第十二章《 电能 能量守恒定律》单元基础巩固与培优达标检测卷-2023-2024学年高二物理专题突破(人教版2019必修第三册)

第十二章 电能 能量守恒定律》单元基础巩固与培优达标检测卷一：单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．关于能量和能源的利用，下列说法中正确的是（　　）A．根据能量守恒定律可知能量是守恒的，所以不会存在能源危机B．人类可以直接利用太阳能，但不能将太阳能直接转化为电能C．现在人类社会使用的主要能源仍然是化石能源D．核能的利用会造成放射性污染，所以应该关闭核电站【答案】C【详解】A．能量的转化是有方向性的，虽然能量符合守恒定律，但在可利用的品质上降低了，故A错误；B．太阳能电池就是将太阳能直接转化为电能的装置，所以人类能将太阳能直接转化为电能，故B错误；C．现在人类社会使用的主要能源仍然是化石能源，故C正确；D．合理利用核能不会造成核污染，故D错误。故选C。2．关于电动势，下列说法中正确的是（    ）A．电源单位时间向外提供的电能越多，表明电动势越大B．电动势大，说明单位电荷在电路中流动时，电源对外提供的电能本领大C．一个电动势为1.5V的电池接入电路时，若有1C的电荷量通过电路，就有1.5J的化学能转变成电能D．电源内部，电流由负极流向正极，表明内部由负极到正极，电势降低【答案】C【详解】A．根据电源向外提供的电能可知：电源向外提供的电能不仅与电动势有关，还有电流和时间有关。故A错误；B．电源是把其它形式的能转化为电能的装置，而电动势表征电源把其它形式的能转化为电能的本领大小，电动势越大，这种转化本领越大，故B错误；C．一个电动势为1.5V的电池接入电路时，若有1C的电荷量通过电路，就有的化学能转变成电能，故C正确；D．电源内部，电流由负极流向正极，电势升高，故D错误。故选C。3．如图所示的电路中，电源内阻不能忽略，当滑动变阻器的滑片向左移动时，下列判断正确的是（    ）A．小灯泡L的亮度变低 B．电容器所带电荷量不变C．电阻消耗的功率变小 D．内电阻消耗的功率变小【答案】A【详解】A．当滑动变阻器的滑片向左移动时，在电路中的电阻值减小，外电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，外电路中的电流增大，电源内阻上的电压降增大，电源的路端电压减小，小灯泡L的电压减小，亮度变低，选项A正确；B．外电路电流增大，流过灯泡的电流变小，则经过、的电流增大，则两端电压增大，电容器的电压增大，给电容器充电，电容器所带电荷量增大，选项B错误；C．外电路电流增大，R2两端电压增大，由电功率公式可知，电阻R2消耗的功率变大，选项C错误；D．总电流变大，则内电阻r消耗的功率变大，选项D错误。故选A。4．（2024·全国·高三专题练习）如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220V，吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W。关于该电吹风，下列说法正确的是（　　）  A．电热丝的电阻为55ΩB．电动机线圈的电阻为ΩC．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1000JD．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J【答案】A【详解】A．电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为P=1000W-120W=880W对电热丝，由可得电热丝的电阻为选项A正确；B．由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项B错误；C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880J，选项C错误；D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120J，选项D错误。故选A。5．下列关于电功和电功率的说法中，正确的是（　　）A．电流做功就是电场力做功，把电能转化为其他形式的能B．电流做功越多，则功率越大C．电功率越小，则电流做的功一定越小D．额定电压相同的用电器A和B，额定功率PA＞PB，两者串联后接在电路中，持续一段时间后，实际消耗的电能WA＞WB【答案】A【详解】A、电流做功的本质就是电场力驱动电荷做定向移动做功，把电能转化为其他形式的能。