高中物理第十二章 电能 能量守恒定律综合与测试单元测试同步测试题

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第12章《电能能量守恒定律》检测试题一、选择题(共12小题,每小题4分,共48分.1～6小题为单项选择题,7～12小题为多项选择题,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错误的不得分)1.由能量守恒定律可知(　　)A.能量可以被消灭,也可以被创造B.因为能量是守恒的,所以不可能发生能源危机C.因为能量是守恒的,所以不需要节约能源D.不同形式的能量之间可以相互转化2.电源电动势的大小反映的是(　　)A.电源把电能转化成其他形式的能的本领的大小B.电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小C.电动势为1.5 V的干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2 V的蓄电池强D.以上说法均不正确3.下列求解电热的公式中,对所有电路均适用的是(　　)A.Q=UIt B.Q=I2Rt C.Q=t D.W=Pt4.四盏灯泡接成如图所示电路,a,c灯泡的规格为“220 V 100 W”,b,d灯泡规格为“220 V　40 W”,各个灯泡的实际功率均没有超过它的额定功率,则四盏灯泡实际功率大小顺序是(　　)A. Pa=Pc>Pb=Pd B. Pa>Pd>Pc>PbC. Pd>Pa>Pc>Pb D. Pd>Pc>Pb>Pa5.在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为其内阻,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1,R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小,为理想电压表.当开关S闭合后,若将照射R3的光的强度减弱,则下列说法中正确的是(　　)A.电压表的示数减小B.通过R2的电流减小C.小灯泡消耗的功率增大D.电源内的电压增大6.如图所示为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、启动电动机组成的电路,蓄电池内阻为0.05 Ω,电流表和电压表均为理想电表.只闭合S1时,电流表示数为10 A,电压表示数为12 V,再闭合S2,启动电动机工作时,电流表示数变为8 A,则此时通过启动电动机的电流是(　　)A.2 A B.8 A C.50 A D.58 A7.如图所示,电阻R1=20 Ω,电动机的电阻R2=10 Ω.当开关断开时,电流表的示数是0.5 A,当开关闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是(　　)A.I=1.5 A B.I<1.5 AC.P=15 W D.P<15 W8.如图所示,直线Ⅰ,Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的UI图线,如果把该小灯泡分别与电源1,电源2单独连接,则下列说法正确的是(　　)A.电源1比电源2的内阻大B.电源1和电源2的电动势相等C.小灯泡与电源1连接时消耗的功率比与电源2连接时消耗的功率小D.小灯泡与电源1连接时消耗的功率比与电源2连接时消耗的功率大9.在如图所示的电路中,电源电动势E和内阻r均为定值,当外电路电阻R发生变化时,电路中电流I、路端电压U、内电压U′都将随之发生变化.下列图像能正确表示其变化规律的是(　　)10.学校为创建绿色校园改装了一批太阳能路灯,太阳能路灯技术参数如下:太阳能电池组件(太阳能电池光电转换效率为18 %,得到的电池功率为100 W);免维护蓄电池(60～250 A·h/12 V,充电效率为80 %);照明时间(4～12 h,可根据需要任意调节,阴雨天可连续工作5～7天);光控时LED照明恒流输出功率(15～60 W);其他辅助系统组成部分.结合上述数据,下列说法正确的是(　　)A.太阳照射2 h,光电系统可吸收太阳能为4.0×106 JB.LED照明5 h,照明时恒流输出电能最多为1.08×106 JC.利用太阳能电池给免维护蓄电池充电,充满需要的最长时间为30 hD.利用免维护蓄电池给额定功率为60 W的LED供电,最长时间为45 h11.如图所示,电源的电动势E=2 V,内阻r=2 Ω,两个定值电阻均为8 Ω,平行板电容器的电容C=3×10-6 F,则(　　)A.开关断开时电容器两极板间的电压为 VB.开关断开时电容器所带电荷量为4×10-6 CC.开关闭合时电容器两极板间的电压为 VD.开关闭合时电容器所带电荷量为4×10-6 C12.如图(甲)所示,定值电阻R1 =3 Ω,R2=2 Ω,滑动变阻器RP的最大电阻为10 Ω,电表均视为理想电表,调节RP记录多组U,I数据,画出了如图(乙)所示的UI图像,下列说法正确的是(　　)A.当滑动变阻器的滑片由中点向右移动时,滑动变阻器上的功率先增加后减小B.当滑动变阻器的电阻为4 Ω时,滑动变阻器的功率最大C.当滑动变阻器的电阻为10 Ω时,电源的效率最大D.电源的最大功率为2.25 W二、非选择题(共6小题,共52分.要求写出必要的文字说明和重要的演算步骤,只有结果不得分)13.(8分)一位同学用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r,所用电路如图(甲)所示,测得的6组数据如下表所示.序号123456电流I/A0.120.200.310.320.500.57电压U/V1.371.321.241.181.101.05(1)试根据这些数据在图(乙)中作出UI图线.(2)根据图线求出电池的电动势E=　　 V,电池的内阻r=　　 Ω.(3)若该同学未画出图线,只选用其中相邻两组U和I数据,利用公式E=U+Ir算出E和r,这样做可能得出误差较大的结果.当选用的数据中包含第　　　组数据时,求得E,r的误差最大. 14.(8分)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用的器材还包括定值电阻(R0=5 Ω)一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图(甲)所示.
