高中物理必修第3册第十二章 电能 能量守恒定律试卷测试卷附答案
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R0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R0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R0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R0=__________． 【答案】1.48V 0.50Ω（0.48～0.52Ω） dj je或者jf R0?【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r?E?U?r I?U1.48?1.20??0.50?（0.48～0.52?） , ?I0.56E?U?r I（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（R0+r），定值电阻R0?
2．现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：
电源E(电动势约为6V,内阻不计)，电压表V1（量程0~2.5V,内阻约为2.5kΩ)，电压表V2(量程0~3v,内阻约为10kΩ)，电阻箱R0(最大阻值为9999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为3kΩ)，滑动变阻器R2(最大阻值为500Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干
(1)如图(1)所示的甲、乙、丙三图是几位同学为完成本次验而设计的电路图，你认为选用哪
一个电路图完成本次实验最合理？_______ (填“甲”、“乙”“丙”)
(2)电路中应选用滑动变阻器_______（选填“R1”或“R2”） (3)按照下列步骤进行实验：
①闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；
②闭合开关，将电阻箱调到6Ωk,调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表V1的示数为1.60V电压表V2的示数为2.40V;
③保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到2kΩ, 此时电压表V1的示数如图(2)所示，其示数为_______V,电压表V2的数为1.40V
(4)根据以上实验数据，计算得到电源的电动势为_______V,电压表V1的内阻为_______KΩ，电,压表V2的内阻为_______KΩ. 【答案】丙 R1 2.10V 5.60V 2.5k? 2.5k? 【解析】 【分析】
考查测电阻、电源电动势的方法，根据欧姆定律综合分析可得。 【详解】
(1)．[1]当采用甲电路图时,电压表V1最大电流为1mA，电压表V2最大电流为0.3mA，电压表V1读数不准确，若采用乙电路图，通过V1电流更小，读数更不准确。故只能选择丙电路图。
(2)．[2] 由闭合电路欧姆定律可估算一下滑动变阻，估算滑动变阻器的阻值
R?E?U1?U26?2.5?3???500?U12.5
.25?103R1最小电阻为500? ，所以只能选择R1
(3)．[3] 最小分度值为0.1V，要估读到下一位，所以读数是2.10V (4)． 根据串并联电路特点可得
1.6V2.4V2.4??A 3R1R26?102.10V1.40V1.4??A R1R22?103联立可求得R1=2.5k? R2=2.5k? 由闭合电路欧姆定律可得
?2.42.4?E?1.6V?2.4V????R 3?R6?10?2?
?1.41.4?E?2.1V?1.4V????R 3?R2?10?2?联立可得E= 5.60V 【点睛】
器材选择要考虑安全性原则、准确性原则、方便性原则。选择合适电路，根据欧姆定律联立可得。
3．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(2.9×10～3.1×10) 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．
－4－4－4
（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：
r?E?U2.68?1.73??5.6?10??5.6k? ?6I175?10
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R1（最大阻值为9999.9Ω），电阻箱R2（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“R1并联”“R1串联”“R2并联”或“R2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
11?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UR池的电动势E=______V、内阻r=______Ω。（结果均保留三位有效数字）
数据，画出
(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】R2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
Ig=200?A，rg=500?的电流表改装成量程为9V的电压表，则有
Ig??rg+R??9V
代入数据解得
R?44500?
通过以上计算，应选：R2串联 ［2］应将R2电阻箱的阻值调为44500?
(2)［3］由图乙，据闭合电路欧姆定律，得电路中电流为I?E，电压表的示数为 R?rU?IR?上式变形可得
RE R?r1r11??? UERE由图丙可知
1?0.116V?1 EE?8.62V
［4］电池的内阻为
0.22?0.116?1rA?
E?47?0??10?3r?19.1?
［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
E??小于电池电动势E。
RvE Rv+r?
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