故A正确；BC、根据电功率的定义式为，可知电流做功越多，则功率不一定越大；电功率越小，则电流做的功不一定越小还与时间有关，故BC错误；D、额定电压相同的用电器A和B，额定功率PA＞PB，由可知：RA＜RB；两者串联后接在电路中，流过两个电阻的电流是相等的，由公式可知，持续一段时间后，实际消耗的电能WB＞WA，故D错误；故选A。6．如图所示，一直流电动机与阻值的电阻串联在电源上，电源电动势，内阻，用理想电压表测出电动机两端电压，已知电动机线圈电阻，则下列说法中不正确的是（　　）A．通过电动机的电流为B．电动机的输入功率为C．电动机的热功率为D．电动机的输出功率为【答案】A【详解】A．根据闭合电路欧姆定律，有解得故A错误，符合题意；BCD．电动机的输入功率电动机的热功率电动机的输出功率故BCD正确，不符合题意。故选A。7．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0A和2.0V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为4.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　）A．64W B．96W C．80W D．88W【答案】A【详解】电动机停止转动时，电动机为一纯电阻，根据欧姆定律得正常运转后，其输出功率为故选A。8．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，灯的电阻为。灯的电阻为。不考虑灯丝电阻阻值随温度的变化，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，下列说法正确的是（　　）A．电流表示数变小，电流表A读数变大，小灯泡变亮B．电流表A读数变小，电压表V读数变小，小灯泡变暗C．电压表示数变化，电流表A示数变化，的大小等于rD．电压表示数变化，电流表示数变化，的大小等于【答案】C【详解】AB．当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，变大，总电阻变大，电流表读数减小，电压表读数变大，小灯泡实际功率变小，小灯泡变暗，小灯泡实际功率变大，小灯泡变亮，L1电流增大，总电流减小，故电流表A1示数变小，故AB错误；C．电压表示数变化，表示路端电压增大，反过来内电压减小，又电流表示数变化，则故C正确；D．根据闭合电路欧姆定律可得则故D错误。故选C。二：多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．机动车的尾气含有铅等大量有害物质，也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素，正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是（     ）A．电动汽车正常工作时消耗的电功率B．电动机的内阻为C．蓄电池充满电后储存的电能约为D．充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为【答案】AD【详解】A．电动机正常工作时消耗的电功率为故A正确；B．电动机内阻的发热功率电动机额定输出功率为则电动机内阻为故B错误；C．蓄电池充满电后储存的电能为故C错误；D．在额定功率下连续行驶最长时间为故D正确。故选AD。10．在如图所示的电路中，三只灯泡均发光，当滑动变阻器的滑片向右滑动到某一位置时，、和中的电流变化量的绝对值分别为、和，则（　　）  A．、均变亮，而变暗 B．C． D．【答案】AD【详解】A．当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器的有效电阻变小，总电阻减小，则总电流增大，路端电压减小，通过的电流变小，通过的电流变大。变大，变小，变大，所以、均变亮，而变暗，故A正确；BCD．又所以、故BC错误，D正确。故选AD。11．小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象： 当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为15V，内阻为0.1Ω。车灯接通电动机未启动时， 电流表示数为15A（车灯可看作不变的电阻）；电动机启动的瞬间，电流表示数达到60A，电动机的线圈电阻为0.1Ω。下列论述正确的是（　　）  A．车灯接通电动机未启动时，车灯的功率为225WB．电动机启动时，车灯的功率为90WC．电动机启动时输出的机械功率为195WD．电动机启动时，电源输出的功率为540W【答案】BD【详解】A．根据题意可知，电动机未启动时，车灯、电流表和电源串联，根据闭合电路欧姆定律可知此时的路端电压则车灯的功率故A错误；B．根据欧姆定律可知，车灯的电阻电动机启动瞬间，车灯两端电压车灯的功率故B正确；C．