北京市丰台区物理第十二章 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．用图甲中所示的电路测定一种特殊的电池的电动势和内阻，它的电动势E 约为8V ，内阻r 约为30Ω，已知该电池允许输出的最大电流为40mA ．为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个定值电阻充当保护电阻，除待测电池外，可供使用的实验器材还有:A ．电流表A(量程0.05A ，内阻约为0.2Ω)B ．电压表V(量程6V ，内阻20kΩ)C ．定值电阻R 1(阻值100Ω，额定功率1W)D ．定值电阻R 2(阻值200Ω，额定功率1W) E.滑动变阻器R 3(阻值范围0~10Ω，额定电流2A) F.滑动变阻器R 4(阻值范围0~750Ω，额定电流1A) G.导线和单刀单掷开关若干个(1)为了电路安全及便于操作，定值电阻应该选___________；滑动变阻器应该选___________．(均填写器材名称代号)(2)接入符合要求的实验器材后，闭合开关S ，调整滑动变阻器的阻值，读取电压表和电流表的示数．取得多组数据，作出了如图乙所示的图线．根据图象得出该电池的电动势E 为___________V ，内阻r 为___________Ω．(结果均保留2位有效数字) 【答案】R 2 R 4 7.8 29 【解析】 【分析】（1）应用欧姆定律求出电路最小电阻，然后选择保护电阻；根据电源内阻与保护电阻的阻值，选择滑动变阻器．（2）电源的U -I 图象与纵轴交点的坐标值是电源的电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻． 【详解】（1）[1]为保护电源安全，电路最小电阻8Ω200Ω0.040R ==最小， 保护电阻阻值至少为200Ω30Ω170Ω100Ω-=>，则保护电阻应选定值电阻2R；[2]电源等效电阻（电源内阻与保护电阻之和）为200Ω，为进行多次实验，测出多组实验数据，滑动变阻器应选滑动变阻器4R ．（2）[3]由电源U -I 图象可知，图象与纵轴的交点坐标值是7.8，则电源电动势E =7.8V ， [4]图象斜率7.82290.034U k I ∆==≈Ω∆， 电源内阻222920029r k R =-=Ω-Ω=Ω．2．小王和小李两同学分别用电阻箱、电压表测量不同电源的电动势和内阻。
（1）小王所测电源的内电阻r 1较小，因此他在电路中接入了一个阻值为2.0Ω的定值电阻R 0，所用电路如图甲所示。
①请根据图甲用笔画线代替导线将图乙所示器材连接成完整的实验电路_____。
②闭合开关S ，调整电阻箱的阻值R ，读出电压表（可视为理想电压表）相应的示数U ，得到了一组U 、R 数据。
为了比较准确地得出实验结论，小王同学准备用直线图象来处理实验数据，应选择以下哪个图像来处理数据________。
A ．U R -B ．U U R -C ．1R U- D ．0U U R - （2）小李同学所测电源的电动势E 2约为9V ，内阻r 2为35～55Ω，允许通过的最大电流为50mA 。
小李同学所用电路如图丙所示，图中电阻箱R 的阻值范围为0～9999Ω。
①电路中R 0为保护电阻。
实验室中备有以下几种规格的定值电阻，阻值和允许通过的最大电流如下，本实验中应选用________。
A ．20Ω，125mAB ．50Ω，20mAC ．150Ω，60mAD ．1500Ω，5mA②实验中通过调节电阻箱的阻值，记录电阻箱的阻值R 及相应的电压表的示数U ，根据测得的多组数据，作出011U R R-+图线，图线的纵轴截距为a ，图线的斜率绝对值为b ，则电源的电动势E2＝______，内阻r2＝________。
【答案】 B C1aba【解析】【分析】【详解】（1）①[1]根据电路图，实物图连接如图所示：②[2]根据欧姆定律可知101UE U R rR=++()可得101UU E R rR=-+()故横坐标为UR，选项B正确，ACD错误。
故选B。
（2）①[3]电路最小总电阻约为min91800.05R=Ω=Ω为保护电路安全，保护电阻应选C(150Ω，60mA)，选项C正确，ABD错误。
故选C。
②[4][5]在闭合电路中，电源电动势为222UE U Ir U rR R=+=++则2202111rU E R R E=⋅++，则11U R R-+图象是直线。
截距为21a E =斜率为22r b E =解得21E a =，2b r a=3．某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A ．被测干电池一节B ．电流表A 1 :量程0〜0. 6A ，内阻约为0.2C ．电流表A 2:量程0〜0.6A ，内阻为0.1D ．电压表V 1:量程0〜3V ，内阻未知 E.电压表V 2 :量程0〜15V ，内阻未知 F.滑动变阻器R 1:0〜10，2A G.滑动变阻器R 2:0〜100，1A H.开关、导线若干伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。
