河南省焦作市普通高中物理第十二章 电能 能量守恒定律专题试卷

河南省焦作市普通高中物理第十二章电能能量守恒定律专题试卷一、第十二章电能能量守恒定律实验题易错题培优（难）1．现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源E(电动势约为6V,内阻不计)，电压表V1（量程0~2.5V,内阻约为2.5kΩ)，电压表V2(量程0~3v,内阻约为10kΩ)，电阻箱R0(最大阻值为9999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为3kΩ)，滑动变阻器R2(最大阻值为500Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干(1)如图(1)所示的甲、乙、丙三图是几位同学为完成本次验而设计的电路图，你认为选用哪一个电路图完成本次实验最合理？_______ (填“甲”、“乙”“丙”)(2)电路中应选用滑动变阻器_______（选填“R1”或“R2”）(3)按照下列步骤进行实验：①闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；②闭合开关，将电阻箱调到6Ωk,调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表V1的示数为1.60V电压表V2的示数为2.40V;③保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到2kΩ, 此时电压表V1的示数如图(2)所示，其示数为_______V,电压表V2的数为1.40V(4)根据以上实验数据，计算得到电源的电动势为_______V,电压表V1的内阻为_______KΩ，电,压表V2的内阻为_______KΩ.【答案】丙1R 2.10V 5.60V 2.5kΩ 2.5kΩ【解析】【分析】考查测电阻、电源电动势的方法，根据欧姆定律综合分析可得。

【详解】(1)．[1]当采用甲电路图时,电压表V1最大电流为1mA，电压表V2最大电流为0.3mA，电压表V1读数不准确，若采用乙电路图，通过V1电流更小，读数更不准确。

故只能选择丙电路图。

(2)．[2] 由闭合电路欧姆定律可估算一下滑动变阻，估算滑动变阻器的阻值121316 2.535002.5.2510E U URUR----==Ω=Ω⨯最小电阻为500Ω，所以只能选择R1(3)．[3] 最小分度值为0.1V，要估读到下一位，所以读数是2.10V(4)．根据串并联电路特点可得3121.6V 2.4V2.4A 610R R =+⨯ 3122.10V 1.40V 1.4A 210R R =+⨯ 联立可求得R 1=2.5k Ω R 2=2.5k Ω由闭合电路欧姆定律可得322.4 2.41.6V 2.4V 610E R R ⎛⎫=+++⨯ ⎪⨯⎝⎭321.4 1.42.1V 1.4V 210E R R ⎛⎫=+++⨯ ⎪⨯⎝⎭联立可得E= 5.60V【点睛】器材选择要考虑安全性原则、准确性原则、方便性原则。

选择合适电路，根据欧姆定律联立可得。

2．可将光能转换为电能的硅光电池已经得到了广泛的应用．某同学利用如图甲所示的器材探究在一定光照强度下硅光电池的路端电压U 与总电流I 的关系．电表视为理想电表．(1)在图甲中实物图上用笔画线代替导线进行连接___________；(2)用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U -I 图象如图乙所示，由此可知在该光照强度下，硅光电池内阻________(填“是”或“不是”)常数，短路电流为________mA ，电动势为________V ．(结果保留三位有效数字)(3)若将R =10kΩ的电阻接在该硅光电池两极上，用同样强度的光照射该硅光电池，则该电阻消耗的功率为________ W ，此时该硅光电池的内阻为________ kΩ.(结果保留两位有效数字)【答案】 不是 0.295(0.293～0.297)2.68(2.66～2.69)3.0×10－4(2.9×10－4～3.1×10－4) 5.4(4.9～5.6)【解析】【详解】（1）[1]本实验中测量电源的电动势和内电阻，故采用限流接法，而电流表采用相对电源的外接法；连接实物电路图，如图所示．（2）[2][3][4]因图象的斜率是变化的，所以电池的内阻不是定值；在硅光电池的U -I 图象，图象与横轴的交点表示短路电流，由图可知，短路电流为295μA=0.295mA ；当I =0，U =E ，图线斜率的绝对值表示内阻．由图线a 可知E =2.68V ；（3）[5][6]在图乙中作出电阻的伏安特性曲线如图所示，与电源的伏安特性曲线的交点表示电压和电流，由图可知，I =175μA ，U =1.7V ；故电源的输出功率P =UI =1.7×175×10-6=3.0×10-4W ；根据闭合电路欧姆定律可得：362.68 1.7 5.610 5.617510E U r k I ---===⨯Ω=Ω⨯3．听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学将一个土豆做成水果电池．同学们通过查阅资料知道这种水果的电动势大约1伏左右,又用量程为0～3V 、内阻约50kΩ的伏特表测其两极时读数为0.96V ．可是当他们将四个这样的水果电池串起来给标为3V ，0.5A 的小灯泡供电时，灯泡并不发光．检查灯泡、线路均没有故障，而用伏特表直接测量其电压确实能达到3V 多．(1)据你分析,出现这种现象的原因应当是：__________（不要求写分析、推导过程）．（2）为了能尽可能准确测定水果电池的电动势和内阻,若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：A ．电流表A 1（量程为0～0.6A ，内阻为1Ω）B ．灵敏电流表A 2（量程为0～0.6mA ，内阻为800Ω）C ．灵敏电流表A 3（量程为0～300μA ，内阻未知）D ．滑动变阻器R 1 （最大阻值约10Ω）E ．滑动变阻器R 2（最大阻值约2kΩ）F ．变阻箱（0～9999Ω）①实验中应选择的器材是_____________(填器材前的字母代号)．②在方框中画出应采用的电路________．【答案】水果电池的内阻太大． BF【解析】【分析】【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可得电路电流E I R r=+，要想灯泡发光，就得有较大电流，只是电动势高还不行，必须内阻也小才行，所以灯泡不亮的原因是水果电池的内阻太大． （2）①本题中电流表1A 量程太大，3A 内阻未知，所以选2A 较好；由于没有电压表，所以选电阻箱将电路串联，利用闭合电路欧姆定律可以测出内阻．故实验中应选择的器材是B 、F ．②实验电路如下图【点睛】测电源电动势和内阻的方法虽然各不相同，但是都是根据闭合电路欧姆定设计的．4．某同学有个超霸（GP ）9V 电池如图甲所示，他欲测量该电池的电动势和内阻（内阻约为25Ω）。

