形式的能转化为电能.(2)W 1＝U 1q ＝2.4×6J＝14.4J ，外电路中共有14.4J 的电能转化为其他形式的能.(3)W 2＝W －W 1＝3.6J ，内电路中有3.6J 电能转化为其他形式的能.电动势E ＝W q 和电压U ＝W q 的区别电动势E ＝W q 是电动势的计算式，其中W 为非静电力做的功；电压U ＝W q为电压的计算式，其中W 为静电力做的功.两者的单位虽然相同，但表示的意义不同；电动势反映非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质；电压就是电势差的大小，即电路(电场)中两点电势的差值，反映电场能的性质.1.(对电源与非静电力做功的理解)(多选)下列说法中正确的是( )A.电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场B.在电源外部电路中，负电荷靠静电力由电源的负极流向正极C.在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极D.在干电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能答案 BCD2.(对电动势的理解)(多选)下列说法中正确的是( )A.同一型号干电池，旧电池比新电池的电动势小，内阻大，容量小B.电源电动势E 与通过电源的电流I 的乘积EI 表示电源内静电力的功率C.1号干电池比5号干电池的电动势小，容量大D.当通过同样的电荷量时，电动势为2V 的蓄电池比1.5V 的干电池提供的电能多答案 AD解析 同种型号的旧电池比新电池电动势略小，内阻变大，容量变小，但不同型号的干电池相比较，电动势相同而容量不同，故A 正确，C 错误；电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，它等于非静电力移送单位电荷量所做的功，电源电动势E 与通过电源的电流I 的乘积EI 表示电源消耗的总功率，故B 错误，D 正确.3.(对电流和电动势的理解)(2018·山东烟台市高一下期末)下列说法正确的是( )A.由电流I ＝q t 可知I 与q 成正比B.电流有方向，所以电流是矢量C.电动势、电压和电势差名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同D.电源的电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送做功越多 答案 D4.(公式E ＝W q 的理解和应用)有一铅蓄电池，在其内部将2×10－5C 的电子从正极移到负极需要3×10－2s 的时间，此过程中非静电力做功为4×10－5J ，则该铅蓄电池的电动势是多少？给一小灯泡供电，供电电流是0.2A ，供电10min ，非静电力做功是多少？答案 2V 240J 解析 电动势E ＝W q ＝4×10－52×10－5V ＝2 V 非静电力做的功W ＝Eq ＝EIt ＝2×0.2×60×10 J＝240 J.一、选择题考点一 对电动势的理解1.(2018·山东日照市高一下期末)在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势来表明电源的这种特性.下列关于电动势的说法正确的是( )A.电动势是一种非静电力B.电动势由电源中非静电力的特性决定C.电动势越大的电源中，储存的电能越多D.电动势越大，说明电源向外输出的电能越多答案 B2.(多选)关于电源电动势E 的下列说法中正确的是( )A.电动势E 的单位与电势、电势差的单位相同，都是伏特VB.干电池和铅蓄电池的电动势是不同的C.由电动势E 可表示为E ＝W q可知，电源内非静电力做功越多，电动势越大D.电动势越大，表示电源内部将其它形式的能转化为电能的本领越大答案 ABD解析 电动势E 的单位与电势、电势差的单位相同，都是伏特，故A 正确；干电池的电动势大小为1.5V ，而铅蓄电池的电动势大小是2V ，故B 正确；由电动势E 可表示为E ＝W q可知，电源内非静电力移动单位正电荷做功越多，电动势越大，选项C 错误；电动势表征电源把其它形式的能转化为电能的本领大小，电动势越大，表示电源内部将其它形式的能转化为电能的本领越大，选项D 正确.3.下列关于电源电动势的认识，你认为正确的是( )A.同一电源接入不同的电路中，电动势会发生变化B.1号1.5V 干电池比7号1.5V 干电池大，但电动势相同C.电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为的电能越多，电动势越大D.电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同答案 B解析 电动势由电源中非静电力的特性所决定，与外电路无关，所以同一电源接入不同的电路，电动势不会改变，故A 错误.电动势跟电源的体积无关，所以虽然1号干电池比7号干电池大，但电动势相同，故B 正确.电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，根据W ＝qE 可知，电源把其他形式的能转化为的电能越多，电动势不一定大，还跟移动电荷的多少有关，故C 错误.电动势、电压和电势差物理意义不同，单位相同，故D 错误.4.(多选)如图1所示，为一块手机电池背面印有的一些符号，下列说法正确的是( )图1A.该电池的容量为500mA·hB.