电动机启动时，流经车灯的电流电动机启动时，流经电动机的电流输出的机械功率故C错误；D．电动机启动时，电源输出的功率为故D正确。故选BD。12．在如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，定值电阻的阻值分别为4r、6r和1.6r，水平放置的电容器两极板间的距离为d，接在阻值为1.6r的定值电阻两端。闭合开关，回路稳定后，电容器的带电荷量为q，让电荷量为q的带正电小球（可视为质点），从到上极板（开有小孔）高度为2d处由静止释放，到达下极板时小球的速度恰好为零。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）A．阻值为4r的定值电阻消耗的电功率为B．电容器的电容为C．小球的质量为D．小球再次返回到上极板时的速度大小为【答案】ACD【详解】AB．阻值为4r、6r的定值电阻并联后的阻值为由闭合电路欧姆定律有阻值为4r的定值电阻两端的电压为电容器两极板间的电压为阻值为4r的定值电阻消耗的电功率为由电容的定义式可得故A正确，B错误；C．对小球由释放后到运动到下极板的过程，由动能定理有解得故C正确；D．小球从下极板返回到上极板的过程，有解得故D正确。故选ACD。三：实验题:本题共2小题，第一小题小题5分，第二小题7分，共12分。13．某研究性学习小组想测定一电池的电动势 E（约为 1.5V）和内阻 r（约为 0.5Ω），要求测量结果尽量准确，实验室提供的器材如下：A．电流表（量程为 0.6A，内阻为 0.2Ω）；B．电压表（量程为 1.5V，内阻约为 1.5KΩ）；C．滑动变阻器（最大阻值 500Ω，额定电流为 1A）；D．滑动变阻器（最大阻值为 20Ω，额定电流为 2A）； E．开关、导线若干。（1）为了方便和更准确地完成实验，滑动变阻器应选择 。（填仪器前的字母序号）（2）实验中的电路图应选用下图中的 （填“甲”或“乙”）。（3）选择合适的实验仪器和电路图进行实验，得到一条实验数据拟合线如图丙所示，则该电池的电动势为E ( )V（保留 3 位有效数字），内阻为r ( )Ω（保留 2 位有效数字）。【答案】 D 乙 1.48 0.44【详解】（1）[1]由于电源电动势较小，实验时便于操作和减小误差，滑动变阻器使用限流式接法，则选择最大阻值为20Ω的D即可。（2）[2]由于使用电流表的内阻为已知，因此电流表用外接的方式，所以实验中的电路图应选用图乙。（3）[3]由闭合电路的欧姆定律可得由上式可知，由图像的纵轴截距可得电池的电动势为[4]图像的斜率大小为可得14．为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材：A．被测干电池一节B．电流表1：量程，内阻C．电流表2：量程，内阻约为 D．电压表1：量程，内阻未知E．电压表2：量程，内阻未知F．滑动变阻器G．滑动变阻器H．开关、导线若干在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。（1）为方便实验调节且能较准确地进行测量，在上述器材中电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 。 （均填器材前的字母序号）（2）实验电路图应选择下图中的 （填“甲”或“乙”）；  （3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图像，则干电池的电动势E= V，内电阻r= Ω。（结果均保留三位有效数字）  【答案】 B D F 甲 1.45 1.00【详解】（1）[1][2][3]因丙图中电流读数不超过0.5A，故选B；因一节干电池电源电动势约为，电压表选择量程，故选D；滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，减小误差，故选F；（2）[4]因电流表的内阻已知，故实验电路图应选择图甲可以消除系统误差；（3）[5]结合U-I图像的纵截距表示电动势，可得[6]图像的斜率表示等效内阻，则四：解答题:本题共4小题,第一小题小题6分，第二小题8分，第三小题10分，第四小题12分，共36分。15．如图所示，电路中电源电动势为6V，内阻为2Ω。电阻R1=4Ω，R2=R3=8Ω，求：（1）若将cd端短路，求电路中的路端电压是多少；（2）若将cd两端接28μF的电容器，求电路稳定时电容器的带电量；（3）在cd两端接一未知电阻，使ab之间消耗的功率最大，求此最大功率。  【答案】（1）4.8V；（2）9.6×10-5C；（3）1.5W【详解】（1）若将cd端短路，则电路中R2和R3并联，再和R1串联，外电路总电阻为电路总电流为电路的路端电压为（2）若将cd两端接电容器，电路稳定时，R1，R3串联，R2没有电流经过。