辽宁省普通高中物理第十二章 电能 能量守恒定律精选测试卷专题练习

辽宁省普通高中物理第十二章 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．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S 1，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2.5WD ．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．2．小王和小李两同学分别用电阻箱、电压表测量不同电源的电动势和内阻。

（1）小王所测电源的内电阻r 1较小，因此他在电路中接入了一个阻值为2.0Ω的定值电阻R 0，所用电路如图甲所示。

①请根据图甲用笔画线代替导线将图乙所示器材连接成完整的实验电路_____。

②闭合开关S ，调整电阻箱的阻值R ，读出电压表（可视为理想电压表）相应的示数U ，得到了一组U 、R 数据。

为了比较准确地得出实验结论，小王同学准备用直线图象来处理实验数据，应选择以下哪个图像来处理数据________。

A ．U R -B ．U U R -C ．1R U- D ．0U U R - （2）小李同学所测电源的电动势E 2约为9V ，内阻r 2为35～55Ω，允许通过的最大电流为50mA 。

小李同学所用电路如图丙所示，图中电阻箱R 的阻值范围为0～9999Ω。

①电路中R 0为保护电阻。

实验室中备有以下几种规格的定值电阻，阻值和允许通过的最大电流如下，本实验中应选用________。

A ．20Ω，125mAB ．50Ω，20mAC ．150Ω，60mAD ．1500Ω，5mA②实验中通过调节电阻箱的阻值，记录电阻箱的阻值R 及相应的电压表的示数U ，根据测得的多组数据，作出011U R R-+图线，图线的纵轴截距为a ，图线的斜率绝对值为b ，则电源的电动势E 2＝______，内阻r 2＝________。

【答案】 B C1aba【解析】【分析】【详解】（1）①[1]根据电路图，实物图连接如图所示：②[2]根据欧姆定律可知101UE U R rR=++()可得101UU E R rR=-+()故横坐标为UR，选项B正确，ACD错误。

故选B。

（2）①[3]电路最小总电阻约为min91800.05R=Ω=Ω为保护电路安全，保护电阻应选C(150Ω，60mA)，选项C正确，ABD错误。

故选C。

②[4][5]在闭合电路中，电源电动势为222UE U Ir U rR R=+=++则2202111rU E R R E=⋅++，则11U R R-+图象是直线。

