2021-2022学年山东省聊城第三中学年高二物理期末复习专题（二）电能能量守恒 解析版

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2021-2022学年山东省聊城第三中学年高二物理期末复习专题（二）电能能量守恒一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1．一闭合电路中的电源电动势恒定，下列说法中正确的是(　B　)A．路端电压一定大于内电路的电压B．路端电压随外电阻的增大而增大C．外电路短路时，路端电压等于电源电动势D．外电路断路时，路端电压为零答案　B解析　根据闭合电路欧姆定律知，路端电压为：U＝IR＝R，可知路端电压的大小要看内外电阻之比，故路端电压不一定大于内电路的电压，故A错误；根据路端电压U＝IR＝R，可知路端电压与R不成正比，但随外电阻增大而增大，故B正确；外电路短路时，电源内电压等于电源电动势，路端电压为零，故C错误；外电路断路时，电路中电流I为零，内电压为零，路端电压等于电源电动势，故D错误．2.在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路，电路中电表均为理想电表．当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V．则当这台电动机正常运转时(　　) A．电动机的内阻为20 Ω         B．电动机的内阻为7.5 ΩC．电动机的输出功率为30 W     D．电动机的输出功率为22 W答案　D解析　电动机停止转动时可把电动机看成纯电阻，由欧姆定律可得电动机内阻为r＝＝＝2 Ω，故A、B错误；电动机正常运转时消耗电能并将其转化为输出功和热能，因此电动机输出功率P出＝UI－I2r＝22 W，故C错误，D正确． 3.智能扫地机器人是一种智能家用电器，能自动在房间内完成地板清洁工作，如今已慢慢普及，成为现代家庭的常用家用电器．如图3为某款智能扫地机器人，其参数见下表，工作时将电池内部化学能转化为电能的效率η＝60%.下列说法正确的是(　　)产品名称科沃斯地宝尘盒容量0.3 L清扫路线自由式液晶显示有电池容量5 000 mA·h充电器输出24 V/1 000 mA噪声≤60 dB额定功率40 W行走速度20 cm/s工作电压24 VA.该扫地机器人的电池从完全没电到充满电所需时间约为8.3 hB．该扫地机器人最多能储存的能量为4.32×105 JC．该扫地机器人充满电后能工作5 hD．该扫地机器人充满电后能工作4 h答案　B解析　由题表可知，电池的容量为5 000 mA·h，所带的电荷量为q＝5 000×10－3 A×3 600 s＝1.8×104 C，充电器输出电流为I＝1 000 mA＝1 A，所以该扫地机器人的电池从完全没电到充满电所需时间为t＝＝ s＝5 h，故A错误；该扫地机器人最多能储存的能量为W＝qU＝1.8×104×24 J＝4.32×105 J，故B正确；该扫地机器人的额定功率为40 W，所以充满电后工作的时间t＝＝ s＝1.8 h，故C、D错误．4.如图所示电路，闭合开关S，两个灯泡都不亮，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，该电路的故障可能是(　　)A．电流表坏了或未接好B．从点a经过灯L1到点b的电路中有断路C．灯L2的灯丝断了或灯座未接通D．电流表和灯L1、L2都坏了答案　B解析　由于闭合开关，两灯不亮，电流表没有示数，可以断定电路中某处断路，由于电压表有示数，则经开关、电流表、电压表、L2线路没有断路，故应是点a经L1到点b间的电路中有断路，故B正确．  5．如图所示，灯泡A标有“10 V　10 W”，灯泡B标有“8 V　20 W”，电源内阻不可忽略，滑动变阻器的总电阻为6 Ω，当滑动触头由a端向b端滑动的过程中(不考虑灯泡电阻的变化)(　　)A．电流表示数一直减小，电压表示数一直增大B．电流表示数一直增大，电压表示数一直减小C．电流表示数先增大后减小，电压表示数先减小后增大D．