山西太原市外国语学校物理第十二章 电能 能量守恒定律精选测试卷专题练习
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R1(阻值100Ω，额定功率1W) D．定值电阻R2(阻值200Ω，额定功率1W) E.滑动变阻器R3(阻值范围0~10Ω，额定电流2A) F.滑动变阻器R4(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】R2 R4 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
R最小?保护电阻阻值至少为
8Ω?200Ω， 0.040200Ω?30Ω?170Ω?100Ω，
则保护电阻应选定值电阻R2；
[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R4．
（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
k?电源内阻
?U7.8??229?， ?I0.034r?k?R2?229??200??29?．
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，R1为滑动变阻器，R2、R3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＝6?，R2＝12?，电源内电阻r＝6?，，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）2? （B）4? （C）6? （D）8? 【答案】（1）R1≤R2，（2）B 【解析】 【详解】
(1)电流表的示数： I?E，欲使滑动片P由a滑至b时A示数一直变小，须使
r?R3?R并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．（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=U1+I1r 和E=U2+I2r B．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、r
D．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1.40V B．电池内阻值为3.50Ω C．外电路短路时的电流为0.40A
D．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r??U?1?，故B错误； ?IC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I短=E?1.4A，故C错误； rE?U?0.20A，故D正确； rD项：当电压表示数为1.20V时，I??(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．同学们用如图1所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内电阻r。实验室提供的器材如下：电压表，电阻箱（阻值范围0—999.9Ω0～999.9Ω)）；开关、导线若干。
（1）请根据图1所示的电路图，在图2中用笔替代导线，画出连线，把器材连接起来__________。
（2）某同学开始做实验，先把变阻箱阻值调到最大，再接通开关，然后改变电阻箱，随之电压表示数发生变化，读取R和对应U，并将相应的数据转化为坐标点描绘在R?R图V中，请将图3、图4中电阻箱和电压表所示的数据转化为坐标点描绘在图5所示的坐标系
中（描点用“+”表示）并画出R?R图线____________； V（3）根据图5中实验数据绘出的图线可以得出该电池组电动势的测量值E=______V，内电阻测量值r=______Ω(保留2位有效数字)
（4）实验中测两组R、U的数据，可以利用闭合电路欧姆定律解方程组求电动势和内阻的方法。该同学没有采用该方法而采用图像法的原因是______。
（5）该实验测得电源的电动势和内阻都存在误差，造成该误差主要原因是______。
【答案】 1.4 偶然误差大，且不简便也不直观 电压表的内阻影响（或电压表的分流） 【解析】 【详解】
（1）[1]．根据原理图可连接对应的实物图，如图所示
；
（2）[2]．根据描出的点用直线将各点拟合，得出图象如图所示
3.0
山西太原市外国语学校物理第十二章 电能 能量守恒定律精选测试卷专题练习
