預(yù)習(xí)17實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)一、測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)1．伏安法：由E＝U＋I(xiàn)r知，只要測(cè)出U、I的兩組數(shù)據(jù)，就可以列出兩個(gè)關(guān)于E、r的方程，從而解出E、r，用到的器材有電池、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表，電路圖如圖所示．2.伏阻法：由E＝U＋eq\f(U,R)r知，如果能得到U、R的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器材是電池、開(kāi)關(guān)、電阻箱、電壓表，電路圖如圖所示．3.安阻法：由E＝IR＋I(xiàn)r可知，只要能得到I、R的兩組數(shù)據(jù)，列出關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，就能解出E、r，用到的器材有電池、開(kāi)關(guān)、電阻箱、電流表，電路圖如圖3所示．二、實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)分析1．實(shí)驗(yàn)步驟(以伏安法為例)(1)電流表用0～0.6A量程，電壓表用0～3V量程，按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路．(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端，使其接入電路中的阻值最大．(3)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯的示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1)．用同樣的方法測(cè)量幾組I、U值．(4)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材．(5)處理數(shù)據(jù)，用公式法或圖像法求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．2．?dāng)?shù)據(jù)分析(1)公式法依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)如表所示：實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456I/AI1I2I3I4I5I6U/VU1U2U3U4U5U6分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值作為測(cè)量結(jié)果．E＝eq\f(E1＋E2＋E3,3)，r＝eq\f(r1＋r2＋r3,3).(2)圖像法①根據(jù)多次測(cè)出的U、I值，作U－I圖像；②將圖線兩側(cè)延長(zhǎng)，縱軸截距的數(shù)值就是電池電動(dòng)勢(shì)E；③橫軸截距(路端電壓U＝0)的數(shù)值就是短路電流eq\f(E,r)；④圖線斜率的絕對(duì)值等于電池的內(nèi)阻r，即r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(E,I短)，如圖所示．三、注意事項(xiàng)與誤差分析1．為使電池的路端電壓有明顯變化，應(yīng)選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表．2．實(shí)驗(yàn)中不能將電流調(diào)得過(guò)大，且讀數(shù)要快，讀完后立即切斷電源，防止干電池大電流放電時(shí)內(nèi)阻r的明顯變化．3.當(dāng)干電池的路端電壓變化不很明顯時(shí)，作圖像時(shí)，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點(diǎn)可不從零開(kāi)始．如圖所示，此時(shí)圖線與縱軸交點(diǎn)仍為電池的電動(dòng)勢(shì)E，但圖線與橫軸交點(diǎn)不再是短路電流，內(nèi)阻要在直線上取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)用r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|求出．4．誤差分析(1)偶然誤差：主要來(lái)源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U－I圖像時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確．(2)系統(tǒng)誤差：主要原因是電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比流過(guò)電源的電流偏小一些．U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大，將測(cè)量結(jié)果與真實(shí)情況在U－I坐標(biāo)系中表示出來(lái)，如圖所示，可見(jiàn)E測(cè)＜E真，r測(cè)＜r真．例題分析例題分析例題1：用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電流表和電壓表的內(nèi)電阻分別約為和，如圖甲所示為所需的器材。（1）請(qǐng)你把它們連成實(shí)驗(yàn)電路，注意兩個(gè)電表要選用適當(dāng)量程，并要求變阻器的滑動(dòng)片在左端時(shí)其電阻值最大___________。（2）一位同學(xué)記錄的組數(shù)據(jù)見(jiàn)下表，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖乙中畫(huà)出U－I圖線________，根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)E＝___________V，內(nèi)阻r＝___________。0.120.200.310.320.500.571.371.321.241.181.191.05例題2：某實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)定一個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（電動(dòng)勢(shì)約4.5V，內(nèi)阻約5Ω），他們找來(lái)了如下實(shí)驗(yàn)器材：A．