电流表示数先减小后增大，电压表示数先增大后减小答案　B解析　根据P＝，可以求得灯泡A的电阻RA＝10 Ω，灯泡B的电阻RB＝3.2 Ω，因为RA>RB＋Rab，根据并联电路电阻的特点可知当滑动触头由a端向b端滑动的过程中，总电阻一直减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流一直增大，路端电压一直减小，则电流表示数一直增大，电压表示数一直减小，故选项B正确． 6.在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻，电容器的电容为C.闭合开关S，增大可变电阻R的阻值，电压表示数的变化量为ΔU，电流表示数的变化量为ΔI，电表均为理想电表，则(　　)A．电压表示数U和电流表示数I的比值不变B．变化过程中ΔU和ΔI的比值保持不变C．电阻R0两端电压减小，减小量为ΔUD．电容器的带电荷量减小，减小量为CΔU答案　B解析　由题图分析知R＝，R增大，则电压表的示数U和电流表的示数I的比值变大，故A错误．根据闭合电路欧姆定律得U＝E－I(R0＋r)，由数学知识得知，＝R0＋r，保持不变，故B正确．闭合开关S，增大可变电阻R的阻值后，电路中电流减小，由欧姆定律分析可知，电阻R0两端电压减小，R两端电压增大，而它们的总电压即路端电压增大，所以电阻R0两端的电压减小量小于ΔU，故C错误．电容器两极板间的电压等于R两端的电压，可知电容器两极板间电压增大，带电荷量增大，增大量为CΔU，故D错误．7．(2020·重庆万州区期末)一闭合电路中的电源电动势恒定，下列说法中正确的是(　　)A．路端电压一定大于内电路的电压B．路端电压随外电阻的增大而增大C．外电路断路时，路端电压等于电源电动势D．外电路短路时，路端电压为零答案　BCD解析　根据闭合电路欧姆定律知，路端电压为：U＝IR＝R，当内电阻大于外电阻时，路端电压小于内电路的电压，故A错误；根据路端电压U＝R＝，可知路端电压与R不成正比，但随外电阻增大而增大，故B正确；外电路断路时，电路中电流I为零，内电压为零，路端电压等于电源电动势，故C正确；外电路短路时，电源内电压等于电源电动势，路端电压为零，故D正确．8.如图所示，曲线C1、C2分别是纯电阻直流电路中，内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线．由该图可知下列说法中正确的是(　　)A．电源的电动势为4 VB．电源的内电阻为1 ΩC．电源输出功率最大值为8 WD．电源被短路时，电源消耗的最大功率可达16 W答案　ABD解析　由题图图线的交点可知PR＝I2R＝Pr＝I2r＝4 W，而I＝2 A，故R＝r＝1 Ω，E＝I(R＋r)＝4 V，A、B正确；电源被短路时，电源消耗的最大功率Pr′＝＝16 W，D正确；电源输出的最大功率为Pmax＝＝4 W，C错误．9.(多选)如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为电阻R的两端电压与电流的关系图线．将这个电阻分别接到a、b两电源上，那么(　　)A．R接到b电源上时电源的效率高B．R接到b电源上时电源的输出功率较大C．R接到a电源上时电源的输出功率较大，但电源效率较低D．R接到a电源上时电阻的发热功率较大，电源效率也较高答案　AC解析　由题图知Ea＞Eb，内阻ra＞rb，当电阻R接到电源两极时，电源的效率为η＝＝，所以R接到b电源上时，电源的效率高，A正确，D错误；由题图知，R接到a电源上时，电源的输出电压和电流均比接到b上时大，故R接到a电源上时，电源的输出功率较大，B错误，C正确．10．在如图所示的电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，R1、R2、R3均为定值电阻，平行板电容器中带电粒子P现处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是(　　)A．电流表读数增大B．电压表读数增大C．粒子P将向下运动D．R3上消耗的功率保持不变答案　AC解析　粒子P原来处于静止状态，重力和静电力平衡；滑动变阻器R4的滑片向b端移动，R4接入电路的阻值变小，电路总电阻变小，总电流变大，内电阻和R1两端的电压变大，并联电路两端的电压变小，电容器两端的电压变小，粒子P所受静电力变小，带电粒子P将向下运动，故C正确；由于并联电路两端电压变小，定值电阻R3的电流IR3变小，电流表读数IA＝I总－IR3，所以电流表的读数变大，电阻R2两端的电压变大，所以R4两端的电压变小，电压表的读数变小，故A正确，B错误；由于R3两端的电压减小，P3＝，所以电阻R3上消耗的功率减小，故D错误．