在现有器材的条件下，为消除上述系统误差，尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。
（1）在上述器材中请选择适当的器材：电流表___, 电压表_____，滑动变阻器选______。
（填写器材前的序号字母)（2）实验电路图应选择下图中的______(填“甲”或“乙”）（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I 图象。
由此可知，干电池的电动势E =___V ，内电阻r =_____。
（结果保留一位小数) 【答案】C D F 乙 1.5 0.9 【解析】 【详解】(1)[2]干电池的电动势约为1.5V ，故为了读数准确，电压表应选择D ；[1]内阻较小，为了准确测量内阻，选择已知内阻的电流表C ；[3]滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，减小误差，故选F ；(2)[4]根据以上分析可知，电流表与电池串联，将电流表内阻等效为电源内阻，故电路图选择乙；(3)[5][6]根据闭合电路欧姆定律可得：结合图象可得，。
4．某兴趣小组研究一金属丝的物理性质，（1）首先用螺旋测微器测量其直径，其值为_____________mm．为了进一步测量此金属丝电阻R x的阻值，准备先用多用电表粗测出它的阻值，然后再用伏安法精确地测量，实验室里准备了以下器材：A．多用电表B．电压表V l，量程6 V，内阻约10 kΩC．电压表V2，量程15 V，内阻约20 kΩD．电流表A l，量程0.6 A，内阻约0.2 ΩE．电流表A2，量程3 A，内阻约0.02 ΩF．电源：电动势E=7.5 VG．滑动变阻器R l，最大阻值10 Ω，最大电流为2 AH．滑动变阻器R2，最大阻值50 Ω，最大电流为0.2 AI．导线、电键若干（2）在用多用电表粗测电阻时，该小组首先选用“×10”欧姆挡，其阻值如图甲中指针所示，为了减小多用电表的读数误差，多用电表的选择开关应换用__________欧姆挡(选填“×100”或“×1”)，并要重新进行_________________；按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时，其阻值如图乙中指针所示，则R x的阻值大约是_________Ω；（3）在用伏安法测量该电阻的阻值时，要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节，则在上述器材中应选出的器材是___________________________ (填器材前面的字母代号) ；（4）在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路图__________．【答案】0.8850.002mm ± ; 1⨯ ; 欧姆档欧姆调零; 9Ω ; BDFGI;【解析】 【详解】（1）由图示螺旋测微器可知，其读数为：0.5mm+38.5×0.01mm=0.885mm ；（2）由图所示可知，欧姆表针偏角过大，故说明所选量程过大，使读数偏小，故应换用小档位，使指针偏角在中间位置，故应选用×1档；由图所示可知，欧姆表指针示数为9.0，则其读数为：9.0×1=9.0Ω；（3）电源、滑动变阻器、导线和电键是构成闭合电路必须选择的；要减小误差，在不超出量程的情况下，电压表和电流表量程尽量选择较小的量程；由于实验要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节，实验要选取电阻值较小的滑动变阻器，故选BDFGI ；（4）为获得较大的电压条件范围，滑动变阻器选择分压式接法；由于待测电阻的电阻值与电流表的电阻值较接进，故采用电流表外接法，则实验原理图如图所示；【点睛】本题考查了多用电表的读数，对多用电表进行读数前要明确多用电表选择开关置于什么挡上，根据多用电表的档位及表盘确定其分度值，然后根据指针位置读数；读数时视线要与电表刻度线垂直．5．某同学利用如图所示的电路可以测量多个物理量．实验室提供的器材有：两个相同的待测电源(内阻1Ω)r ≈，电阻箱1(R 最大阻值为999.9Ω)，电阻箱2(R 最大阻值为999.9Ω)，电压表V(内阻约为2kΩ)，电流表A(内阻约为2Ω)，灵敏电流计G，两个开关1S、2S．主要实验步骤如下：①按图连接好电路，调节电阻箱1R和2R至最大，闭合开关1S和2S，再反复调节1R和2R，使电流计G的示数为0，读出电流表A、电压表V、电阻箱1R、电阻箱2R的示数分别为1I、1U、1R、2R；②反复调节电阻箱1R和2(R与①中的电阻值不同)，使电流计G的示数为0，读出电流表A、电压表V的示数分别为2I、2U．回答下列问题：（1）电流计G的示数为0时，电路中A和B两点的电势Aφ和Bφ的关系为______；（2）电压表的内阻为______，电流表的内阻为______；（3）电源的电动势E为______，内阻r为______。
