实验九测定电池的电动势和内阻.doc

实验九　测定电池的电动势和内阻

1．①用电压表、电流表测定电池的电动势和内阻实验．采用的是下列________电路图．

②某同学将和测得的数值逐一描绘在坐标纸上，再根据这些点分别画出了图线a与b，如图实9-1所示，你认为比较合理的是图线________(填“a”或“b”)．

实图9-1
③根据该图线得到电源电动势的大小是________V；内阻是________Ω(结果保留两位小数)．
解析　①测定电源的电动势及内电阻的实验中，原理是闭合电路的欧姆定律，电压表要测量路端电压，电流表要测电路中的总电流，所以AB项错误；为了使内电阻测量准确，电流表要采用内接法，所以C项错误，D项正确．②描出点后应用直线把各点连接起来，所以选a.③利用图象纵轴上的截距求得电动势为1.44 V，曲线的斜率绝对值为电源的内阻值，约在0.86～0.91 Ω之间．
答案　①D　②a　③1.43～1.46　0.91(0.86～0.98都算对)
2．某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：
A．被测干电池一节
B．电流表：量程0～0.6 A，内阻0.1 Ω
C．电流表：量程0～3 A，内阻0.024 Ω
D．电压表：量程0～3 V，内阻未知
E．电压表：量程0～15 V，内阻未知
F．滑动变阻器：0～10 Ω，2 A
G．滑动变阻器：0～100 Ω，1 A
H．开关、导线若干
在伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差．在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻．
(1)在上述器材中请选择适当的器材：________(填写选项前的字母)；
(2)在实图9-2(a)方框中画出相应的实验电路图；

实图9-2
(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图7-5-10(b)所示的U­I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω.
答案　(1)ABDFH
(2)如图

(3)1.5　1
3．某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如实图9-3所示电路进行实验，测得的数据如下表所示.

实图9-3
实验次数
1
2
3
4
5
R(Ω)
4.0
10.0
16.0
22.0
28.0
I(A)
1.00
0.50
0.34
0.25
0.20
1/I(A－1)
1.0
2.0
2.9
4.0
5.0
(1)若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作________(填“R­I”或“R­”)图象；
(2)利用测得的数据在实图9-4中画出适当的图象；
(3)由图象可知，该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω；

实图9-4
(4)利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比，理论上E测________E真，r测________r真(填“>”“<”或“＝”)．
解析　本题是设计性实验，考查测电源电动势和内阻的实验数据处理、误差分析．(1)E＝IR＋Ir，R＝－r，由于R与成线性关系，应作R图象．
(3)图象与纵轴的交点为电源的内电阻的负值．图象的斜率为电源的电动势．
(4)由于　
可解得r测＝r真＋RA>r真，E测＝E真．
答案　(1)R
(2)如图所示

(3)6.0(5.8～6.2都可以)
2．0(1.8～2.2都可以)
(4)＝　>
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，某同学设计了如实图9-5甲所示的实验电路，其中R为电阻箱，R0＝5 Ω为保护电阻．
(1)按照图甲所示的电路图，某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．

实图9-5

实图9-6
(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)，如实图9-6所示．由图线可求得电池组的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(保留两位有效数字)
(3)引起该实验系统误差的主要原因是________________________________.
解析　(1)对电路图的连接按照一定的顺序进行，先串后并，从R0的左端连接电阻箱R的一个接线柱，另一个接线柱和电池组的负极相连，电压表并在R两端，连接电压表的“－”和“3”两个接线柱；(2)对电路图甲图由闭合电路欧姆定律得：E＝(r＋R0＋R)，整理得到＝·＋，利用丙图中直线与纵轴的焦点数据求得E＝，并保留两位有效数字即为2.9，还可以得到图线的斜率，即可得到电池内电阻r为1.1；(3)由甲图可以知道该实验系统误差的主要原因在于电压表的分流作用，造成流过电阻箱的电流比流过电池组的电流小．
答案　(1)如图所示

(2)2.9　1.1(或1.2)
(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(说出电压表的分流作用可给分)
5．为测量一电源的电动势及内阻
(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V的电压表
A．量程为1 V、内阻大约为1 kΩ的电压表
B．量程为2 V、内阻大约为2 kΩ的电压表
C．量程为3 V、内阻为3 kΩ的电压表
选择电压表________串联________kΩ的电阻可以改装成量程为9 V的电压表．
(2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号

或 与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图．

(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50 V时，电阻箱的阻值为15.0 Ω；电压表示数为2.00 V时，电阻箱的阻值为40.0 Ω，则电源的电动势E＝________V、内阻r＝________Ω.
解析　(1)改装电压表需根据电压表内阻计算分压电阻的电阻值， 表的量程扩大3倍即为改装的电压表，故应选C，要将量程为3 V，内阻3 kΩ的电压表改装为量程为9 V的电压表，串联分压电阻的阻值为R＝＝6 000 Ω＝6 kΩ.
(2)电路原理图如图所示．

(3)根据闭合电路欧姆定律知E＝3U＋·r
将U1＝1.50 V，R1′＝15.0 Ω及U2＝2.00 V，R2′＝40.0 Ω
分别代入上式联立解方程组得E＝7.5 V，r＝10.0 Ω.
答案　(1)C　6　(2)见解析　(3)7.5　10.0