3．实验：电池电动势和内阻的测量 [实验目标] 1．掌握伏安法、安阻法、伏阻法测量电池电动势和内阻的原理。 2．会选用实验器材、正确连接电路并进行实验数据处理。 类型一 实验原理和实物连图 【典例1】 在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中，供选用的器材有： A．电流表(量程：0～0.6 A，RA＝1 Ω) B．电流表(量程：0～3 A，RA＝0.6 Ω) C．电压表(量程：0～3 V，RV＝5 kΩ) D．电压表(量程：0～15 V，RV＝10 kΩ) E．滑动变阻器(0～10 Ω，额定电流1.5 A) F．滑动变阻器(0～2 kΩ，额定电流0.2 A) G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干 (1)请在下边虚线框中画出本实验的电路图。 (2)电路中电流表应选用_____，电压表应选用_____，滑动变阻器应选用_____(均用字母代号填写)。 (3)如图所示为实验所需器材，请按原理图连接成正确的实验电路。 [解析] (1)根据测量电池的电动势和内阻的实验原理，画出实验电路图，如图甲所示。 (2)考虑到待测电源只有一节干电池，电压表应选C；放电电流又不能太大，一般不超过0.5 A，所以电流表应选A；滑动变阻器不能选择阻值太大的，从允许的最大电流和减小实验误差的角度来看，应选择电阻较小且额定电流较大的滑动变阻器E，故器材应选A、C、E。 (3)根据实验电路图和所选择的电压表和电流表的量程，连接实物图，如图乙所示。 [答案] (1)如解析图甲所示 (2)A C E (3)如解析图乙所示 类型二 数据处理和误差分析 【典例2】 小明利用如图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。 (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： U/V 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I/A 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44 请根据表中的数据，在坐标纸上作出U-I图线。 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_____ _____。 [解析] (1)电流表选用量程为0～0.6 A，分度值为0.02 A，则其读数为0.44 A。 (2)坐标系选择合适的标度，根据表中数据描点作出的 U-I图线如图所示。 图线与纵轴交点为“1.60 V”，故E＝1.60 V，电池内阻r＝≈1.20 Ω。注意此处不要用图像与纵轴交点值除以与横轴交点值。 (3)长时间保持电路闭合，电池会发热，电池内阻会发生变化，干电池长时间放电，也会引起电动势变化，导致实验误差增大。 [答案] (1)0.44 (2)U-I图线见解析 1.60(1.59～1.62均可) 1.20(1.18～1.24均可) (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 类型三 创新实验设计 【典例3】 最近市面上有一种水果“果冻橙”，看起来像橙子，剥开又像橘子。这种橙子跟平时常吃的橙子口感不一样，不仅果肉嫩，而且味道更甜，被不少网友誉为“天然榨汁机”和“柑橘皇后”。某兴趣小组想要探究此“果冻橙”电池的电动势E和内阻r的大小(该电池电动势不足1 V，内阻大约1 kΩ)。玻璃皿中盛有橙汁，在橙汁中相隔一定距离插入铜片和锌片作为电池的正极和负极，并且备有下列器材： A．电流表A(量程0～0.6 A，内阻很小) B．电压表V1(量程0～1 V，内阻很大) C．电压表V2(量程0～10 V，内阻很大) D．电阻箱R(量程0～9 999 Ω) E．开关和导线若干 (1)请根据以上器材，用笔画线代替导线将实物图甲连接成完整电路。 (2)甲图中的电压表应选_____(选填“V1”或“V2”)。 (3)连接好实物图后，闭合开关。改变电阻箱的阻值R，记录电压表对应的示数U，以为横坐标，为纵坐标，作出的图像如图乙所示，则“果冻橙”的电动势为_____ V，内阻为_____ kΩ(结果均保留两位有效数字)。 (4)该兴趣小组只将金属片插入深度增加后发现“果冻橙” ... ...
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