【答案】φA=φB11111VU RRI R U=-121AUR RI=-122121U I U IEI I-=-1221U UrI I-=-【解析】【详解】（1）[1]．电流计G的示数为0时，由欧姆定律知，G的电压为零，说明A、B两点的电势相等，即φA=φB．（2）[2][3]．由于电流计G的示数为0，所以电流表的示数等于电压表的电流与电阻R1的电流之和．则在步骤1中，通过电压表的电流111VUI IR=-电压表的内阻为111111VVU U RRI I R U==-左右两个电源两极间的电压相等，则有：U1=I1（R A+R2）解得电流表的内阻121AUR RI=-（3）[4][5]．根据闭合电路欧姆定律得：E=U1+I1rE=U2+I2r解得122121U I U IEI I-=-1221U UrI I-=-6．测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U﹣I图象如图所示；请回答下列问题：(1)如图甲所示，在闭合开关之前为防止电表过载而移动滑动变阻器的滑动头P，应放在滑动变阻器__处（填“a”或“b”）(2)现备有以下器材：A．干电池1个B．滑动变阻器（0～50 Ω）C．电压表（0～3 V）D．电压表（0～15 V）E.电流表（0～0.6 A）F.电流表（0～3 A）其中电流表应选____，电压表应选____．（填字母代号）(3)如图乙是根据实验数据画出的U﹣I图象．由此可知这个干电池的电动势E=__V，内电阻r=__Ω．【答案】a C E 1.5 0.75【解析】【分析】【详解】(1) 滑动变阻器采用限流接法，在闭合开关之前为防止电表过载，滑动变阻器的滑动触头P 应放在a处；(2)电源电动势大约1.5V，因此电压表选择量程为3V的比较合适，故电压表选择C，由图乙可知，电路中的电流最大值为0.4A，因此电流表选择E；(3) 由图乙所示图象可知，电源的U-I图象与纵轴的交点坐标值是1.5，则电源电动势E=1.5V，图象中的斜率表示电源的内阻，所以电源的内阻为1.5 1.20.750.4r-=Ω=Ω．【点晴】在选择电压表和电流表时要求在不超过量程的前提下偏转角度尽量大些，在满量程的23左右偏转最好，在U-I图象中纵坐标的截距代表的是电源的电动势，直线的斜率代表的是电源的内阻的大小．7．现有一特殊的电池，其电动势E约为9V，内阻r在35～55Ω范围，最大允许电流为50mA．为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲的电路进行实验．图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω；R0是定值电阻．⑴实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：A．10Ω，2.5W B．50Ω，1.0W C．150Ω，1.0W D．1500Ω，5.0W本实验应选用______________，其作用是_________________．⑵该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图乙的图线．则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示_________．⑶根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为_______V，内电阻r为_______Ω．【答案】C 保护电阻回路中电流 10V 46～50Ω【解析】【分析】【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律电路中最小电阻为min391805010mERI-==Ω=Ω⨯，所以R0应选C，其作用是作为保护电阻．(2)根据闭合电路欧姆定律，应有UE U rR R=+⋅+，所以图乙图象的横坐标与纵坐标之比0UR R+为回路电流． (3)将0U E U r R R =+⋅+变形为0111r U E R R E =⋅++，所以纵轴截距10.1E=，解得E =10V，斜率0.670.1121r k E -==⨯，解得r =4.75Ω(4.6～5都对) 【点睛】涉及到用图象解得问题，一般思路是首先根据物理规律列出表达式，然后再整理出关于纵轴物理量与横轴物理量的关系式，然后再根据斜率和截距的概念列式求解即可．二、第十二章 电能 能量守恒定律选择题易错题培优（难）8．将标有“110V ，40W”小灯泡L 1和“110V 、100W”的小灯泡L 2与一只滑动变阻器（0﹣30Ω）组合接在220V 的电压上，若让两个灯泡都能正常发光，则最省电的一种接法是（ ）A ．B ．C ．D ．【答案】C 【解析】 【分析】在该电路中，既要保证两灯泡都正常发光，又要保证消耗的功率最小．运用排除法，先判断哪些电路不能正常发光，在正常发光的情况下，抓住整个电路消耗的功率等于各用电器消耗的功率之和求出总功率，取功率最小的电路． 【详解】A ．图中两个灯泡串联，总电压为220V ，而电阻不等，故两个灯泡的电压不可能同时为110V ，故A 错误．D ．标有“110V ，40W”小灯泡额定电流为：140W4A 110V11I==；标有“110V、100W”的小灯泡额定电流为：2100W10A 110V11I==；而支路电流不可能大于干路电流，故D错误．BC．