湖北省宜昌市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）1．一同学设计了如图甲所示电路来测节干电池的电动势和内阻．该同学选好器材后，进行操作(其中0R 是保护电阻)．（1）该同学测量时记录了6组数据，并根据这些数据面出了U-I 图线如图丙所示，根据图线求出干电池的电动势E=_________V(结果保留三位有效数字)，内阻r=___________Ω．（2）若保护电阻0R 的阻值未知，该干电池的电动势E 、内电阻r 已经测出，在图乙的电路中只需改动一条线就可测量出0R 的阻值．该条线是_________，需改接为________(请用接线柱处的字母去表达)．改接好后，调节滑动变阻器，读出电压表的示数为U 、电流表示数为I ，电源的电动势用E 表示，内电阻用r 表示，则0R =__________．【答案】1.48V 0.50Ω（0.48～0.52Ω） dj je 或者jf 0E U R r I -=- 【解析】【分析】【详解】（1）由图丙所示，电源U-I 图像可知，图像与纵轴交点坐标值为1.48，则电源电动势E=1.48V ，电源内阻 1.48 1.200.500.480.520.56U r I ∆-===ΩΩ∆（～） , （2）将导线jd 改接为je ，此时电源与定值电阻组成等效电源，在闭合电路中，电源电动势：E=U+I （R 0+r ），定值电阻0E U R r I -=-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R1和R2必须满足的关系是__________________．（2）若R1＝6Ω，R2＝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R3的阻值应该选择（）（A）2Ω（B）4Ω（C）6Ω（D）8Ω【答案】（1）R1≤R2，（2）B【解析】【详解】(1)电流表的示数：3EIr 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R1≤R2．（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R1和R2部分的电阻变化范围是0～4Ω，因此R3的阻值必须大于2Ω小于6Ω．所以A、C、D错误，只能选B．3．为了测定电源电动势E、内电阻r和定值电阻R o的阻值，某同学利用DIS(数字化信息系统)设计了如图甲所示的电路．闭合电键S1，调节滑动变阻器的滑动触头P向某方向移动时，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，井根据测量数据计算机分别描绘了如图乙所示的M、N两条U-I直线，请回答下列问题(1)图乙中的M、N两条图线，根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的是___________，根据电压传感器 2和电流传感器的数据面得的是___________(填图线M或图线N)(2)图乙中两直线交点表示电路的工作状态是___________.A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端 B．滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端C．定值电阻R o上消耗的功率为2.5W D．电源的输出功率最大(3)根据图乙可以求得定值电阻R o=______Ω， 电源电动势E =______V ，内电阻r =______Ω.【答案】N M BD 2.5 1.5 1.25【解析】【详解】（1）[1][2]．从电路连接可以看出，电流表A 的读数增大时，电压传感器1的读数减小，电压传感器2的读数增大．故图线N 是电压传感器1和电流传感器的数据绘制的图象，图线M 是电压传感器2和电流传感器的数据绘制的图象（2）[3]．图象中两直线的交点表示电压传感器1的读数与电压传感器2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0，故滑动变阻器的滑动触头P 滑到了最左端，故A 错误，B 正确；图象可以得出电阻R 0的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0，即电源的输出功率最大，故D 正确；、定值电阻R 0消耗功率为：P=U 2I =1.0×0.4 W=0.4W ，故C 错误；所以选择BD ．（3）[4][5][6]．从图象a 的斜率可以得出定值电阻R 0的阻值为：0 1.00 2.50.40R -==Ω-； 从甲同学的图象可以得出图象在U 轴上的截距为1.50 V ，即电源的电动势为：E =1.50 V ，图象斜率的绝对值为： 1.5 1.0 1.250.4k -== 即电源的内阻为： r =1.25Ω．【点睛】（1）从电路连接结合电流表和电压表的读数变化判断描绘的图线的含义．（2）由图可知，图象由纵坐标的交点为电动势；由图象与横坐标的交点利用闭合电路欧姆定律可求得内电阻．（3）图象中两直线的交点表示电压传感器1的读数与电压传感器2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0，根据图象求解．4．在测定一节干电池E 的电动势和内阻（电动势约为1.5V ，内阻小于2.0Ω）的实验中，备有下列参数准确可靠的器材：电流表A 1（量程0～3mA ，内阻r 1＝5.0Ω）电流表A 2（量程0～0.6A ，内阻r 2＝0.5Ω）滑动变阻器R 1（0～20Ω，额定电流为2.0A ）滑动变阻器R 2（0～100Ω，额定电流为1.0A ）定值电阻R 3＝995Ω定值电阻R 4＝9.5Ω开关和导线若干(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图甲所示的实验电路，图中定值电阻应选____，滑动变阻器应选_____（均填写器材的字母代号）。
(2)图乙为该同学根据实验电路，利用测出的数据绘出的I1与（I1+I2）的关系图线，I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数。