该电池的电动势为3.6VC.该电池在工作1小时后达到的电流为500mAD.若电池以10mA 的电流工作，可用50小时答案 ABD解析 电池上的3.6V 表示电动势，500mA·h 表示电荷容量，可以由电荷容量计算在一定放电电流下使用的时间，由500mA·h＝t ×10mA，得t ＝50h ，所以A 、B 、D 选项正确.5.下列说法中正确的是( )A.某同学订购的iPhone4s 手机的电池铭牌：“3.7V 1430mA·h”，相比iPhone4的“3.7V 1420mA·h”，说明电池容量前者大B.同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化C.电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领，所以非静电力做功越多，电源电动势越大D.新旧1号电池对小灯泡供电时，发现旧电池供电时灯泡较暗，主要原因是旧电池的电动势比新电池电动势小很多答案 A解析 由题可知，前者容量为1 430 mA·h，而后者容量为1 420 mA·h，故说明前者电池容量大，故A 正确；电动势的大小由电源自身的性质决定，与外电路无关，故B 错误；电动势E ＝W q，故电动势的大小是比较的移送单位电荷时做功的多少，故C 错误；新旧1号电池对小灯泡供电时，发现旧电池供电时灯泡较暗，主要原因是旧电池内阻比新电池内阻大很多，故D 错误.考点二 对公式E ＝W q 的理解和应用6.对于电动势的定义式E ＝W q 的理解，正确的是( )A.E 与W 成正比B.E 与q 成反比C.E 的大小与W 、q 无关D.W 表示非静电力 答案 C7.一台发电机用0.5A 的电流向外输电，在1min 内将180J 的机械能转化为电能，则发电机的电动势为( )A.6VB.360VC.120VD.12V 答案 A解析 q ＝It ，E ＝W q ＝W It ＝1800.5×60V ＝6V. 8.(多选)如图2所示是常用在电子手表和小型仪表中的锌汞电池，它的电动势约为1.2V ，这表示( )图2A.电路通过1C 的电荷量，电源把1.2J 其他形式的能转化为电能B.电源在每秒内把1.2J 其他形式的能转化为电能C.该电源比电动势为1.5V 的干电池做功少D.该电源与电动势为1.5V 的干电池相比，通过1C 电荷量时其他形式的能转化为的电能少 答案 AD二、非选择题9.一块数码相机中用的锂电池的电动势为3.6V ，容量为1000mA·h(相当于用1000mA 的电流释放可放电1h ，用500mA 的电流释放可放电2h ，以此类推).当关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右，则每拍一张照片所消耗的电能约为J ；当打开液晶屏时可拍摄照片150张左右，则每拍一张照片液晶屏消耗的电能约为J.答案 32.4 54解析 电源输出的总电能W ＝EQ ＝EIt ＝3.6×1×3600J＝12960J.关闭液晶屏时，每拍一张照片消耗的电能W 1＝W 400＝32.4J. 打开液晶屏时，每拍一张照片消耗的电能W 2＝W 150＝86.4J. 每拍一张照片液晶屏消耗的电能W 3＝W 2－W 1＝86.4J －32.4J ＝54J.10.国家大力推广节能环保汽车，电动汽车是许多家庭的首选.已知电动汽车的电源是由30组蓄电池串联组成的，当正常行驶时，电路中的电流为5A ，在10min 内电源做功1.8×105J ，则这组蓄电池的总电动势是多少？每组的电动势为多少？答案 60V 2V解析 电源移送电荷量为： q ＝It ＝5×10×60C＝3000C ，这组蓄电池的总电动势为：E ＝W q ＝1.8×1053000V ＝60V 每组的电动势为：E 1＝E n ＝6030V ＝2V.。
2017_2018学年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学案新人教版选修3_1
10 实验:测定电池的电动势和内阻学习目标1.理解测定电池的电动势和内阻的原理,并画出电路图.2.会根据电路图连接实物图,测量并收集实验数据,会对实验数据进行分析.3.得出结论并对实验误差进行分析.自主探究1.闭合电路的欧姆定律闭合电路的电流跟电源的电动势成比,跟内、外电路的电阻之和成比.I=2.路端电压跟负载的关系路端电压:U=E-Ir如图电路:(1)R增大,电流,路端电压;(2)R减小,电流,路端电压.3.(1)外电路断路时,R→∞,I= ,U=E-Ir= ;(2)外电路短路时,R= ,I== ,U= .4.电源的特性曲线——路端电压U随电流I变化的图象.(1)图象的函数表达:.(2)图象的物理意义①在纵轴上的截距表示.②在横轴上的截距表示.③图象斜率的绝对值表示.合作探究1.实验目的:测电池的电动势和内阻2.实验原理:有多种方法测定电池的电动势和内阻(1)伏安法:根据电源电动势E、内阻r,与路端电压U和电流I的关系:E=U+Ir,只需要测出和的两组数据,就可以列出两个关于E和r的方程,从而解方程组得到E 和r.因此用和加上一个可变电阻(或滑动变阻器),就能测定电池的电动势E 和内阻r.(2)安阻法:E=U+Ir=IR+Ir,因此,只要得到和的两组数据,也可以得到关于E和r的两个方程,解方程组得到E和r.这样,用电流表和也可以测定电池的电动势和内阻.(3)伏阻法:E=U+Ir=U+r,可见,如果能得到和的两组数据,同样可以解方程组求出E和r.