截距为21a E =斜率为 22r b E =解得 21E a =，2b r a=3．图为某同学组装完成的简易多用电表，图中E 是电池，R 1、R 2、R 3、R 4和R 5是固定电阻，R 6是可变电阻；虚线方框内为换挡开关，A 端和B 端分别与两表笔相连．（1）图（a ）中的A 端与 ______________（选填“红”或“黑”）色表笔相连接．（2）关于R 6的使用，下列说法正确的是_____________________．A ．在使用多用电表之前，调整R 6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B ．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R 6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C ．使用电流挡时，调整R 6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置（3）用×100档测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到_____________档（选填“×10”或“×1K”）．如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行测量，那么缺少的步骤是__________________________，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图b ，则该电阻的阻值是___________________________Ω．【答案】黑 B ×1K 进行欧姆调零 22000【解析】【详解】(1)[1]欧姆表内置电源正极与黑表笔相连，负极与红表笔相连，即红进黑出；由图示电路图可知A 端与黑色表笔相连；(2)[2]由电路图可知6R 只在测量电阻时才接入电路，故其作用只能进行欧姆调零，不能进行机械调零，同时在使用电流档时也不需要时行调节；A.与分析不符，不符合题意；B.与分析相符，符合题意；C.与分析不符，不符合题意；(3)[3]用×100挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，说明所选档位太小，为了较准确地进行测量，应换到×1k 挡；[4]如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是：重新进行欧姆调零；[5]由图示表盘可知该电阻的阻值是221k Ω22000Ω⨯=．4．电流表G 1的量程为0～5mA ，内阻r ＝290Ω，把它改装成如图甲所示的一个多量程多用电表.电流档小量程为0～10mA ，大量程为0～100mA ；电压档小量程为0～10V ，大量程为0～25V.(1)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示.若此时开关S 端是与“6”相连的，则此多用电的表读数为_____.(2)已知图甲中的电源E 的电动势为15V ，当把开关S 接到位置4，短接A 、B 表笔进行欧姆调零后，用该档测量一个未知电阻阻值，指针偏转到电流表G 1满偏刻度的15处，则该电阻的阻值为_____kΩ. (3)此多用电表的表笔A 为_____（“红色”或“黑色”），图中电阻R 5＝_____Ω.【答案】20.0V （19.8～20.2） 6 红色 29【解析】【详解】(1)[1]开关S 端与“6”相连，作为大量程电压表使用，量程为0～25V ，根据电压表读数规则可知，多用电表读数为20.0V ；(2)[2]分析多用电表内部结构，开关S 端与“4”相连，则作为欧姆表使用，此时干路电流最大为I m ＝10mA ，则根据闭合电路欧姆定律可知，E ()5m x I R r =+内 E ＝I m r 内联立解得R x ＝6kΩ； (3)[3]电流从红表笔流入电表，故多用电表的表笔A 为红表笔.[4]当开关S 端接“1”时，电流挡的量程为0～100mA ，根据电表改装原理可知，I g (r +R 6)＝(I 1-I g )R 5；当开关S 端接“2”时，电流挡的量程为0～10mA ，I g r ＝(I 2-I g )(R 5+R 6），联立解得R 5＝29Ω.5．用实验测一电池的内阻r 和一待测电阻的阻值x R ，已知电池的电动势约6V ，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有:电流表1A (量程0~30mA );电流表2A (量程0~100mA );电压表V (量程0~6V );滑动变阻器1R (阻值0~5Ω);滑动变阻器2R (阻值0~300Ω);开关S 一个，导线若干条．某同学的实验过程如下:Ⅰ.设计如图1所示的电路图，正确连接电路．Ⅱ.将R 的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R 的阻值，测出多组U 和I 的值，并记录．以U 为纵轴．I 为横轴．得到如图2所示的图线．Ⅲ.断开开关，将x R 改接在B 、C 之间．A 与B 直接相连，其他部分保持不变．重复Ⅱ的步骤，得到另一条U-I 图线，图线与横轴I 的交点坐标为0,0I （），与纵轴U 的交点坐标为00,U （）.回答下列问题:（1）电流表应选用 _______，滑动变阻器应选用________.（2）由图2的图线，得电源内阻r=____Ω；（3）用0I 、0U 和r 表示待测电阻的关系式x R ____________代入数值可得x R ；（4）若电表为理想电表，x R 接在B 、C 之间与接在A 、B 之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________电压表示数变化范围__________(选填“相同”或“不同”)．【答案】A 2 R 2 25 00U r I - 相同 不同 【解析】【分析】【详解】①根据题设条件中电池的电动势约6V ，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧，可估算出电路中的电流为数十毫安，因此电流表应选用2A ，为了电路正常工作，以及方便调节，多测量几组数据，滑动变阻器应选用2.R②根据图中电路结构可知，电压表测量了电路的路端电压，电流表测量了电路的总电流，因此图中图线斜率绝对值即为电源的内阻，有()35.5 4.525602010r k --==Ω=Ω-⨯． ③当改接电路后，将待测电阻与电源视为整体，即为一“等效电源”，此时图线的斜率为等效电源的内阻，因此有0000x U r r R k I -'=+='=-，解得00x U R r I =-． ④若电表为理想电表，x R 接在B 、C 之间与接在A 、B 之间，电路的总电阻可变范围不变，因此电流表的示数变化范围相同，x R 接在B 、C 之间时，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，而x R 接在A 、B 之间时，电压表测量的是滑动变阻器与x R 两端电压的和，由于对应某一滑动变阻器阻值时，电路的电流相同，因此电压表的读数不同，所以电压表示数变化范围也不同．6．“用DIS 测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图a ．所示，其中R 1为定值电阻，R 为滑动变阻器．