则由图线可求被测干电池的电动势E＝_____V，内阻r＝_____Ω．（结果保留三位有效数字）(3)在电路连接良好的情况下，该实验方案_____（选填“有”或“没有”）系统误差【答案】R3R1 1.47 1.18 没有【解析】【详解】(1)[1]因为没有电压表，可以用电流表与定值电阻串联改装成电压表，由电路图可知y应该是A1；电流表A1量程为3mA，要测1.5V电压，电压表内阻至少为R1.50.003UI===500Ω，电流表A1内阻为5Ω，由电路图可知，定值电阻应选R3；[2]为准确测量，减小误差，方便实验操作滑动变阻器应选R1.(2)[3][4]根据欧姆定律和串联的知识得电源两端电压为：U＝I1（995+5）＝1000I1，根据图象与纵轴的交点得电动势为E＝1.47mA×1000Ω＝1.47V，与横轴的交点可得出路端电压为1.0V时电流是0.4A，由闭合电路欧姆定律E＝U+Ir可得，电源内阻r1.4710.4E UI--==≈1.18Ω；(3)[5]伏安法测电源电动势与内阻实验，相对于电源来说，电流表采用外接法时，由于电压表分流，使所测电流偏大，给实验带来实验误差；本实验中用两个电流表测电流，处理实验数据时横坐标是电路总电流，电压测量值与电流测量值都等于真实值，本实验没有系统误差.5．某同学要测定一电源的电动势E 和内阻r ，实验器材有：一只DIS 电流传感器（可视为理想电流表，测得的电流用I 表示），一只电阻箱（阻值用R 表示），一只开关和导线若干。
该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据。
(1)该同学设计实验的原理表达式是E =________（用r 、I 、R 表示）。
(2)该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到________（选填“最大值”“最小值”或“任意值”），实验过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为________Ω。
(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的1I－R 图象，则由图象可求得，该电源的电动势E =______V ，内阻r =________Ω。
（结果均保留两位有效数字）【答案】I （R ＋r ） 最大值 21 6.3（6.1~6.4） 2.5（2.4~2.6）【解析】【分析】【详解】(1)[1]根据闭合电路欧姆定律，该同学设计实验的原理表达式是E =I (R ＋r ) (2)[2]根据实验的安全性原则，在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值 [3]根据电阻箱读数规则，电阻箱接入电路的阻值为2×10Ω＋1×1Ω=21Ω(3)[4][5]由E =I （R ＋r ）可得 11r R I E E=+ 1R I-图像斜率等于 14122 3.5k E -==- 得 6.2V E ≈由于误差(6.1~6.4)V 均正确，1R I-图像的截距 0.4r b E== 得2.5r ≈Ω由于误差(2.4~2.6)Ω均正确6．在“测定电源电动势和内阻”的实验中，某同学在实验室找出了下列器材：A ．电流表G （满偏电流10mA ，内阻r g =10Ω）B ．电流表A （0~0.6A ，内阻不计）C ．滑动变阻器R 0（0~100Ω，1A ）D ．定值电阻R （阻值990Ω）E.开关与导线若干F.待测电源（E 、r 未知）（1）由于未找到合适量程的电压表，该同学利用电表改装知识，将电流表G 与定值电阻R ________（填“并”或“串”）联改装成的电压表量程的最大值为________V 。
（2）根据现有的实验器材，设计电路图，要求用题中所给仪器符号标在电路图中，请画在图甲所示的方框中__________。
（3）如图乙所示是该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I 1-I 2图线（I 1为电流表G 的示数， I 2为电流表A 的示数），则由图线可以得到被测电池的电动势E =________V ，内阻r =________Ω。
（均保留两位有效数字）【答案】串 10 9.0 10【解析】【分析】【详解】（1）[1]把电流表G 改装成电压表需要串联分压电阻。
[2]改装后电压表量程10V g g U I r R =+=（）（2）[3]应用伏安法测电源电动势与内阻，电压表测路端电压，电流表测电路电流，实验电路图如图所示。
（3）[4]由电路图可知，电流表G 与定值电阻串联充当电压表，则由闭合电路欧姆定律可得121000-I E I r =整理得12-10001000r E I I =+ 由数学知识可知，图像与纵坐标的交点为9.0mA ，故电源的电动势为10009.0V 9V ⨯=。
[5]图像的斜率的绝对值-3-28-410 1.01010000.5-0.1r k ===⨯（） 解得电源内阻10Ωr =7．某同学利用图甲所示的电路，测多用电表内电池的电动势，以及多用电表“×100”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：多用电表电压表(量程3V,内阻几千欧)滑动变阻器(最大阻值5kΩ)导线若干回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×100”挡，再将红表笔和黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，直到指针指在右端的零刻度处．(2)将图甲中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．(3)将滑动变阻器的滑片调到适当的位置，使多用电表的示数和电压表的示数如图乙所示，则测得的电阻是____Ω，电压表的示数是________V ．(4)调节滑动变阻器的滑片，读取多组电阻R 和电压U ,根据测得的数据，在坐标纸上描绘出11U R-图线如图丙所示，图线的斜率和截距分别为k 和b ,则多用电表内电池的电动势可表示为E =_________,电阻“×100”挡内部电路的总电阻可表示为r =_________(用图线的斜率k 和截距b 表示)．【答案】2 1600 2.14 1b k b【解析】 （2）多用电表红表笔内部接电源的负极，则应将图甲中多用电表的红表笔和 “2”端相连，黑表笔连接另一端．（3）测得的电阻是16×100Ω=1600Ω，电压表的示数是2.14V ．（4）由闭合电路的欧姆定律：U E U r R =+，即111r U E E R=+⋅，由题意：1b E =；r k E =，解得1E b =，k r b=． 点睛：本题考查多用电表的使用方法，解题的关键是明确实验原理，会使用欧姆表和电压表测量电阻和电压，同时注意掌握多用电表的内部原理，知道两表笔的正确接法．二、第十二章 电能 能量守恒定律选择题易错题培优（难）8．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．9．如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻为r，R为固定电阻.当滑动变阻器R的触头向下移动时，下列说法中错误的是 ( )A．灯泡L一定变亮B．电压表的示数变小C．电流表的示数变小D．0R消耗的功率变小【答案】B【解析】【详解】AB.当R的滑动触点向下滑移动时，R变大，外电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律知，总电流I变小，电源的内电压变小，则路端电压变大，因此电压表的示数变大。