提供的器材如下：电流表A （量程为200μA ，内阻为500Ω），开关S ，电阻箱R 1（最大阻值为9999.9Ω），电阻箱R 2（最大阻值为99999.9Ω）和若干导线。

(1)由于电流表A 的量程太小，需将电流表A 改装成量程为9V 的电压表V ，则电流表A 应与电阻箱______（选填“R 1并联”“R 1串联”“R 2并联”或“R 2串联”），并将该电阻箱的阻值调为________Ω。

(2)设计的测量电路如图乙所示，调节电阻箱R 的阻值读出相应的电压表示数U ，获得多组数据，画出11U R-是图线如图丙所示。

若不考虑电表对电路的影响，则根据图线可得该电池的电动势E =______V 、内阻r =______Ω。

（结果均保留三位有效数字） (3)若考虑电表对电路的影响，则该电池的电动势测量值_______真实值，内阻的测量值______真实值。

（均选填“大于”“等于”或“小于”）【答案】R 2串联 44500 8.62（8.55~8.70均可给分） 19.1（18.6~19.3均可给分） 小于 小于【解析】【分析】【详解】(1)［1］根据电表的改装，应将给电流表串联一个电阻，从而将其改装为电压表。

将g =200I A μ，g =500r Ω的电流表改装成量程为9V 的电压表，则有()g g +9V I r R ⋅=代入数据解得44500R =Ω通过以上计算，应选：2R 串联［2］应将2R 电阻箱的阻值调为44500Ω(2)［3］由图乙，据闭合电路欧姆定律，得电路中电流为E I R r=+，电压表的示数为 R U IR E R r==+ 上式变形可得111r U E R E=⋅+ 由图丙可知110.116V E-= 8.62V E =［4］电池的内阻为()130.220.116A 47010r E ---=-⨯ 19.1r =Ω［5］如果把电阻箱的电阻R 看做外电路，则电压表可看成内电路的一部分，因此实际测出的是电池和电压表整体等效的E '和r '，当外电路打开时，电压表与电源构成闭合回路，此时电压表两端的电压即为等效电动势v v +R E E R r'=' 小于电池电动势E 。