 (1)在图(乙)的实物图中,已正确连接了部分电路,请完成余下电路的连接.(2)请完成下列主要实验步骤:①检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图(丙)所示,读得电阻值是　　　　. ②将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49 V.③将开关S2　　　　,电压表的示数是1.16 V,断开开关S1. (3)使用测得的数据,计算出干电池的内阻是　　　　.(结果保留两位有效数字) 15.(7分)某地强风的风速约为v=20 m/s,设空气密度为ρ=1.3 kg/m3,现有一横截面积S=20 m2的风车(风车扇叶转动形成圆面面积为S),能利用该强风进行发电,并将其动能的20% 转化为电能.(1)利用上述已知量计算发电功率的表达式;(2)发电功率大小约为多少?(结果保留一位有效数字)16.(8分)如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“4 V 8 W”小灯泡L正常发光,当开关S接b点时,通过电阻R的电流为1 A,这时电阻R两端的电压为5 V.求:(1)电阻R的阻值;(2)电源的电动势和内阻.17.(10分)某直流电动机提升重物的装置如图所示,重物的质量m=50 kg,电源的电压为120 V.不计内阻,当电机以v=0.9 m/s 的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5 A,(g=10 m/s2)求:(1)电动机线圈的电阻为多少?(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少?(3)若因故障电动机不能转动,这时通过电动机线圈的电流为多大?电动机消耗的电功率是多少?18.(11分)如图所示,电源内阻r=1 Ω,R1=2 Ω,R2=6 Ω,灯L上标有“3 V　1.5 W”的字样,闭合开关,当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时,电流表示数为1 A,灯L恰能正常发光.(1)求电源的电动势;(2)求当P移到最左端时,电流表的示数;(3)当滑动变阻器的Pb段电阻多大时,滑动变阻器R3上消耗的功率最大?最大值是多少? 
参考答案1.D  2.B  3.B   4.C   5.A解析:光敏电阻上的光照强度减弱,故光敏电阻的阻值增大,电路中的总电阻增大.由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流减小,故R1两端的电压减小,故A正确;因电路中总电流减小,故电源内的电压减小,路端电压增大,同时R1两端的电压减小,故并联电路部分电压增大,则通过R2的电流增大,故B,D错误;由并联电路的电流规律可知,总电流减小,流过支路R2的电流增大,所以流过小灯泡的电流一定减小,故由P=I2R可知,小灯泡消耗的功率减小,故C错误. 6.C   7.BD    8.ABC  解析:由闭合电路的欧姆定律E=U+Ir知,当I=0时电动势E等于路端电压U,即电源的UI图线与U轴的交点就是电源电动势的大小,由图知,电源1和电源2的电动势相等,故B正确;电源内阻r=||,即电源的UI图线的斜率的绝对值表示电源的内阻,由图知r1>r2,故A正确;小灯泡的UI图线与电源的UI图线的交点即为小灯泡的工作状态,由题图知,小灯泡与电源1连接时消耗的功率P1=U1I1小于小灯泡与电源2连接时消耗的功率P2=U2I2,故C正确,D错误.9.AB   解析:由闭合电路欧姆定律有I=,①U=E-Ir=E-r=E,②U′=Ir=E,③根据①式可知,I随R的增大单调递减,但不是线性变化,故A正确;将②式变形可得U=E,利用数学知识可知B正确,D错误;根据③式可知C错误.10.AB11.CD解析:电容器两极板间的电压等于R2两端的电压,开关S断开时,电路中的总电流为I== A=0.2 A,电容器的两极板间的电压为U=IR2=0.2×8 V=1.6 V,此时电容器所带电荷量为Q=CU=3×10-6×1.6 C=4.8×10-6 C,故选项A,B错误;开关闭合时两定值电阻并联,电容器两极板间的电压等于路端电压,电路中的总电流I′== A= A,电容器的两极板间的电压U′=I′R外=×4 V= V,此时电容器所带的电荷量Q′=CU′=3×10-6× C=4×10-6 C,故选项C,D正确.12.BCD解析:把滑动变阻器看作负载,将其余部分等效为一个电动势大小为3.0 V的新电源,当通过R1的电流为0.3 A 时,通过R2的电流为I2==0.45 A,可得等效电源的内阻为r′==4 Ω,根据输出功率公式P出=I2RP==可知,当RP的阻值和等效电源的内阻r′的阻值相等时功率最大,当RP>r′时,随着RP的增大输出功率越来越小,RP的最大电阻为10 Ω,故滑片由中点向右滑动时,功率逐渐减小,故A错误,B正确;电源的效率η===,当外电阻越大,效率越大,所以当滑动变阻器的电阻为10 Ω时,电源的效率最大,故C正确;当整个回路电阻最小时,电路的电流最大,电源的功率最大为Pm==2.25 W,故D正确.13. 