甘肃省民勤县第一中学物理第十二章 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．某实验小组要测量干电池组(两节)的电动势和内阻，实验室有下列器材：A 灵敏电流计G (量程为0~10mA ，内阻约为100Ω)B 电压表V （量程为0~3V ，内阻约为10kΩ)C ．电阻箱R 1(0~999.9Ω)D ．滑动变阻器R 2(0~10Ω，额定电流为1A)E.旧电池2节F.开关、导线若干(1)由于灵敏电流计的量程太小，需扩大灵敏电流计的量程．测量灵敏电流计内阻的电路如图甲所示，调节R 2和电阻箱，使得电压表示数为2.00V ，灵敏电流计示数为4.00mA ，此时电阻箱接入电路的电阻为398.3Ω，则灵敏电流计内阻为___________Ω(保留一位小数)．(2)为将灵敏电流计的量程扩大为100mA ，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱R 1的阻值调为___________Ω(保留三位有效数字)．(3)把扩大量程后的电流表接入如图乙所示的电路，根据测得的数据作出G U I － (U 为电压表的示数，G I 为灵敏电流计的示数)图象如图丙所示则该干电池组的电动势E =___________V ，内阻r =___________Ω(保留三位有效数字)【答案】101.7 11.3 2.910.01± 9.10.2±【解析】【分析】（1）根据题意应用欧姆定律可以求出电流表内阻．（2）把灵敏电流计改装成电流表需要并联分流电阻，应用并联电路特点与欧姆定律求出并联电阻阻值．（3）由闭合电路欧姆定律确定出G U I -的关系式，结合图象求得E ，r ．【详解】（1）[1]灵敏电流计内阻：132.00398.3101.74.0010g U R R I -=-=-=⨯Ω（2）[2]灵敏电流计满偏电流为10mA ，把它改装成100mA 的电流表，电流表量程扩大了10倍，并联电阻分流为90mA ，为电流计的9倍，由并联电路特点可知，并联电阻阻值：101.711.399g R R ===并Ω （3）[3][4]电流表示数：10G I I =，由图示电路图可知，电源电动势：10G E U Ir U I r =+=+整理得：()10G U E r I =-由图示G U I -图象可知，电源电动势：E =2.91V ，图象斜率：k =10r =32.91 2.00911010G U I -∆-==∆⨯ 电源内阻：r =9.1Ω。
【点睛】本题关键是明确实验的原理，明确各个部分联接关系，由部分电路欧姆定律与全电路欧姆定律分析求解，对于图象类问题要写出表达式进行分析．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．用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组（电动势约4.5V ，内电阻约1Ω）的电动势和内电阻，除了待测电池组，电建，导线外，还有下列器材供选用∶A ．电流表∶量程0.6A ，内电阻约1ΩB ．电流表∶量程3A ，内电阻约0.2ΩC ．电压表∶量程3V ，内电阻约30kΩD ．电压表∶量程6V ，内电阻约60kΩE.滑动变阻器∶0~1000Ω，额定电流0.5AF.滑动变阻器∶0~20Ω，额定电流2A (1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用________，电压表选用________，滑动变阻器应选用________（均填仪器的字母代号）(2)下图为正确选择仪器后，连好的部分电路，为了使测量误差尽量小，还需要在电路中用导线将________和________相连、________和________相连、________和________相连。
（均填仪器上接线柱的字母代号）(3).实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验，实验中读出几组电阻箱的阻值R 和对应电压表的示数U ；用图像法处理采集到数据，为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线，则可以_________为纵坐标，以________为横坐标。