(1)下列关于图a ．电路的说法中正确的有_____A ．甲为电压传感器，R 的作用是保护电路B ．甲为电压传感器，R 1的作用是保护电路C ．乙为电压传感器，R 的作用是保护电路D ．乙为电压传感器，R 1的作用是保护电路(2)实验测得电池①的路端电压U 与电流I 的拟合曲线如图b ．中①图线所示，由此得到电池①的电源电动势E 1=_______V ，内阻r 1=______Ω；(3)改用电池②，重复上述实验方法，得到图b ．中的图线②．用阻值相同的两个定值电阻分别与电池①及电池②连接，两电池的输出功率相等，则这两个定值电阻的阻值为________Ω，电池①和电池②的效率η1______η2（选填“>”“=”或“<”）．【答案】D 6.0 2.4 1.6 <【解析】【详解】(1)[1]甲串联在电路中，是测量电流的，所以甲是电流传感器；乙接在电源两端，测量电压，所以乙是电压传感器；定值电阻R 1在实验中的作用主要是保护电源，防止短路；故D 正确，ABC 错误．(2)[2][3]根据U =E −Ir 可知，图象与纵轴的交点表示电源的电动势，故E 1=6.0V ；图象的斜率表示内阻，则r 1=△U/△I =（6.0−1.2）/（2.0-0）Ω=2.4Ω；(3)[4][5]由图可知，电池②的电动势E 2=4.8V.内阻r 2=1.6Ω，外接电阻R 时，电源的输出功率为：2()E P R R r =+，则226.0 4.8()()2.4 1.6R R R R =++，解得：R =1.6Ω．电池的效率：UI R EI R rη==+，带入数据得：η1<η2． 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 2.141b 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．在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U．现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是A． I1增大，I2不变，U增大B． I1减小，I2增大，U减小C． I1增大，I2减小，U增大D． I1减小，I2不变，U减小【答案】B【解析】【分析】【详解】R2的滑动触点向b端移动时，R2减小，整个电路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，即电压表示数减小，R3电压增大，R1、R2并联电压减小，通过R1的电流I1减小，即A1示数减小，而总电流I增大，则流过R2的电流I2增大，即A2示数增大．故A、C、D错误，B正确．9．如图所示，电源内阻较大，当开关闭合、滑动变阻器滑片位于某位置时，水平放置的平行板电容器间一带电液滴恰好处于静止状态，灯泡L也能正常发光，现将滑动变阻器滑片由该位置向a端滑动，则（）A ．灯泡将变暗，电源效率将减小B ．液滴带正电，将向下做加速运动C ．电源的路端电压增大，输出功率也增大D ．滑片滑动瞬间，带电液滴电势能将减小 【答案】D 【解析】 【详解】A ．将滑片由该位置向a 端滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，电路中总电阻增大，电路中电流减小，灯泡消耗的功率减小，则灯泡将变暗．电源的效率100%100%UI UEI Eη=⨯=⨯ 外电路总电阻增大，路端电压增大，则电源效率增大．故A 项错误．B ．液滴受力平衡，因电容器上极板带负电，板间场强向上，则知液滴带正电．滑片由该位置向a 端滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，电路中总电阻增大，电路中电流减小，电容器板间电压()C L U E I r R =-+增大，板间场强增大，液滴所受的电场力增大，因此液滴将向上做加速运动．故B 项错误．C ．由于电源的内电阻与外电阻关系未知，所以不能判断输出功率如何变化，故C 项错误．D ．因电容器两端的电压增大，板间场强增大，下极板与电荷所在位置间的电势差增大，因下极板接地，电势始终为0，则电荷所在位置的电势减小；粒子带正电，则粒子电势能减小．故D 项正确． 【点睛】本题是电容器动态变化分析与电路动态变化分析的综合，抓住电容器的电压与电阻电压的关系进行分析；下极板接地且与电源正极相连，板间各点电势均为负值．10．如图所示，电源电动势为E ，内阻为r ，电路中的2R 、3R 分别为总阻值一定的滑动变阻器，0R 为定值电阻，1R 为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小），当开关S 闭合，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态，下列说法中正确的是（ ）A ．只断开开关S ，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动B ．只调节电阻3R 的滑动端2P 向上移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动C ．只调节电阻2R 的滑动端1P 向下移动时，电压表示数变大，带电微粒向上运动D ．只增大1R 的光照强度，电阻0R 消耗的功率变大，带电微粒向上运动【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】只断开开关S ，电容器放电，所带电荷量变小，带电微粒向下运动，所以A 错误；电阻R 3与电容器串联，该之路断路，所以只调节电阻R 3的滑动端P 2向上移动时，电压表示数不变，带电微粒静止不动，所以B 错误；只调节电阻R 2的滑动端P 1向下移动时，外电路电阻不变，路端电压不变，故电压表示数保持不变，电容器的电压增大，带电微粒向上运动，C 错误；只增大R 1的光照强度，R 1的阻值减小，电流增大，所以电阻R 0消耗的功率变大，带电微粒向上运动，D 正确．11．如图所示的电路中，闭合开关S ，当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I 、U 1、U 2和U 3表示，电表示数的变化量分别用ΔI 、ΔU 1、ΔU 2和ΔU 3表示．下列说法正确的是( )A ．1U I 不变，1U I ∆∆变大 B ．2U I 变大，2U I∆∆变大 C ．2U I 变大，2U I∆∆不变 D ．3U I 不变，3U I∆∆不变 【答案】C 【解析】 【详解】A ．R 1是定值电阻，有111U U R I I∆==∆ 可知1U I 不变，1U I∆∆不变，故A 错误． BC ．当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，R 2变大，R 2是可变电阻，有22U R I= 所以2U I变大.根据闭合电路欧姆定律得： U 2=E -I (R 1+r ）则知21U R r I∆=+∆其值不变；故B 错误，C 正确．D ．U 3为路端电压，3U I为外电阻，其值增大，根据闭合电路欧姆定律知 3U r I∆∆其值不变，故D 错误． 【点睛】本题要分定值电阻与可变电阻去分析．对于定值电阻，有U U R I I∆==∆；对于可变电阻，可根据闭合电路欧姆定律分析UI∆∆与电源内阻的关系，从而作出判断.12．如图所示的电路中，电源电动势为E ，内阻为r （212R r R R <<+），电表均视为理想电表。