所以,除了上面两种方法外,用和也可以测定电池的电动势和内阻.3.伏安法测电池电动势和内阻的实验器材:待测电池、、、、开关、导线若干.4.伏安法测定电池电动势和内阻的实验步骤:(1)选择仪器,判断电表的接法,在方框中画好电路图,连接好电路.(2)测一组U、I值.(3)改变滑动变阻器的阻值,再测几组U、I值.(4)作U-I图象,求电池的电动势E和内阻r.5.数据处理6.误差分析本实验的系统误差,主要是电表的内阻引起的.由于伏特表的分流作用,测得的E和r均(选填“大于”或“小于”)真实值.课堂检测1.在测定电源电动势和内阻的实验中,已有待测电池、开关、导线,为达到实验目的还需要()A.一只电流表和一个电阻箱B.一只电流表和一个电阻箱C.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器D.一只安培表和一个滑动变阻器2.用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中,下列注意事项中错误的是()A.应选用旧的电池作为被测电池,以使电压表的示数变化比较明显B.应选用内阻小的电压表和电流表C.移动滑动变阻器滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D.根据实验记录数据作U-I图象时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧3.如图所示是根据某次实验记录的数据画出的U-I图象,下列说法正确的是()A.纵轴截距表示电源的电动势,即E=3 VB.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6 AC.根据r=,计算出电源内阻为5 ΩD.根据r=||,计算出待测电源内阻为1 Ω4.如图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,发生短路时的电流I1>I2B.电动势E1=E2,内阻r1>r2C.电动势E1>E2,内阻r1<r2D.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5.用伏安法测电源电动势和内阻,由于没考虑电表内阻造成的误差,下列说法正确的是()A.用甲图电路时,电源电动势的测量值小于真实值B.用甲图电路时,电源内阻的测量值小于真实值C.用乙图电路时,电源电动势的测量值小于真实值D.用乙图电路时,电源内阻的测量值小于真实值6.用伏安法测定电池的电动势和内阻时,有下列步骤:①断开开关,切断电路②恰当选择实验器材,按电路图接好电路③调节滑动变阻器的滑片,减小接入电路的电阻,记录一组电流表和电压表的示数④把滑动变阻器的滑片滑至一端,使接入电路的电阻最大⑤再减小滑动变阻器接入电路的电阻,记录多组电流表和电压表的示数⑥闭合开关,接通电路上面步骤的合理顺序应该是7.如图所示,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.8.某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻,已知干电池的电动势约为1.5 V,内阻约为2 Ω,电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ),电流表(0~0.6 A,内阻约1.0 Ω),滑动变阻器有R1(10 Ω,2 A)和R2(100 Ω,0.1 A)各一只.(1)实验中滑动变阻器应选用(选填“R1”或“R2”).(2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路.(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的U-I图象,由图可较准确地求出电源电动势E= V;内阻r= Ω.。
高中物理第二章恒定电流测定电池的电动势和内阻导学案新人教选修
实验：测定电池的电动势和内阻学习目标1、学习测量电源电动势和内阻的方法，掌握科学测量的步骤；2、知道实验原理，学会科学处理实验数据的方法——公式法和图像法；3、了解实验中的误差来源，了解用不同方法测量得出结果E和r的误差分析。
学习疑问学习建议【知识点回顾】闭合电路欧姆定律?一、【实验原理】常见测E和r的方法及原理1、伏安法：电路如图所示。
电源电动势E、内电阻r与路端电压U的关系：。
若测出（U1、I1）、（U2、I2）两组数据则可列出方程组解得E= ，r= 。
2、利用电流表和电阻箱：电路如图所示。
若测出两组（I1，R1）、（I2，E=R2）数据可列出方程解得E= ，E=r= 。
3、利用电压表和电阻箱：电路如图所示。
若测出两组（U1，R1）、（U2，E=R2）数据可列出方程解得E= ，E=r= 。
（4）把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S 改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U 的值，记入记录表格内，断开电键S ．求出导线电阻R 的平均值．二、【实验器材】待测电池一节，滑动变阻器一个，电压表、电流表各一个等。
三、【实验操作步骤】1、按实验电路把器材连接好，注意选取适当的电流表、电压表的量程。
2、把滑动变阻器的滑动片移到一端，使接入电路部分的电阻最大。