三、非选择题(本题共6小题，共60分)11．(8分)某同学用如图甲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和内阻r，R为电阻箱．干电池的工作电流不宜超过0.5 A．实验室提供的器材如下：电压表(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)；电阻箱(阻值范围0～999.9 Ω)；开关、导线若干．(1)请根据图甲的电路图在图乙中连线，将器材连接成实验电路．     (2)实验时，改变电阻箱R的阻值，记录电压表的示数U，得到若干组R、U的数据．根据实验数据绘出如图丙所示的－图线．由图像得出电池组的电动势E＝______ V，内阻r＝________ Ω(结果保留三位小数)．(3)关于这个实验中存在的误差以及减小误差的各种方法，下列说法正确的是________．A．电压表的分流作用引起的误差属于偶然误差B．该同学读电压表读数引起的误差属于系统误差C．本实验用图像法处理数据可以减小偶然误差D．如果将电压表的内阻计算在内就可以减小系统误差答案　(1)见解析图(2分)　(2)2.86(2.84～2.88均可)(2分)　5.84(5.80～5.88均可)(2分)　(3)CD(2分)解析　(1)电路连接如图(2)根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋，变换为＝·＋，结合图像可得图线斜率k＝＝＝，图线在纵轴上的截距b＝＝0.35，解得电池组的电动势E≈2.86 V，内阻r≈5.84 Ω.(3)电压表的分流作用引起的误差属于系统误差；读数引起的误差属于偶然误差；应用图像法处理数据时舍去一些不合理的点，可以减小偶然误差；将电压表的内阻计算在内可减小系统误差，故C、D正确．  12．如图所示电路中，电源的电动势E＝4 V，内电阻r＝1 Ω，电阻R1可调．现将R1调到3 Ω后固定．已知R2＝6 Ω，R3＝3 Ω，求：(1)开关S断开和接通时，通过R1的电流分别为多大？(2)为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值，应将R1的阻值调到多大？这时A、B间消耗的最大电功率是多少？  答案　(1)0.4 A　0.667 A　(2)0　3.556 W解析　(1)开关S断开时，I1＝＝ A＝0.4 A(2分)开关S接通时，R2、R3并联的总电阻R23＝＝2 Ω(2分)I1′＝＝ A≈0.667 A．(2分)(2)开关S接通时，A、B之间的总电阻R23＝2 Ω为定值，所以，只有当R1′＝0时，总电流最大，A、B之间电路的电功率才最大．I＝＝ A＝ A(3分)PAB＝I2R23＝2×2 W≈3.556 W．(2分)         13．如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器．当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的．求：(1)电源的电动势和内阻；(2)定值电阻R2的阻值；(3)滑动变阻器的最大阻值．答案　(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω解析　(1)由闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir，(1分)结合题图乙可知UA＝E－IAr，UB＝E－IBr，(2分)代入数据，联立解得E＝20 V，r＝20 Ω.(2分)(2)当滑片P滑到R3的右端时，R1被短路，电路中总电阻最小，电流最大，对应题图乙中的B点，此时R2两端的电压U2＝UB＝4 V，通过R2的电流I2＝IB＝0.8 A，(2分)可得R2＝＝5 Ω.(2分)(3)当滑片P滑到R3的左端时，由题图乙知此时U外＝16 V，I总＝0.2 A，所以R外＝＝80 Ω.(2分)因为R外＝＋R2，解得R3＝300 Ω，即滑动变阻器的最大阻值为300 Ω.(1分)