第12讲 电池电动势和内阻的测量 【暑假自学课】2023年新高二物理暑假精品课（人教版2019必修第三册）

第12讲 实验：电池电动势和内阻的测量 . 1.理解实验原理 2.掌握电路的连接和实验器材的选择，选择测量方案； 3.实验数据处理和图像法处理实验数据并根据实验数据得出结论后，要判断图像的斜率和截距等的意义； 安法测电池电动势和内阻 一、实验思路 由E＝U＋Ir知，改变外电路的阻值可测出多组U、I的值，通过图像可求出E、r的值．实验电路如图所示． 二、物理量的测量 路端电压U和电流I两个物理量．而仅测两组U、I数据，联立方程解得E和r，误差可能较大，应该多次测量，并对数据处理，才能减小误差．所以应该使用滑动变阻器改变外电路电阻，进行多次测量． 三、数据处理 1．计算法：由E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r可解得E＝，r＝.可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值． 2．作图法： (1)以U为纵坐标，I为横坐标，建立平面直角坐标系，根据几组U、I测量数据，在坐标系中描点，作U－I图像． (2)将图线两侧延长，纵轴截距点是断路的路端电压，它的数值就是电源电动势E；横轴截距点是路端电压U＝0时的电流，它的数值就是短路电流I短＝. (3)图线斜率的绝对值为电源的内阻r，即r＝＝，如图所示． 3．误差分析 (1)偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确． (2)系统误差：主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些．U越大， 电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在U－I坐标系中表示出来，如图所示，可见E测<E真，r测<r真． 四、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，防止干电池因大电流放电时间过长导致内阻r发生明显变化． 3.当干电池的路端电压变化不很明显时，作图像，纵轴起点可不从零开始．纵轴单位可取得小一些．如图4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＝||求出. 考点一：教材原型实验 【例1】（2022·浙江·慈溪中学高二期中）小明同学尝试测量电瓶车上蓄电池的电动势和内阻。 ①已知电源内阻比较小，移动滑动变阻器滑片时，为了使电压表示数变化比较明显，小明在思考后将R0=7Ω的定值电阻串入电路中，如图甲中的___________（选填“A”或“B”）。 ②选定设计的实验电路，多次调节滑动变阻器R阻值，读出相应的电压表和电流表示数U和I，由将测得的数据描绘出如图乙所示的U-I图像。蓄电池的内阻r0=___________Ω。（结果保留两位有效数字） ③该同学分析了实验中由电表内阻引起的实验误差。下图中，实线是根据本实验的数据描点作图得到的U-I图像；虚线是该电源在没有电表内阻影响的理想情况下所对应的U-I图像。则可能正确的是___________。 【例2】某同学采用如图所示的实验装置测量两节干电池的电动势E和内阻r，其中为滑动变阻器，为电阻箱。将电阻箱阻值调节为，多次改变滑动变阻器的阻值，读取多组电压表和电流表的示数，记录在表格中。 （1）现有两节待测干电池、电压表（量程，内阻约）、电流表（量程，内阻约）、电阻箱、开关、导线若干，还有以下两种型号的滑动变阻器： A．最大阻值，额定电流 B．最大阻值，额定电流 为了方便调节，选用滑动变阻器___________（填“A”或“B”） （2）表格中的数据点已描在坐标纸上，请连接数据点作出图线___________； （3）根据图线得出该两节干电池的电动势___________V（保留三位有效数字），内阻___________（保留两位有效数字）。 考点二：实验的拓展与创新 【例3】图甲是目前智能设备上常用的一种聚合物锂电池，某物理兴趣小组从一块废旧充电宝中拆出了一块这种电池，外表上印有“3.7V　4000mAh”字样。他们准备利用学过的知识测量此电池的电动势和内阻。提供的器材有定值电阻R0（有两种规格“2Ω”、“2kΩ”），电阻箱R，电流表（量程0.6A），开关和导线若干。 （1）定值电阻R0的阻值应选用_________（选填“2Ω”、“2kΩ”）。 （2）根据图乙连接好测量电路，实验中发现电流表损坏。该小组找到一只毫安表（量程20mA，内阻30Ω），并改装为量程为0.6A的电流表，则需给毫安表并联上一个合适的电阻，改装后的电流表内阻为__________Ω。 （3）用改装好的电流表替换下损坏的电表，多次改变电阻箱的阻值R，记录实验数据，以为纵坐标、R为横坐标，根据记录的数据作出图线如图丙所示，则该电源的电动势E=_______V，内阻r=