两幅图中小灯泡均正常发光，只要变阻器电功率最小即可，变阻器的电压均为110V，B图中变阻器电流为两个灯泡的额定电流之和，而C图中的变阻器电流为两个灯泡的额定电流之差，故C图中变阻器的电流小，根据P=UI，C图中变阻器的功率最小；故B 错误，C正确．故选C．【点睛】解决本题的关键知道在混联电路中，总功率等于各电阻消耗的功率之和，会根据功率的公式求出额定电流，判断灯泡能否正常发光．9．如图所示，A和B为竖直放置的平行金属板，在两极板间用绝缘线悬挂一带电小球．开始时开关S闭合且滑动变阻器的滑片P在a处，此时绝缘线向右偏离竖直方向，电源的内阻不能忽略，下列判断正确的是A．小球带负电B．当滑片从a向b滑动时，绝缘线的偏角θ变大C．当滑片从a向b滑动时，电流表中有电流，方向从上向下D．当滑片从a向b滑动时，电源的输出功率一定变大【答案】C【解析】【分析】由题，小球向右偏，可判断小球所受电场力方向，根据电场方向，能判断出小球的电性．滑动头从a向b滑动时，接入电路电阻变小，由欧姆定律可分析电容器的电压的变化，从而判断细线的偏角变化，同时可判断电容器是充电还是放电，得出电流表中电流方向．利用电源的输出功率与外电阻关系，可判断输出功率大小．【详解】A.由图，A板带正电，B带负电，电容器内电场方向水平向右．细线向右偏，电场力向右，则小球带正电．故A错误．B.滑动头向右移动时，R变小，外电路总电阻变小，总电流变大，路端电压U=E-Ir变小，电容器电压变小，小球受到电场力变小，细线偏角变小，故B错误．C.滑动头向右移动时，电容器电压变小，电容器放电，因A板带正电，则流过电流表的电流方向向下．故C正确．D.根据电源的输出功率与外电阻的关系：当外电阻等于内阻时，输出功率最大．外电阻大于内阻，外电阻减小输出功率增大；当外电阻小于内阻时，外电阻减小，输出功率减小．本题，不知道外电阻与内阻大小关系，故无法判断电源输出功率的大小．故D错误.【点睛】本题含容电路的问题，是高考热点问题．对于电容器，关键是分析和计算其电压，及充电情况．电源的输出功率与外电阻的关系可根据数学知识进行严格推导．10．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，电路中的2R、3R分别为总阻值一定的滑动变阻器，0R为定值电阻，1R为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小），当开关S闭合，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态，下列说法中正确的是（）A．只断开开关S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动B．只调节电阻3R的滑动端2P向上移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动C．只调节电阻2R的滑动端1P向下移动时，电压表示数变大，带电微粒向上运动D．只增大1R的光照强度，电阻0R消耗的功率变大，带电微粒向上运动【答案】D【解析】【分析】【详解】只断开开关S，电容器放电，所带电荷量变小，带电微粒向下运动，所以A错误；电阻R3与电容器串联，该之路断路，所以只调节电阻R3的滑动端P2向上移动时，电压表示数不变，带电微粒静止不动，所以B错误；只调节电阻R2的滑动端P1向下移动时，外电路电阻不变，路端电压不变，故电压表示数保持不变，电容器的电压增大，带电微粒向上运动，C错误；只增大R1的光照强度，R1的阻值减小，电流增大，所以电阻R0消耗的功率变大，带电微粒向上运动，D正确．11．如图所示的电路中，闭合开关后各元件处于正常工作状态，当某灯泡突然出现故障时，电流表读数变小，电压表读数变大．下列关于故障原因或故障后其他物理量的变化情况的说法中正确的是( )A．L1灯丝突然短路B．L2灯丝突然烧断C．电源的输出功率一定变小D．电容器C上电荷量减少【答案】B【解析】【分析】【详解】安培表在干路上，读数变小，说明总电阻变大．A．L1灯丝突然短路，总电阻减小，电流表读数变大，A错误；B．L2灯丝突然烧断，总电阻增大，电流表读数变小，电压表读数变大，B正确；C．电源的输出功率P=UI，电压增大而电流减小，输出功率不一定变小，C错误；D．电流表读数变小，灯泡1的分压减小，并联支路的电压增大，电容器两端的电压增大，根据Q=CU知电容器的带电量增大，D错误．【点睛】本题考查了电路的动态分析，方法是：先从支路的变化，分析总电流和路端电压的变化，再到支路，分析各用电器的电压和电流的变化关系．12．如图所示的电路中，电表为理想电表，R1、R2为定值电阻，电源的正极接地，将滑动变阻器R3的滑片P向上移动，下列说法正确的是（）A．电流表的示数变大B．电压表的示数变大C．电容器带电量减小D．a点的电势升高【答案】B【解析】【分析】【详解】B．当滑动变阻器的滑片向上移动时，电路中的总电阻增大，总电流减小，内电压减小，外电压增大，电压表的示数增大，选项B正确；CD．R1两端的电压减小，R2两端的电压增大，电容器的带电量增大，a点的电势降低，选项C、D错误；A ．R 2两端的电压增大，流过R 2的电流增大，而总电流减小，因此流过R 3的电流减小，即电流表的示数减小，选项A 错误。