【人教版】物理必修三 第12章 电能 能量守恒定律（知识梳理+单元练习）

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高二物理必修第三册第十二章 电能 能量守恒定律单元测试卷班级 姓名 学号 分数 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。第Ⅰ卷（选择题 共48分）一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1．一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示。根据表中提供的数据，此电热水器在额定电压下处于加热状态时，下列判断正确的是（　　）A．通过热水器的电流约为 0.15AB．通过热水器的电流约为 4.4AC．热水器工作5小时耗电6kW∙hD．热水器工作5小时耗电60kW∙h【答案】C【详解】AB．由P=UI可知通过热水器的电流为，AB错误；CD．热水器工作5小时消耗的电能为，C正确，D错误。故选C。2．如图所示的电路中，，，，，，下列说法正确的是（　　）A．、、、的电压之比等于4:2:1:1B．、、、的电流之比等于4:2:1:2C．、、、的功率之比等于12:6:1:1D．电路的总电阻等于21Ω，总功率等于126W【答案】A【详解】根据并联电路中总电阻的求法可知，、的总电阻为AB．根据串并联电路中的电流和电压规律和欧姆定律I=UR可知在串联电路中电流相等，则电压与电阻成正比；在并联电路中，支路两端电压相等，则电流与电阻成反比。即，代入题中数据解得电流，，电压，，故、、、的电压之比等于，、、、的电流之比等于。故A正确，B错误；C．根据上述分析及可知、、、的功率之比等于故C错误；D．电路的总电阻等于总功率等于故D错误。故选A。3．如图所示的电路中，电阻。断开S后，电压表的读数为；闭合S后，电压表的读数为，则电源的内阻为（    ）A． B． C． D．【答案】A【详解】当断开S时，电压表的读数等于电源的电动势，即当闭合S时，有U=IR解得电流为由闭合电路欧姆定律可得I=ER+r解得电源的内阻为故选A。4．如图所示，图线是太阳能电池在某光照强度下路端电压和干路电流的关系图像，电池内阻不是常量。图线是某光敏电阻的U−I图像，虚直线为图线过点的切线，在该光照强度下将它们组成闭合回路时（　　）A．太阳能电池的电动势为6V B．光敏电阻的功率为1WC．光敏电阻的阻值为 D．太阳能电池的内阻为【答案】D【详解】A．由闭合电路欧姆定律可得，当电流为0时，图线a的纵截距表示电源电动势，所以故A错误；C．由图可知在某光照强度下将它们组成闭合回路时，则该电阻两端电压为4V，通过该电阻的电流为0.2A，则该电阻的阻值为故C错误；B．光敏电阻的功率为故B错误；D．太阳能电池的内阻为故D正确。故选D。5．小明发现摩托车启动过程中，当电动机启动时，摩托车的车灯会瞬时变暗。如图所示为摩托车蓄电池供电简化电路图。若蓄电池的电动势，内阻，车灯的电阻。启动该车时，先接通开关打开车灯，再接通开关启动电动机，此刻测得流过蓄电池的电流。在接通开关后，下列对电路的分析，正确的是（　　）A．蓄电池的路端电压，在开关接通后比接通前大B．流过蓄电池的电流，在开关接通后比接通前小C．开关接通前，车灯的功率为72WD．开关接通时，车灯的功率为32W【答案】D【详解】AB.在开关S2接通后，总电阻变小，总电流变大，内电压变大，路端电压变小。流过电灯的电流变小，所以流过蓄电池的电流变大，故AB错误；C.开关S2接通前，回路电流为车灯的功率为故C错误；D.开关S2接通后，回路电流为车灯两端电压为车灯的功率为故D正确。故选D。6．图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置，装置中金属杠杆的一端接浮标（浮标与杠杆绝缘），另一端的触点P接滑动变阻器R，油量表由电压表改装而成。当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，下列说法正确的是（　　）A．电路中电流增大 B．两端电压增大C．整个电路消耗的功率减小 D．电源输出功率一定增大【答案】C【详解】A．当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，总电阻变大，电路中电流减小，故A错误；B．电路中电流减小，两端电压减小，故B错误；C．根据电路中电流减小，整个电路消耗的功率减小，故C正确；D．