必修 实验十二 电池电动势和内阻的测量-2022高考理化生必备实验图表（必修+选择性必修）

物 理 实验十二 电池电动势和内阻的测量 实 验 目 的 测定电池的电动势和内电阻 。 实 验 原 理 如图 1 所示 ， 改变 R 的阻值 ， 从电压表和电流表中读出几组 I 、 U 值 ， 利用闭合电路的欧姆定律求出几组 E 、 r 值 ， 最后分别算出它们的平均值 。 此外 ， 还可以用作图法来处理数据 。 即在坐标纸上以 I 为横坐标 ， U 为纵坐标 ， 用测出的几组 I 、 U 值画出 U-I 图像 （ 如图 2 ） 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电阻 r 的值 。 实 验 器 材 待测电池 ， 电压表 （ 0~3 V ）， 电流表 （ 0~0.6 A ）， 滑动变阻器 （ 10 Ω ）， 电键 ， 导线 。 实 验 步 骤 1. 电流表用 0.6 A 量程 ， 电压表用 3 V 量程 ， 按电路图连接好电路 。 2． 把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大 。 3． 闭合电键 ， 调节变阻器 ， 使电流表有明显示数 ， 记录一组数据 （ I 1 、 U 1 ）， 用同样方法测量几组 I 、 U 的值 。 4． 打开电键 ， 整理好器材 。 5． 处理数据 ， 用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值 。 数 据 处 理 把记录的多组电流 、 电压数据填入下表中 。 由以上数据画出它的 U-I 图像 。 实验次数 电流 I/A 电压 U/V 5 1 2 3 4 图 2 图 1 要点提示 1. 为了使电池的路端电压变化明显 ， 电池的内阻宜大些 ， 可选用已使用过一段时间的 1 号干电池 。 2． 干电池在大电流放电时 ， 电动势 E 会明显下降 ， 内阻 r 会明显增大 ， 故长时间放电不宜超过 0.3 A ， 短时间放电 不宜超过 0.5 A 。 因此 ， 实验中不要将 I 调得过大 ， 读电表要快 ， 每次读完立即断电 。 3． 要测出不少于 6 组 I 、 U 数据 ， 且变化范围要大些 ， 用方程组求解时 ， 将测出的 I 、 U 数据中第 1 和第 4 为一组 ， 第 2 和第 5 为一组 ， 第 3 和第 6 为一组 ， 分别解出 E 、 r 值再平均 。 4． 在画 U-I 图线时 ， 要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧 。 个别偏离直线太远的点可舍去 不予考虑 。 这样 ， 就可使偶然误差得到部分抵消 ， 从而提高精确度 。 A E r S R V U/V I/A E O I m 35 高中理化生必备实验图表 GAOZHONG LIHUASHENG BIBEI SHIYAN TUBIAO 5． 干电池内阻较小时路端电压 U 的变化也较小 ， 即不会比电动势小很多 ， 这时 ， 在画 U-I 图线时 ， 纵轴的刻度可 以不从零开始 ， 而是根据测得的数据从某一恰当值开始 （ 横坐标 I 必须从零开始 ）。 但这时图线和横轴的交点不再是短路 电流 。 不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻 ， 这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始 。 直击高考 （ 2020 · 山东 ） 实验方案对实验测量的精度有直接的影响 ， 某学习小组对 “ 测量电源的电动势和内阻 ” 的实验方案进行了探究 。 实验室提供的器材有 ： 干电池一节 （ 电动势约 1.5 V ， 内阻小于 1 Ω ）； 电压表 V （ 量程 3 V ， 内阻约 3 kΩ ）； 电流表 A （ 量程 0.6 A ， 内阻约 1 Ω ）； 滑动变阻器 R （ 最大阻值为 20 Ω ）； 定值电阻 R 1 （ 阻值 2 Ω ）； 定值电阻 R 2 （ 阻值 5 Ω ）； 开关一个 ， 导线若干 。 （ 1 ） 该小组按照图甲所示的电路进行实验 ， 通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏 ， 记 录此过程中电压表和电流表的示数 ， 利用实验数据在 U-I 坐标纸上描点 ， 如图乙所示 ， 结果发现电压表示 数的变化范围比较小 ， 出现该现象的主要原因是 。 （ 单选 ， 填正确答案标号 ） A. 电压表分流 B. 干电池内阻较小 C. 滑动变阻器最大阻值较小 D. 电流表内阻较小 （ 2 ） 针对电压表示数的变化范围比较小的问题 ， 该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案 ， 重新 测量得到的数据如下表所示 ： 请根据实验数据 ， 回答以下问题 ： ① 请在坐标纸上标出 7 组数据对应的坐标点并画出 U-I 图像 。 ② 根据实验数据可知 ， 所选的定值电阻为 （ 填 “ R 1 ” 或 “ R 2 ”）。 ③ 用笔画线代替导线 ， 请按照改进后的方案 ， 将实物图连接成完整电路 。 甲 乙 序号 3 4 5 6 7 I/A 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40 U/V 1