［6］因电压表和电池并联，因此等效内阻 v v +R r r R r'=小于电池内阻r 。

5．⑴某实验小组为了测量某一电阻Rx 的阻值，他们先用多用电表进行粗测，测量出Rx 的阻值约为18Ω左右．为了进一步精确测量该电阻，实验台上有以下器材：A ．电流表(量程15mA ，内阻未知)B ．电流表(量程0.6A ，内阻未知)C ．电阻箱(0～99.99Ω)D ．电阻箱(0～999.9Ω)E.电源(电动势约3V ，内阻约1Ω)F.单刀单掷开关2只G.导线若干甲同学设计了如图甲所示的实验原理图并连接好实验器材，按照如下步骤完成实验： a.先将电阻箱阻值调到最大，闭合S 1，断开S 2，调节电阻箱阻值，使电阻箱有合适的阻值R1，此时电流表指针有较大的偏转且示数为I；b.保持开关S1闭合，再闭合开关S2，调节电阻箱的阻值为R2，使电流表的示数仍为I．①根据实验步骤和实验器材规格可知，电流表应选择_______，电阻箱应选择_______（选填器材前的字母）②根据实验步骤可知，待测电阻Rx= ____________________（用步骤中所测得的物理量表示）．⑵同学乙认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻．若已知所选电流表的内阻R A=2.0Ω，闭合开关S2，调节电阻箱R，读出多组电阻值R和电流I的数据；由实验数据绘出的1I-R图象如图乙所示，由此可求得电源电动势E=________ V，内阻r= ____ Ω．(计算结果保留两位有效数字)【答案】A;D;21R R- ; 3.2; 2.0;【解析】【分析】(1)根据闭合电路欧姆定律求出通过待测电阻的最大电流来选择电流表量程，然后再通过求出电路中需要的最大电阻来选择电阻箱；列出开关S2断开和闭合时对应的闭合电路欧姆定律表达式，然后求解即可.(2)根据实验电路应用欧姆定律求出图象的函数表达式，然后根据图示图象求出电源电动势与内阻.【详解】(1)电源电动势为3V，电流表量程为15mA=0.015A，选A；由欧姆定律：UIR=可知，电路中的最小电阻应为：min32000.015AERI===Ω，所以电阻箱应选D；②根据闭合电路欧姆定律得：S2断开时有：E=I(R x+R1+R A+r)，S2闭合时有：E=I(R2+R A+r)，解得:R x=R2-R1；(2)闭合开关S2，由闭合电路欧姆定律得：E=I(R+R A+r），整理得：11AR rRE EI+=+由1RI-图象可知：1kE=，AR rbE+=,而已知R A，解得1Ek=，Abr Rk=-.可得3.2V, 2.0ΩE r==【点睛】本题考查了测电源电动势与内阻实验、考查了测量电阻的实验，要注意正确根据题意明确实验原理；然后根据所对应的物理规律分析求解即可；对于图象分析问题，要注意根据物理规律确定公式，结合图象的性质分析斜率以及截距的意义.6．某同学想要测量一个电源的电动势和内阻，准备的器材有电流表A(0~100mA，内阻为30Ω)、电阻箱R(最大阻值99.9Ω)、开关和若干导线．（1）由于电流表A的量程较小，考虑到安全因素，同学们需将一个定值电阻和电流表A 进行_________联(填写“串”或“并”)，若要使连接后的电流表A可测量电流的最大值变为原来的6倍，则定值电阻的阻值R0=_________Ω．（2）如图甲所示，虚线框中为同学设计了实验电路的一部分，请将电路图补充完整______．（3）实验中记录了若干组电阻箱的阻值R和电流表A的示数Ⅰ，并用记录的实验数据描绘出R-1I图线如图乙所示，则该电源的电动势E=_________V，内阻r=__________Ω(结果保留两位有效数字)．【答案】并 6 12 1.0【解析】【分析】【详解】（1）改装电流表需要并联电阻进行分流；由并联电路规律可知，并联部分电压相等，要使量程扩大为原来的6倍；则由并联电路规律可知：00.1306 550.1ggI RRI ⨯===Ω⨯；（2）根据改装原理以及测量电动势和内电阻实验原理可知应将改装后的电表与电阻箱串联接在电源两端，故测量原理图如图所示；（3）电路中干路电流为电流表示数的6倍，故根据闭合电路欧姆定律可知：11630656630EE I r R r R =⨯=⨯⨯+++++，则变形得()156E R r I=⋅-+，故图象中的斜率等于6263E k ===，解得8.0V E =；图象与纵坐标的交点为()6.05r -=-+，解得r=1.0Ω．7．如图（a ）所示，是多用电表欧姆档内部的部分原理图，已知电源电动势E = 1.5 V ，内阻r = 1 Ω，灵敏电流计满偏电流I g = 10 mA ，内阻为r g = 90 Ω，表盘如图b 所示，欧姆表表盘中值刻度为“15”（1）多用电表的选择开关旋至“Ω”区域的某档位时，将多用电表的红、黑表笔短接，进行欧姆调零，调零后多用电表的总内阻为___________Ω，某电阻接入红、黑表笔间，表盘如图（b ）所示，则该电阻的阻值为_______________Ω。