高中物理必修第3册第十二章 电能 能量守恒定律测试卷测试题（Word 版 含解析）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．某同学设计了如图（a ）所示电路研究电源输出功率变化情况．电源E 电动势、内电阻恒定，R 1为滑动变阻器，R 2、R 3为定值电阻，A 、V 为理想电表．（1）若滑动片P 由a 滑至b 时A 示数一直变小，则R 1和R 2必须满足的关系是__________________．（2）若R 1＝6Ω，R 2＝12Ω，电源内电阻r ＝6Ω，，当滑动片P 由a 滑至b 时，电源E 的输出功率P 随外电路总电阻R 的变化关系如图（b ）所示，则R 3的阻值应该选择（ ） （A ）2Ω （B ）4Ω （C ）6Ω （D ）8Ω 【答案】（1）R 1≤R 2，（2）B 【解析】 【详解】(1)电流表的示数： 3EI r R R =++并，欲使滑动片P 由a 滑至b 时A 示数一直变小，须使R 并一直变大，因为两电阻之和一定时，当二者相等时并联电阻最大，所以要求R 1≤R 2． （2）从图b 知，当R 外=6Ω时，电源E 的输出功率P 最大，即电源内阻为6Ω，而R 1和R 2部分的电阻变化范围是0～4Ω，因此R 3的阻值必须大于2Ω小于6Ω．所以A 、C 、D 错误，只能选B ．3．（1）下列给出多种用伏安法测电池电动势和内阻的数据处理方法，其中既能减小偶然误差又直观、简便的是_____A ．测出两组I 、U 的数据，代入方程组E=U 1+I 1r 和E=U 2+I 2rB ．多测几组I 、U 的数据，求出几组E 、r ，最后分别求出其平均值C ．测出多组I 、U 的数据，画出U-I 图像，在根据图像求E 、rD ．多测几组I 、U 的数据，分别求出I 和U 的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即 为电动势E ，再利用闭合电路欧姆定律求出内电阻r（2）(多选)用如图甲所示的电路测定电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的U-I 图像，由图像可知_______A ．电池的电动势为1.40VB ．电池内阻值为3.50ΩC ．外电路短路时的电流为0.40AD ．当电压表示数为1．20V 时，电路电流为0．2A（3）如上（2）中甲图所示，闭合电键前，应使变阻器滑片处在________（填“左”或“右”）端位置上．（4）．(多选)为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导线以外，配合下列哪组仪器，才能达到实验目的_______ A ．一个电流表和一个电阻箱B ．一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器C ．一个电压表和一个电阻箱D ．一个电流表和一个滑动变阻器 【答案】C ； AD ； 左； ABC 【解析】(1) A 项中根据两组测量数据可以算出一组E 、r 值，但不能减少偶然误差；B 项中可行，但不符合题目中“直观、简便”的要求，D 选项的做法是错误的，故符合要求的选项为C ． (2) A 项：由图示图象可知，电源U-I 图象与纵轴交点坐标值为1.40，则电源的电动势测量值为1.40V ，故A 正确；B 项：电源内阻等于图象斜率的大小，为1Ur I∆==Ω∆，故B 错误； C 项：由图示图象可知，路端电压为1.00V 时，电路电流为0.4A ，可知外电路发生短路时的电流为=1.4EI A r=短，故C 错误； D 项：当电压表示数为1.20V 时，0.20E UI A r='-=，故D 正确； (3)为了保护用电器，在闭合开关前滑动变阻器应调到最大电阻处，即应使变阻器滑片处在左端位置；(4) 测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律E=U+Ir ，可以一个电压表、一个电流表分别测量路端电压和电流，用滑动变阻器调节外电阻，改变路端电压和电流，实现多次测量．也可以用电流表和电阻箱组合，可代替电流表和电压表，或用电压表和电阻箱组合，代替电压表和电流表，同样能测量电源的电动势和内阻，故ABC 正确． 点晴：由图象的纵坐标可知电源的电动势，由纵坐标的交点可知路端电压为1V 时的电流，由闭合电路欧姆定律可得出内电阻；测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律，实验的电路有三种，分别是伏安法、伏阻法和安阻法．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EI R r=+，电压表的示数为 RU 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 47010rE ---=-⨯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vv +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 rr R r'=小于电池内阻r 。
5．用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组旳电动势E 和内阻r ，又能同时描绘小灯泡旳伏安特性曲线.A ．电压表V 1（量程6V 、内阻很大）B ．电压表V 2（量程3V 、内阻很大）C ．电流表A （量程3A 、内阻很小）D ．滑动变阻器R （最大阻值10Ω、额定电流4A ）E ．小灯泡（2A 、5W ）F ．电池组（电动势E 、内阻r ）G ．开关一只，导线若干实验时，调节滑动变阻器旳阻值，多次测量后发现：若电压表V 1旳示数增大，则电压表V 2旳示数减小.（1）请将设计旳实验电路图在虚线方框中补充完整_____.（2）每一次操作后，同时记录电流表A 、电压表V 1和电压表V 2旳示数，组成两个坐标点（I ，U 1）、（I ，U 2），标到U —I 坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图所示，则电池组旳电动势E ＝__________V 、内阻r ＝_________Ω.（本小题结果保留2位有效数字）（3）在U —I 坐标中两条图线在P 点相交，此时滑动变阻器连入电路旳阻值应为________Ω，电池组旳效率为_____________（此空结果保留2位有效数字）.【答案】 4.5 1.0 0 56%【解析】 【详解】（1）[1]伏安法测电源电动势与内阻实验中，电压表测路端电压，电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大；描绘小灯泡伏安特性曲线实验中，电流表测流过灯泡的电流，灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小，调节滑动变阻器时，电压表1V 的示数增大，则电压表2V 的示数减小，则1V 测路端电压，2V 测灯泡两端电压，电路图如图所示：（2）[2]电源的U-I 图象是一条倾斜的直线，由图象可知，电源电动势为：4.5V E ；[3]则电源内阻为：4.5V 2.5V1.0Ω2.0AU I r -===∆∆； （3）[4]由图乙所示图象可知，两图象的交点坐标，即灯泡电压 2.5V LU=，此时电路电流 2.0A I =，则电源电动势为：L E Ir U IR =++滑即：4.5V 2.0A 1Ω 2.5V 2.0A R =⨯++⨯滑则：0ΩR =滑；[5]则电池组旳效率为：100%56%L EII U η=⨯=。