当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，若一开始外电阻大于电源内阻，油箱内油面上升过程中，外电阻增大，电源输出功率减小，故D错误。故选C。7．现有标有“110V  40W”的灯泡L1和标有“110V  100W”的灯泡L2及一只最大阻值为500Ω的滑动变阻器R，将它们接在220V的电路中，在如图所示的几种接法中，为了保证两个灯泡可以正常发光，且消耗功率最小的电路是（　　）A．   B．  C．   D．  【答案】C【详解】A．L1（110V  40W）和L2（110V  100W）的额定电压相同，由可知R1>R2由串联电路电流相等，两灯的电压不相等，可知图中L1、L2一定不会同时正常发光，故A错误；D．图中灯L2与滑动变阻器并联，总电阻小于L2的电阻，所以灯L2两端的电压小于灯L1两端的电压，图中L1、L2一定不会同时正常发光，故D错误；BC．并联电路电压相等特点可知图B中L1、L2可以相等，两灯可以正常发光；图C中L1与滑动变阻器并联，总电阻小于L1的阻值，可能与L2的阻值相等，但B中P总＝2（P1＋P2），C中所以所以消耗功率最小的电路是C图电路，故B错误，C正确。故选C。8．关于电动势，下列说法中正确的是（　　）A．电动势的大小是非静电力做功能力的反映B．电动势就是闭合电路中电源两端的电压C．电源提供的电能越多，电源的电动势越大D．当电路中通过1C电荷量时，电源消耗其他形式能的数值等于电源电动势的大小【答案】AD【详解】ACD．根据公式可知，电动势的大小是非静电力做功能力的反映，电源提供的电能越多，电源的电动势不一定越大，当电路中通过1C电荷量时，电源消耗其他形式能的数值等于电源电动势的大小。故AD正确，C错误；B．电动势就是闭合电路中内电路电压与外电路电压之和。故B错误。故选AD。9．如图所示是一火灾报警器的部分电路示意图。其中为热敏电阻。值班室的显示器为电路中的电流表，a、b之间接报警器。当所在处出现火情时，报警器两端的电压减小，并发出警报，以下说法正确的是（　　）A．热敏电阻的阻值减小B．热敏电阻的阻值增大C．电流表示数减小D．电流表示数增大【答案】AC【详解】AB．当所在处出现火情时，报警器两端的电压减小，电源内阻两端的电压增大，电路总电流增大，则电路总电阻减小，热敏电阻的阻值减小，故A正确，B错误；CD．报警器两端的电压减小，电源内阻两端的电压增大，总电流增大，电阻两端的电压增大，则热敏电阻两端的电压减小，通过电阻的电流减小，电流表示数减小，故C正确，D错误。故选AC。10．如图所示，电源、开关和灯泡组成串联电路，A、B、C为电路中的三个检测点。闭合开关灯泡不会发光，原因是以下三种情况中的一种造成的：（1） 电源故障；（2） 开关接触不良；（3）灯泡和灯座接触不良。小明同学为了查找故障原因，用多用电表直流电压挡检测，且黑表笔始终接在A点。以下判断正确的是（　　）A．断开开关，红表笔接B点，若电表示数接近电源电动势，则电源正常；若电表无示数，则电源有故障B．电源正常，闭合开关，红表笔接 C 点，若电表无示数，则灯泡和灯座接触不良C．电源正常，闭合开关，红表笔接 C 点，若电表无示数，则开关接触不良D．电源正常，闭合开关，红表笔接 C 点，若电表有示数，则灯泡和灯座接触不良【答案】ACD【详解】A．断开开关，红表笔接B点，若电表示数接近电源电动势，可知电压表与电源接通，则电源正常；若电表无示数，则电源有故障，故A正确；BC．电源正常，闭合开关，红表笔接 C 点，若电表无示数，可知电压表与电源没有接通，则开关接触不良，故B错误，C正确；D．电源正常，闭合开关，红表笔接 C 点，若电表有示数，可知电压表与电源接通，则开关正常，灯泡和灯座接触不良，故D正确。故选ACD。11．如图1所示，电源电动势E、内阻r恒定，定值电阻，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω。闭合S，当滑动变阻器的滑片由a滑至b时，R上消耗的功率P随接入电路电阻的变化关系如图2所示，则（　　）A．电动势B．内阻C．时，R一定为3ΩD．时，R可能为12Ω【答案】BD【详解】AB．将看成电源内阻的一部分，当滑动变阻器R的阻值等于等效电源的内阻时，R上消耗的功率最大，即解得内阻R上消耗的最大功率为解得电动势故A错误，B正确；CD．当时，则解得或故C错误，D正确。故选BD。12．图是某地一风力发电机，它的叶片转动时可形成直径为40m的圆面。