电容器两端电压即R3两端电压，即故电路稳定时电容器的带电量为（3）在cd两端接电阻，使得ab两端的电阻等于R1+r时，ab之间消耗的功率最大。即解得故ab之间消耗的功率最大为16．如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻为0.6Ω，串联一个阻值为R=5Ω的电阻，它们两端的总电压为U=160V，电压表读数为110V。求：(1)电动机的输入功率；(2)电动机的发热功率；(3)电动机工作1小时对重物做的功。【答案】(1)1100W；(2)60W；(3)3.744×106J【详解】(1)根据题意可知，加在电动机两端的电压为，则电阻R两端的电压为所以通过R的电流为故通过电动机的电流为10A，电动机的输入功率为(2)由焦耳定律得电动机的发热功率为(3)由能量守恒定律得电动机的输出功率为所以电动机工作1小时对重物做的功为17．电源、滑动变阻器、电动机和平行板电容器连接成如图所示的电路。滑动变阻器的最大阻值为，平行板电容器极板间的距离为d。当滑动变阻器滑片滑到最左端时，电动机不转，一带电液滴刚好静止在电容器两极板间。调节滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器的接入电阻变为，此时电动机正常工作，电容器两极板间的带电液滴刚好以3g的加速度竖直向上加速运动。已知电源的电动势，内阻，液滴的比荷，重力加速度为g。求：（1）电动机的绕线电阻；（2）电动机正常工作时输出的机械功率。  【答案】（1）；（2）【详解】（1）当滑片在最左端时，设电动机两端的电压为，回路中的电流为，对液滴受力分析有由闭合电路欧姆定律有电动机的绕线（2）当电动机正常工作时，设电动机两端的电压为，回路中的电流为，对液滴受力分析结合牛顿第二定律有由闭合电路欧姆定律有此时电动机输出的机械功率18．如图，电阻，电源内阻．闭合开关S，电阻消耗的电功率．求：（1）流过电源内阻的电流；（2）电源电动势；（3）电源的输出功率。【答案】（1）2A；（2）20V；（3）37.6W【详解】（1）由及得通过R3的电流I=2A，则流过电源内阻的电流为2A；（2）根据闭合电路欧姆定律可知带入数据可得E=20V（3）电源输出功率带入数据可得P出=37.6W19．如图所示，光滑绝缘斜面高度h=0.45m，斜面底端与光滑绝缘水平轨道圆弧连接，水平轨道边缘紧靠平行板中心轴线。平行板和三个电阻构成如图所示电路，平行板板长为L=0.9m，板间距离d=0.6m，，可以看为质点的带电小球，电量q= -0.01C，质量m=0.03kg，从斜面顶端静止下滑。（1）若S1、S2均断开，小球刚好沿平行板中心轴线做直线运动，求电源电动势E。（2）若S1断开，S2闭合，求电容器两端的电势差。（3）若S1断开，S2闭合，求小球离开平行板右边缘时，速度偏向角的正切值tanθ。【答案】（1）；（2）10.8V；（3）tanθ=0.4【详解】(1)对S1、S2均断开时，极板电势差即为电源电动势E，由平衡条件得解得(2)当S1断开，S2闭合时， R1与R3串联，电容器与R3并联，电容器两端电压由部分电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律联立解得（3）小球下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得解得带电小球做类平抛运动，水平方向可得由可得由牛顿第二定律可得竖直方向分速度联立可得20．如图所示的电路中，电源的电动势E=12V，内阻可忽略不计，电阻的阻值分别为R1=R2=20Ω，滑动变阻器的最大阻值R=60Ω，电容器MN的电容C=20μF，现将滑动触头P置于最左端a点，合上开关S，经过一段时间电路处于稳定．求：（1）通过R1的电流；（2）断开S后，通过R2的电荷量；（3）滑动触头P置于最左端a点，合上开关S，待电路稳定后，将P缓慢地从a点移到最右端b点的过程中，通过导线BM的电荷量．【答案】（1）0.3A（2）2.4×10-5C（3）2.4×10-4C【详解】（1）通过R1的电流： （2）电容器所带的电量为：，极板带电量为下正上负； S断开后电容器的电量通过两个支路放电，一是电阻R1支路，另一条是电阻R2和电阻器R的串联支路，根据并联电路的电流关系可知，两支路的电阻之比为20：80，则电流之比为4：1，可知通过R2的电量为. （3） 当滑动端滑到b端时可求的电容器的带电量为：，此时电容器的极性为上正下负；则将P缓慢地从a点移到最右端b点的过程中，通过导线BM的电荷量为QBM=Q+Q′=2.4×10-4C．规格后轮驱动直流电动机车型：电动汽车电动机额定输出功率：整车质量：额定转速：蓄电池（容量，输出电压：约为）额定工作电压电流：