高中物理必修第3册第十二章 电能 能量守恒定律试卷专题练习(word版
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高中物理必修第3册第十二章 电能 能量守恒定律试卷专题练习(word 版一、第十二章 电能 能量守恒定律实验题易错题培优(难)1.(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1U r 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= 1.4E I A r=短,故C 错误; D 项:当电压表示数为1.20V 时,0.20E U I 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.2.⑴某实验小组为了测量某一电阻Rx 的阻值,他们先用多用电表进行粗测,测量出Rx 的阻值约为18Ω左右.为了进一步精确测量该电阻,实验台上有以下器材:A .电流表(量程15mA ,内阻未知)B .电流表(量程0.6A ,内阻未知)C .电阻箱(0~99.99Ω)D .电阻箱(0~999.9Ω)E.电源(电动势约3V ,内阻约1Ω)F.单刀单掷开关2只G.导线若干甲同学设计了如图甲所示的实验原理图并连接好实验器材,按照如下步骤完成实验: a.先将电阻箱阻值调到最大,闭合S 1,断开S 2,调节电阻箱阻值,使电阻箱有合适的阻值R 1,此时电流表指针有较大的偏转且示数为I ;b.保持开关S 1闭合,再闭合开关S 2,调节电阻箱的阻值为R 2,使电流表的示数仍为I .①根据实验步骤和实验器材规格可知,电流表应选择_______,电阻箱应选择_______ (选填器材前的字母)②根据实验步骤可知,待测电阻Rx= ____________________(用步骤中所测得的物理量表示).⑵同学乙认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻.若已知所选电流表的内阻R A =2.0Ω,闭合开关S 2,调节电阻箱R ,读出多组电阻值R 和电流I 的数据;由实验数据绘出的1I-R 图象如图乙所示,由此可求得电源电动势E=________ V ,内阻r= ____ Ω.(计算结果保留两位有效数字) 【答案】A; D; 21R R - ; 3.2; 2.0;【解析】【分析】(1)根据闭合电路欧姆定律求出通过待测电阻的最大电流来选择电流表量程,然后再通过求出电路中需要的最大电阻来选择电阻箱;列出开关S 2断开和闭合时对应的闭合电路欧姆定律表达式,然后求解即可.(2)根据实验电路应用欧姆定律求出图象的函数表达式,然后根据图示图象求出电源电动势与内阻.【详解】(1)电源电动势为3V ,电流表量程为15mA=0.015A ,选A ;由欧姆定律:U I R =可知,电路中的最小电阻应为:min 32000.015A E R I ===Ω,所以电阻箱应选D ; ②根据闭合电路欧姆定律得:S 2断开时有:E =I (R x +R 1+R A +r ),S 2闭合时有:E =I (R 2+R A +r ),解得:R x =R 2-R 1;(2)闭合开关S 2,由闭合电路欧姆定律得:E =I (R +R A +r ),整理得:11A R r R E E I +=+由1R I -图象可知:1k E =,A R r b E +=,而已知R A ,解得1E k =,A b r R k =-.可得3.2V, 2.0ΩE r ==【点睛】本题考查了测电源电动势与内阻实验、考查了测量电阻的实验,要注意正确根据题意明确实验原理;然后根据所对应的物理规律分析求解即可;对于图象分析问题,要注意根据物理规律确定公式,结合图象的性质分析斜率以及截距的意义.3.测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U -I 图像如下:(1)闭合开关前为防止电表过载滑动变阻器的滑动头P 应放在_____处(2)现备有以下器材:A .干电池1个B .滑动变阻器(0~50Ω)C .滑动变阻器(0~1750Ω)D .电压表(0~3V )E .电压表(0~15V )F .电流表(0~0.6A )G .电流表(0~3A )其中滑动变阻器应选_____,电流表应选____,电压表应选_____.(填字母代号)(3)由U-I 图像.由此可知这个干电池的电动势E =_______V ,内电阻r =______Ω. (4)由于电压表的分流作用使本实验电路存在系统误差,导致E 测___ E 真,,r 测____r 真(填“>”“<”或“=”)【答案】a B D F 1.5 0.75 < <【解析】【分析】【详解】(1)[1] 闭合开关之前滑动变阻器的滑动头P 应放在最大值位置处,即a 处.