電流表，量程為0~0.6A，內(nèi)阻約2Ω；B．電流表，量程為0~3A，內(nèi)阻約0.2Ω；C．電壓表，量程為0~6V，內(nèi)阻約30kΩ；D．電壓表，量程為0~15V，內(nèi)阻約30kΩ；E.滑動(dòng)變阻器0~20Ω，額定電流為2A；F.待測(cè)電源，適量開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)中，電流表應(yīng)選______，電壓表應(yīng)選______（均填儀器前邊的字母代號(hào)）；（2）為了使電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻的測(cè)量盡量準(zhǔn)確，請(qǐng)你在圖1中幫助實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖；()（3）實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并收集了下表中的數(shù)據(jù)。123456U/V3.33.02.72.42.11.8I/A0.180.240.300.440.400.46請(qǐng)你以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)，在圖2的坐標(biāo)紙上畫(huà)出U－I圖像()，由圖像可求得該電源的電動(dòng)勢(shì)______V，內(nèi)阻______Ω（均保留2位有效數(shù)字）；（4）小組同學(xué)經(jīng)評(píng)估認(rèn)為，電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量值均有誤差，若僅從系統(tǒng)誤差考慮，你認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)E的測(cè)量值______（填“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”），內(nèi)阻r的測(cè)量值______（填“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”）。基礎(chǔ)小練基礎(chǔ)小練一、單選題1．用伏安法測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)中可供選擇的電壓表有兩個(gè)，量程分別為A（0~2V）、B（0~5V），滑動(dòng)變阻器兩個(gè)，規(guī)格分別為C（0~1000）、D（0~20），應(yīng)選用的電壓表和滑動(dòng)變阻器分別為（）A．A，C B．A，D C．B，C D．B，D2．測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，下列注意事項(xiàng)中錯(cuò)誤的是（

）A．應(yīng)選用舊的干電池作為被測(cè)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(dòng)變阻器的觸頭時(shí)，不能使滑動(dòng)變阻器短路造成電流表過(guò)載D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作U–I圖象時(shí)，應(yīng)通過(guò)盡可能多的點(diǎn)畫(huà)一條直線，并使不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)3．如圖所示的“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)物連線圖中，有一根線連接的是錯(cuò)誤的，這根錯(cuò)誤的線是（）A．a(chǎn) B．b C．c D．d4．物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理學(xué)的概念、規(guī)律及公式等都是以客觀實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。2016年10月19日，航天員景海鵬、陳冬順利進(jìn)入天宮二號(hào)．在天宮二號(hào)內(nèi)，他們進(jìn)行了一系列的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。下列物理實(shí)驗(yàn)不能進(jìn)行的是（）A．用彈簧秤驗(yàn)證平行四邊形定則B．用自由落體運(yùn)動(dòng)研究動(dòng)能與重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化的規(guī)律C．用伏安法測(cè)干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻D．用頻閃照相的方法研究碰撞中的動(dòng)量守恒5．某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖所示的電路，測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R0起保護(hù)作用。按正確的器材連接好實(shí)驗(yàn)電路后，接通開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值R，讀出對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I和電壓表的示數(shù)U，并作記錄。某同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫(huà)出了U-I圖線。根據(jù)圖線得到被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E約為（）A．1.44V B．1.5V C．2V D．2.5V6．某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖所示的電路，測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，則引起該實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是（）A．由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實(shí)際輸出的電流大B．