【答案】A D F a d c g f h1U 1R 【解析】【分析】【详解】 (1) [1][2]按仪器选择顺序，先选电表，电池电动势为4.5V ，故电压表选择6V 量程的D ； 电路的最大电源不超过0.45A ，故电流表选择0.6A 量程的A 即可；[3]因要求测量结果尽量准确，为方便调节，变阻器选择20Ω的F 即可； (2)[4][5][6]为减小误差，电流表应采用内接法，同时注意电表的正、负接线柱，故可知导线应连接ad 、fh 、cg ；(3)[7]换用电阻箱后，根据闭合电路欧姆定律有U E U r R=+，变形后得到 111r U E E R=+⋅ 或U U E r R =-或1R r R U E E =+ 故图像坐标可以为1U 、1R或U 、U R 或R U 、R （横纵坐标互换亦可） 【点睛】4．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差，实验电路如图1所示．(1)现有电流表(0-0．6A)、开关和导线若干，以及以下器材：A．电压表(0~15V) B．电压表(0~3V)C．滑动变阻器(0~50Ω) D．滑动变阻器(0~500Q)实验中电压表应选用________；滑动变阻器应选用________．（选填相应器材前的字母）(2)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上，请标出余下的一组数据的对应点，并画出U-I图线________．序号123456电压U(V) 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10电流I(A)0.0600.1200.2400.2600.3600.480(3)根据(2)中所画图线可得出干电池的电动势E=________V，内电阻r=________Ω．(4)实验中随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化，图3各示意图中正确反映P-U关系的是________．【答案】(1)B C (2)如图(3) 1.50 (1.49～1.51) 0.83 (0.81～0.85) (4)C【解析】【分析】【详解】（1）[1][2]．一节干电池电动势约为1.5V ，则电压表应选B ，为方便实验操作，滑动变阻器应选C ；（2）[3]．根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出电源的U-I 图象如图所示：（3）[4][5]．由得出的电源U-I 图象可知，图象与纵轴交点坐标值是1.50，则电源电动势E =1.50V ，电源内阻：1.5 1.00.830.6U r I ∆-==Ω≈Ω∆； （4）[6]．电压表测量路端电压，其示数随滑动变阻器的阻值增大而增大；而当内阻和外阻相等时，输出功率最大；此时输出电压为电动势的一半．外电路断开时，路端电压等于电源的电动势，此时输出功率为零；故符合条件的图象应为C ．5．小华、小刚共同设计了图甲所示的实验电路，电路中的各个器材元件的参数为：电池组（电动势约6V ，内阻r 约3Ω）、电流表（量程2.0A ，内阻r A =0.8Ω）、电阻箱R 1（0~99.9Ω）、滑动变阻器R 2（0~R t ）、开关三个及导线若干．他们认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻和R 2接入电路的阻值．（1）小华先利用该电路准确地测出了R 2接入电路的阻值．他的主要操作步骤是：先将滑动变阻器滑片调到某位置，接着闭合S 、S 2，断开S 1，读出电流表的示数I ；再闭合S 、S l ，断开S 2，调节电阻箱的电阻值为3.6Ω时，电流表的示数也为I ．此时滑动变阻器接入电路的阻值为_________Ω．（2）小刚接着利用该电路测出了电源电动势E 和内电阻r ．①他的实验步骤为：a ．在闭合开关前，调节电阻R 1或R 2至 _________（选填“最大值”或“最小值”），之后闭合开关S ，再闭合_______（选填“S 1”或“S 2”）；b ．调节电阻________（选填“R 1”或“R 2”），得到一系列电阻值R 和电流I 的数据；c ．断开开关，整理实验仪器． ②图乙是他由实验数据绘出的1R I-图象，图象纵轴截距与电源电动势的乘积代表_______（用对应字母表示），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】3.6 最大值 S 1 R 1 R A 与r 之和 6.0 2.8【解析】【分析】（1）由电路的结构可知测出了2R 接入电路的阻值用的是等值替代法．（2）实验中采用的是电阻箱和电流表的方式测定电动势和内电阻；根据实验的原理可知应采用的方式；（3）分析电流与电阻的关系，由闭合电路欧姆定律可得出符合本实验的公式，再结合图象的性质利用函数关系即可求得电动势和内电阻。