(2)[2]滑动变阻器起控制电流的作用,而电源电动势大约1.5V ,电路中电流较小,故为了便用调节,滑动变阻器选取B .[3]电源电动势大约1.5V ,因此电压表选择量程为3V 的比较合适,故电压表选择D ,[4]由图可知,电路中的电流较小,因此电流表选择F . (3)[5]在U -I 图象中图象与纵坐标的交点等于电源的电动势,所以由图可以读出电源的电动势为1.5V ;[6]图象中的斜率表示电源的内阻,则有:1.5 1.20.750.4r -==Ω(4)[7][8]由图所示电路图可知,相对于电源来说,电流表采用外接法,由于电压表分流,电流测量值小于真实值,当外电路短路时,电流测量值等于真实值,电源的U-I图象如图所示:电源的U-I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势,图象斜率的绝对值是电源内阻,由图象可知,电源电动势的测量值小于真实值,电源内阻测量值小于真实值.4.用如图所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材:待测电源(电动势约3V,内阻约2 Ω),保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干.实验主要步骤:(i)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;(ii)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;(iii)以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位);(iv)求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.回答下列问题:(1)电流表最好选用________.A.电压表(0~3 V,内阻约15 kΩ)B.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)C.电流表(0~200 mA,内阻约2 Ω)D.电流表(0~30 mA,内阻约2 Ω)(2)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=________,r=________,代入数值可得E和r的测量值.【答案】C ka k-R2【解析】【分析】【详解】(1) [1]通过电路的最大电流约为123A 0.176A=176mA 1052E I R R r ==≈++++ 所以电流表选择C 项即可.(2)[2][3]由图示电路图可知,电源电动势:2()E U I R r =++则:2()U E I R r =-+U -I 图象的斜率:k =R 2+r则内阻r =k -R 2令U =0,则有:2E E I r R k==+ 由题意可知,图象与横轴截距为a ,则有:E a I k==解得: E ka =5.用如图甲所示的电路测量一节新干电池的电动势和内电阻.干电池内电阻较小.除干电池、开关、导线外可供使用的实验器材还有:A .电压表V (量程3V)B .电流表A(量程0.6A)C .定值电阻R 0(阻值2Ω,额定功率2W )D .滑动变阻器R (阻值范围0-20Ω,额定电流1A )(1)在图乙中已画出部分线路的连接,请你以笔画线代替导线,完成剩余的线路连接;(2)根据实验数据作出U—I图象如图丙所示,则干电池的电动势E=_____V,内阻r=____Ω(保留两位有效数字);(3)定值电阻R0在电路中作用是_____________(只要求写出一点).【答案】 1.6V,0.29Ω①保护作用;②增大等效阻的测量值,减小误差;③当改变变阻器阻时,电压表示数变化大.【解析】(1)根据图甲所示电路图为电流表内接法和滑动变阻器的限流式,连接实物电路图如图所示:(2)由闭合电路的欧姆定律U E Ir=-,结合图丙图象可知,图象与纵轴交点坐标值是1.6,则电源电动势E=1.6V, 图象斜率表示等效内阻1.62.290.7UkI∆==≈Ω∆,电源的内阻r=k-R0=2.29-2=0.29Ω.(3)由图甲所示电路图可知,定值电阻与电源串联组成等效电源,增大了电源内阻,定值电阻一方面可以保护电路,同时增大了电源的等效电阻,减小了实验误差,此外,增大电源等效内阻,改变变阻器阻时,电压表示数变化大,便于实验.【点睛】用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法,要掌握应用图象法处理实验数据的方法;电源的U -I 图象与纵轴交点坐标值为电源电动势,图象斜率的绝对值等于电源内阻.6.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。