学生实验十五用DIS测干电池的电动势和内阻
[实验目的] 测量干电池的电动势和内阻 [实验器材]
DIS（数字信息系统）、计算机、电学实验电路板、滑线变阻器、待测干电池、导线等。 [实验原理]
由全电路欧姆定律：ε=U+Ir，电动势ε和内阻r 可以通过采集电池两端电压U和总电流I的多组测量值，改变电路的外电阻，通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态下的路端电压和电流，输入计算机，自动生成U—I图线，由图线得出电动势和内阻。
[实验步骤]
1.取电压、电流传感器各一只，分别接入数据采集器第一、二输入口；
2.将实验电路板的开关S断开，电压、电流传感器的测量夹分别接入实验板的U、I端；
3.连接滑动变阻器R′，并把阻值调到最大，开关S闭合； 4.打开“计算表格”，改变滑动变阻器的触点，使其阻值逐渐减少，同时点击“手动”按钮，记录几组不同的电压、电流值。 5.打开“坐标绘图”界面，设x轴为“I2”，y轴为 “U1”，点击“直线拟合”，得实验结果（如图所示）；
6.根据图显示，拟合直线方程为y=ax+b，对应U=E—rI得出电源电动势和内阻。 [注意事项]
1.为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大一些，可选用已使用过一段时间的干电池。
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0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。因此，实验中不要将I调得过大，每次测量完立即断电。
3.要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些。
【巩固训练】
1.在伏安法测电池电动势和内阻的实验中，下列说法中正确的是（ ） A.选用旧的干电池作为被测电源时，电压表示数的变化较明显；
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B.移动滑动变阻器的滑片时，不能使变阻器断路以免烧坏电流表； C.电压表可以直接接在变阻器两端； D. 电压表可以直接接在电池两端。
2.某同学用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0-20Ω。连接电路的实物图如右图 （1）该学生接线中错误的和不规范的做法是（ ） （A）滑动变阻器不起变阻作用（B）电流表接线有错 （C）电压表量程选用不当 （D）电压表接线不妥 （2）画出这个实验的正确电路图。
3.如图所示，实验器材均符合实验要求，某同学用这些器材测图中一节干电池E的电动势和内阻，他连接完实物电路后，合上电键S，电流表和电压表都有较大偏角，当他移动滑动变阻器的滑片时，发现电流表指针有明显转动，而电压表指针几乎不动，其原因可能是（ ） A.滑动变阻器接错，不能改变电路电阻； B.伏特表接错，串联在电路中； C.E为旧电池，内阻太大； D.E为新电池，内阻太小；
4.有同学发现实验中多用电表上的电压为9V的干电池已不能用了，他用电压表直接接在其两极上发现电压为6.9V，他把3V的小灯泡串联滑动变阻器接在电源上时，无论怎样调节小灯泡也不发光，他又把电流表直接接在两极上时发现电流并不大，发现电流只有43mA．实验室备有下列器材：滑动变阻器两只A、B（最大电阻分别为100Ω和1000Ω）；
电压表C、D（量程分别为6V和15V，内阻都约2kΩ）；毫安表E、F（量程分别为150mA和60mA，内阻都大约几欧）；开关；导线若干．他想用这些器材准确测量这只电池的电动势和内阻，请设计一个合适的电路图画在下边的方框中，并注明所选用的器材．
如果该同学测量的结果如下所示，请在下面坐标纸上画出U—I图象，并求出测量的电动势和内阻分别为 V、 Ω。若不计偶然误差，用这种方法测量出的电动势和内阻与真实值相比电动势E ，内阻r 。（填偏大、偏小或相等）
5.某同学要测定一节干电池的电动势和内电阻，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，该同学按如图所示电路进行实验，测得的数据如下表所示：（1）若利用图像确定电池的电动势和内电阻，则应作 （选填“R—I”或“R—1/I”）图像；（2）利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图像；（3）由图像
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可知，该电池的电动势E= V，内阻r= Ω。
6.在测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r（约几欧）的实验中，实验室提供了下列器材：电压表V1（量程3V，内阻1kΩ）、电压表V2（量程15V，内阻2kΩ）、电阻箱R（0~9999Ω）、电键、导线若干。 某同学用量程为15V的电压表连接成如图3所示的电路。实验步骤如下：（1）合上电键S，将电阻箱R阻值调到R1=10Ω，读得电压表的读数为U1。（2）将电阻箱R阻值调到R2=20Ω，读得电压表的读数为U2。 由方程U1=E—U1/R1r，U2=E—U2/R2r，解出E、r，为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？
7.利用如图所示的电路测定电源的电动势和内电阻，提供的器材为： （A）干电池两节，每节电池的电动势约为1.5V，内阻未知
（B）直流电压表V1、V 2，内阻很大 （C）直流电流表A，内阻可忽略不计