由于電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比電源實(shí)際輸出的電壓大C．由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實(shí)際輸出的電流小D．由于電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比電源實(shí)際輸出的電壓小7．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室利用如圖甲所示的電路測(cè)量某電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖像與如乙圖所示的圖線類(lèi)似，其中為電阻箱讀數(shù)，為電壓表讀數(shù)。請(qǐng)根據(jù)已學(xué)習(xí)的電學(xué)知識(shí)分析出正確的選項(xiàng)（）A．電源的電動(dòng)勢(shì)大小為、內(nèi)阻大小為B．電源的電動(dòng)勢(shì)大小為、內(nèi)阻大小為C．電源的電動(dòng)勢(shì)大小為、內(nèi)阻大小為D．電源的電動(dòng)勢(shì)大小為、內(nèi)阻大小為8．如圖為“用DIS測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)電路，電源由兩節(jié)干電池串聯(lián)而成（電池允許通過(guò)最大電流為0.6A）。保護(hù)電阻R有四種規(guī)格，其中最適合的是（）A．5Ω、2.0W B．5Ω、0.2W C．50Ω、20W D．50Ω、2.0W9．利用電流表和電壓表測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。應(yīng)該選擇的實(shí)驗(yàn)電路是題圖中的（）A． B． C． D．10．在“測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)連接好電路進(jìn)行測(cè)量，得到數(shù)據(jù)如下表所示。分析得到的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)不對(duì)，進(jìn)一步研究表明實(shí)驗(yàn)電路連接錯(cuò)了。你認(rèn)為（）U/V0.600.700.800.901.001.10I/A0.180.210.240.270.310.33A．該同學(xué)所連接的電路可能是上面電路圖中的圖cB．該同學(xué)所連接的電路可能是上面電路圖中的圖dC．為了準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，該同學(xué)還要繼續(xù)采用圖a繼續(xù)實(shí)驗(yàn)D．為了準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，該同學(xué)還要繼續(xù)采用圖b繼續(xù)實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)題11．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)欲測(cè)量一組廢舊電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：A．廢舊電池組：電動(dòng)勢(shì)約為，內(nèi)阻約為B．電壓表：量程為，內(nèi)阻約為C．電流表：量程為，內(nèi)阻約為D．電流表：量程為，內(nèi)阻約為E．滑動(dòng)變阻器：阻值F．滑動(dòng)變阻器：阻值G．開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干（1）該實(shí)驗(yàn)小組應(yīng)選擇的電流表為_(kāi)__________，應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器為_(kāi)__________。（填器材前面的字母序號(hào)）（2）為了更精確地測(cè)量該電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，選擇合適的電路進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)比真實(shí)值___________，測(cè)得的電池組內(nèi)阻值比真實(shí)值___________。（填“偏大”、“偏小”或“不變”）（3）通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器阻值測(cè)繪出的圖像如圖甲所示，則該電池組的電動(dòng)勢(shì)___________，內(nèi)阻___________。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）12．某物理興趣小組的同學(xué)網(wǎng)購(gòu)了一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器，組裝酒精測(cè)試儀。說(shuō)明書(shū)上給出該傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化關(guān)系如圖甲所示。目前國(guó)際公認(rèn)的酒駕標(biāo)準(zhǔn)是“0.2mg/mL≤酒精氣體濃度<0.8mg/mL”。醉駕標(biāo)準(zhǔn)是“酒精氣體濃度≥0.8mg/mL”。除二氧化錫半導(dǎo)體型酒精傳感器以外，又從實(shí)驗(yàn)室找到以下器材：A．三節(jié)干電池串聯(lián)而成的一個(gè)電池組B．電流表（量程為300mA，內(nèi)阻Ω。作為酒精濃度表使用）C．電阻箱（最大阻值為999.9Ω）D．單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干（1）根據(jù)已有器材設(shè)計(jì)了如圖乙所示酒精測(cè)試儀電路原理圖（2）連接好電路后，按照下列步驟調(diào)節(jié)此測(cè)試儀：①電路接通前，先將電阻箱調(diào)為30.0Ω。然后開(kāi)關(guān)向______（填“a”或“b”）端閉合，此時(shí)電流表示數(shù)為125.0mA，并將電流表此時(shí)指針對(duì)應(yīng)的刻度線標(biāo)記為0.2mg/mL；②逐漸減小電阻箱的阻值，電流表的示數(shù)不斷變大，電阻