解析:(1)作图时先建立坐标系,建立坐标系时纵轴的电压应从1.00 V开始取点,再进行描点、连线.在连线时发现坐标(0.32 A,1.18 V)显然不在直线上,所以应将此点舍掉.连线如图所示.(2)图线在纵轴上的截距为1.46 V,即电池的电动势为1.46 V.电池的内阻等于这条直线斜率的绝对值,即r=|| Ω=0.71 Ω.(3)由图知,第4组数据点与图线偏离最大,因此选用的数据中包含第4组数据时求得的结果误差最大.答案:(1)图见解析(2分)　(2)1.46(2分)　0.71(2分)　(3)4(2分)14. 解析:(1)连接完成的实物图如图所示.(2)①由图(丙)得电阻箱阻值为20 Ω.③将S1开关闭合,开关S2断开,电压表示数为电源电动势E=1.49 V;将开关S2闭合,电压表示数为R两端电压.(3)将电压表视为理想电表,则干路电流I== A=0.058 A.由闭合电路欧姆定律有I=,所以r=-R0-R=(-5-20) Ω=0.69 Ω.答案:(1)图见解析(2分)　(2)①20 Ω(2分)③闭合(2分)　(3)0.69 Ω(2分)15. 解析:(1)时间t内吹到风车上空气的质量m=ρSvt,   (1分)空气动能Ek=mv2=ρStv3,                             (1分)E=20%×Ek=ρStv3,                                  (2分)所以发电功率P==ρSv3.                            (1分)(2)代入数据得P=×1.3×20×203 W=2×104 W.          (2分)答案:(1)P=ρSv3　(2)2×104 W16. 解析:(1)当开关S接b点时,由欧姆定律得,电阻R的阻值为R==Ω=5 Ω.                                           (2分)(2)当开关S接a时,U1=4 V,I1== A=2 A,               (2分)当开关S接b时,U2=5 V,I2=1 A,                         (2分)根据闭合电路欧姆定律得E=U1+I1r,E=U2+I2r,联立解得E=6 V,r=1 Ω.                                (2分)答案:(1)5 Ω　(2)6 V　1 Ω17. 解析:(1)设电动机输入功率为P,输出功率为P1,热消耗功率为P2,则有P=UI=P1+P2=mgv+I2R,                                  (2分) R==6 Ω.                                        (1分)(2)P1=P-P2=UI-I2R=-R(I-)2+,                         (2分)当I′==10 A时,                                     (1分)电动机的输出最大功率P1m==600 W,                      (1分)由于P1m=mgvm,则vm==1.2 m/s.                         (1分)(3)因电动机不能转动,此时电路为纯电阻电路,由欧姆定律得I″==20 A,                                              (1分)电动机消耗的电功率P′=UI″=2 400 W.                  (1分)答案:(1)6 Ω　(2)1.2 m/s　(3)20 A　2 400 W18.解析:(1)电源的电动势E=UL+I1R1+I1r=3 V+1×2 V+1×1 V=6 V.(1分)(2)当P移到最左端时,由闭合电路欧姆定律得I2==2 A.(1分)(3)灯L的电阻RL==6 Ω,(1分)设滑动变阻器的Pb段电阻为Rb,Rb与RL并联的等效电阻RbL== Ω,(1分)由闭合电路欧姆定律得I=,(2分)将已知量代入,化简得I= A,(1分)Pb段电阻两端的电压为U2=IRbL= V,(1分)所以Pb段消耗的功率P== W= W= W,(2分)当Rb=2 Ω时滑动变阻器消耗的功率最大,且最大值为2 W.(1分)答案:(1)6 V　(2)2 A　(3)2 Ω　2 W