3、闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数。
4、用同样的方法，测量几组U 、I 数值并记录下来。
5、断开开关、整理好器材。
6、根据测量的数据求得E 、r 。
四、【伏安法测E 、r 的数据处理方法】1、平均值法：利用U 、I 的值多求几组E 、r 的值，算出它们的平均值。
E = ，r = 。
2、图像法：（1）由U=E －Ir 可知，U —I 图像是一条斜向下的 ，如图所示。
（2）纵轴的截距等于电源的 ，横轴的截距等于外电路短路时的电流I 0= 。
2018_2019学年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课时检测区.doc
2.10 实验测定电池的电动势和内阻课时检测区·能力达标1.(多选)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( )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【解析】选A、C。
旧干电池内阻较大，测量时电压表读数变化明显，A正确。
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，滑动变阻器阻值不能太大，如果太大不便于调节，C正确。
【补偿训练】某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。
为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是( )A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B.一个伏特表和多个定值电阻C.一个安培表和一个电阻箱D.两个安培表和一个滑动变阻器【解析】选D。
如图甲，根据闭合电路欧姆定律可得E=U+Ir，可测量多组数据列式求解，A不符合题意；如图乙，根据欧姆定律可得E=(r+R)，测量多组数据可求解，B不符合题意；如图丙，根据欧姆定律可得E=I(R+r)，可测量多组数据列式求解，C不符合题意；D中两个安培表和一个滑动变阻器，由于不知道滑动变阻器电阻，故无法测量，D符合题意。
2.如表所示是在测某电池的电动势和内阻的实验中记录的六组数据。
请在直角坐标系中画出U-I图象，并根据图象算出待测电池的电动势和内阻。
【解析】建立坐标系，利用描点法画出U-I图象，如图所示。
第四个点明显偏离，可见误差太大，应舍去。
直线与纵轴的交点坐标即为电源的电动势E=1.46 V。
由闭合电路的欧姆定律E=U+Ir，将直线上的点(0.50，1.10)的坐标U=1.10 V，I=0.50 A代入得内阻r=0.72 Ω。
答案：图象见解析图 1.46 V 0.72 Ω3.某同学采用如图所示的电路测定电源电动势和内阻，已知有干电池(电动势约为 1.5 V，内阻约为2 Ω)，电压表(0～3 V，3 kΩ)，电流表(0～0.6 A，1.0 Ω)，滑动变阻器R1(10 Ω，2 A)和R2(100 Ω，0.1 A)各一只。
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+习题(含解析)新人教版选修3-1
第10节实验：测定电池的电动势和内阻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．学会根据图象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。
一、实验原理(伏安法)如图所示电路中，E＝U＋Ir，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。
二、实验器材电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表、导线。
三、实验步骤1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值最大的一端。
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．用同样的方法，依次记录多组U、I值。
4．断开开关S，拆除电路。
5．用公式法或图象法求出电动势和内电阻。
课堂任务测量过程·获取数据仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。
活动1：本实验的研究对象是什么？研究什么？提示：本实验的研究对象是电源，要测出它的电动势和内阻。
活动2：本实验的原理图是上图中的哪个？为什么不选另一个图？提示：本实验的原理图是图甲。
尽管图甲的接法也存在误差，但是图乙测出的内阻是电源的内阻和电流表的内阻之和，而这两个内阻一般说来大小不相上下，则测出的结果没有实际价值。
活动3：本实验要获得的是什么数据？测两组数据够吗？提示：要通过电压表、电流表获得外电压和电路的电流这两个数据。
根据实验原理，两组数据就可以解出E、r，但误差可能很大。
为了减小误差，只有两组数据还不够，还应该调节滑动变阻器获得多组数据。
活动4：本实验中有哪些注意事项？提示：(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。
(2)为了减小电压表分流带来的误差，应选内阻较大的电压表。
(3)实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化。