（D）定值电阻R，阻值未知，但不小于5Ω （E）滑动变阻器 （F）导线和开关 U/V 2.62 2.48 2.34 2.20 2.06 1.92 I/A 0.08 0.12 0.19 0.20 0.24 0.28 (1)甲同学利用该电路完成实验时，由于某根导线发生断路故障，因此只记录了一个电压表和电流表的示数，如下表所示，利用表格中的数据作U—I图，由图像可知，该同学测得两节干电池总的电动势为 V，总电阻为 Ω.由计算得到的数据可以判断能够正确示数的电压表应为表 （选填“V1”或“V2”）
（2）乙同学在找出断路的导线并调换好导线后，连接电路继续实验时，由于电流表发生短路故障，因此只能记下两个电压表的示数，该同学利用表中的数据，以表V1的示数U1为横坐标、表V2的示数U2为纵坐标作图像，也得到一条过原点的直线，已知直线的斜率为k，截距为b，则两节干电池总的电动势大小为 ，两节干电池的总内阻为 （选填“可以”或“不可以”）求出。
如果该同学希望通过利用图像的截距直接得到
电源的电动势，保持U2为纵坐标不变，应该选用 作为横坐标作图。
8.在用电流表和电压表测电池电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别为0.1Ω和1kΩ，左图为所需的器件图。
①请你用实线代替导线把它们连成实验电路，注意两个电表选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大。
②右图是某一同学的实际接线图，图中接线有一处错误，改正此错误，只需去掉一根导线，这根导线的编号是 。
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9.一节电动势约为9V，内阻约为2Ω的电池，允许通过的最大电流是500mA。为了精确测定该电池的电动势和内电阻，选用了总电阻为50Ω的滑动变阻器以及电流表和电压表，联成了如图所示的电路。 （1）为了防止误将滑动变阻器电阻调为零而损坏器材，需要在电路中接入一个定值电阻R，最适合的电阻是（ ）
A.10Ω，5W B.10Ω，0.5W C.20Ω，5W D.20Ω，0.5W （2）电路联好后，由于电路中有一处发生了故障，闭合电键K时发现电压表有示数而电流表没有示数。断开导线“1”的B端，将其分别接到C、D、E、F
各点时，发现电压表的示数都接近9V，而接到G、H、I各点时，发现电压表的示数都为零，可能出现的故障是（ ） A.定值电阻R断路
B.滑动变阻器滑片P接触不良 C.滑动变阻器EF间电阻丝断路 D.电流表断路
（3）在其它器材不变的情况下，再取一节上述规格的电池，与原来的电池串联组成电池组，测量这个电池组的电动势和内电阻，且操作无误 ①画出实验电路原理图。
②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；
当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出：E= ，r= 。(用I1，I2，U1，U2及R表示) 10.在“测定一节干电池电动势和内阻”的实验中 （1）第一组同学利用如图a的实验装置测量，电压表选择量程 （“3V”或“15V”），实验后得到了如图b的U—I图像，则电池内阻为 Ω。（电压表、电流表均为理想电表）
（2）第二组同学也利用图a的连接测量另一节干电池，初始时滑P在最右端，但由于滑动变阻器某处发生断路，合上电键后发现滑片P向左滑过一段距离x后电流表有读数，于是该组同学分别作电压表读数U与x、电流表读数I与x的关系图，如图c所示，则根据图像可知，电池的电动势为 V,内阻为 Ω。
11.用DIS测量干电池的电动势和内电阻的实验电路如图（a）所示，已知干电池允许的最大供电电流为0.5A。
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（1）实验时应选用下列三种滑动变阻器中的（ ） A.1000Ω，0.1A B.50Ω，2.0A C.10Ω，2.0A D.50Ω，0.1A (2) 闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应置于 （选填“a”或“b”）端。
(3)根据实验得到的图像如图（b）所示，可求的干电池的电动势和内电阻分别为E= V，r= Ω。
12.在做“用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻” 的实验时：
（1）某同学连接的实物图如下图所示。但当开关闭合时发现电压表有示数而电流表没有示数，实验前仪器都检查过是好的，也就是说只可能是某根连接导线断了。那么，请你分析一下，可能发生故障的导线是 （写出所用可能断的导线的编号）。
（2）某同学在实验时使用的电流表量程为0—0.6A，电压表量程为0—3V，并加接了一个已知阻值的定值电阻R0，如图甲所示，试说明他加接此电阻的作用是
，并估算此电阻R0定值的范围是 。 （3）如果某同学把R0接到图乙所示的位置，改变滑动变阻器的阻值，测出了两组对应的电流表和电压表示数U1、I1和U2、I2后，则依然能测出的电源内阻的阻值，其表达式r= （用R0 、U1、I1和U2、I2表示）。
13.用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的器材有：电压传感器、电流传感器、变阻器R以及电键S和导线若干。在方框中画出实验电路图，并在实物图上连线。
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