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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3 3.伏阻法：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0～0.6A量程，电压表用0～3V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(I1、U1).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： 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6
U/V U1 U2 U3 U4 U5 U6
分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值作为测量结果.
E＝E1＋E2＋E33，r＝r1＋r2＋r33.
(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＝ΔUΔI＝EI短，如图4所示.
图4 3.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0～0.6A,0～3A) 电压表(量程0～3V,0～15V) 滑动变阻器R1(阻值范围0～20Ω，额定电流2A) 滑动变阻器R2(阻值范围0～100Ω，额定电流1A) (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. 序号 1 2 3 4 5 6 电压U/V 1.35 1.30 1.25 1.20 1.15 1.10 电流I/A 0.120 0.140 0.240 0.300 0.360 0.420
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＋URr (3)数据处理
①计算法： E＝U1＋U1R1rE＝U2＋U2R2r ②图象法：由E＝U＋URr得： 1U＝1E＋rE·1R，故1U－1R图象的斜率k＝rE，纵轴截距为1E，如图9所示.
图8 图9 2.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＝I1R1＋I1rE＝I2R2＋I2r ②图象法：由E＝I(R＋r)得： 1I＝1ER＋rE，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9V，内阻约为40Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50mA.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RA＝5Ω，R为电阻箱，阻值范围0～999.9Ω，R0为定值电阻，对电源起保护作用.
图12 (1)本实验中的R0应选(填字母). A.10ΩB.50ΩC.150ΩD.500Ω (2)该同学接入符合要求的R0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50mA，即电路中电阻的最小值约为180Ω，除去电源内阻约为40Ω、电流表的内阻RA＝5Ω，故C选项最为合适. (2)由U外＝E－Ir得I(R0＋R＋RA)＝E－Ir，变形得 1I＝R0＋RE＋r＋RA
E.
结合题图可得E＝10V，r＝45Ω. 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 1 2.(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0～20Ω，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14 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 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3V的理想电压表V，量程0.6A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R0(R0＝1.5Ω)，滑动变阻器R1(0～10Ω)，滑动变阻器R2(0～200Ω)，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1 A.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 D 2.(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2 A.电池电动势为1.40V B.电池内阻值为3.50Ω C.外电路短路时的电流为0.40A D.电压表的示数为1.20V时，电流表的示数I′约为0.20A 答案 AD
解析 图象与纵轴的交点为电池的电动势E＝1.40V，故A正确；电池内阻r＝1.40－1.000.40Ω
＝1Ω，故B错误；根据E＝U＋I′r，代入数据得I′＝E－Ur＝1.40－1.201A＝0.20A，故D正确；由于U轴不是从0开始，故短路电流不是0.40A，故C错误.