若该地区的风速是5.0m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能，则（　　）A．每秒冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积约为B．每秒冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积约为C．此风力发电机发电的功率约为D．此风力发电机发电的功率约为【答案】AC【详解】AB．每秒冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积约为故A正确，B错误；CD．每秒内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能约为依题意可知此风力发电机的功率约为故C正确，D错误。故选AC。第II卷（非选择题 共52分）二、实验题（满分14分）13．某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了如下器材：待测干电池，电流表（量程，内阻约）；电流表（量程，内阻约）；电压表（量程，内阻约）；滑动变阻器（最大阻值），开关，导线若干。(1)电流表应选 （填“”或“”）。请用实线代替导线，在图甲中补全实物图 。(2)闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到最 端（填“左”或“右”）。(3)该同学按照图甲所示的电路进行实验，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U−I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是 。A．电压表分流 B．干电池内阻较小C．滑动变阻器最大阻值较小 D．电流表内阻较小(4)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该同学利用实验室提供的一个定值电阻就解决了问题。并重新连接电路进行实验，并绘制U−I图像，如图丙所示，根据图像可知该干电池电动势 V，内阻 。【答案】(1) (2)右(3)B(4) 1.4 【详解】（1）[1]电路中电流不超过0.6A，则电流表应选。[2]在图甲中补全实物图如图（2）闭合开关前，滑动变阻器阻值应该调到最大，即滑片应滑到最右端。（3）电压表示数的变化范围比较小，说明U-I图像的斜率较小，即出现该现象的主要原因是电池的内阻较小，故选B。（4）[1][2]根据可知该干电池电动势V内阻14．某同学用普通的干电池（电动势，内阻r=2Ω）、直流电流表（量程，内阻）、定值电阻和电阻箱等组装成一个简单的欧姆表，电路如图所示，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“”和“”两种倍率。(1)图中的端应与 （选填“红”或“黑”）表笔连接。(2)当开关断开时，将两表笔短接，调节电阻箱，使电流表达到满偏，此时 ，欧姆表的倍率是 （填“”或“”。(3)闭合开关，调节电阻箱，当 时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱使电流表再次满偏，此时就改装成了另一倍率的欧姆表。(4)欧姆表使用一段时间后，电池的电动势变为，内阻变为，但此表仍能进行欧姆调零。若用此表规范操作，测量某待测电阻得到的测量值为，则该电阻的真实值为 。【答案】(1)黑(2) 148 (3)150(4)144【详解】（1）由“红入黑出”可知，端应与黑表笔连接。（2）[1]由闭合电路的欧姆定律得上式代入数据得[2]开关断开与闭合时相比较断开时欧姆表的内阻大，即中值电阻大，所以开关断开时欧姆表的倍率是“”。（3）设开关闭合时电阻箱的电阻变为，开关断开时欧姆表的倍率是“”，欧姆表的内阻大小为因为开关闭合时欧姆表的倍率是“”，而欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻，所以此种情况欧姆表的内阻为。由题意及闭合电路欧姆定律得，综合以上两式可得（4）结合上一小问可知待测电阻得到的测量值为时，刚好电流表指针在中值电阻处，实际的外电路电阻应等于此时欧姆表的内阻，进行欧姆调零时，不变，设电阻箱阻值变为，，。由闭合电路欧姆定律得将数据代入上式解得欧姆表内阻因为此时刚好是中值电阻，所以所测电阻刚好等于内阻，真实值大小为。三、计算题（满分38分，其中15题8分，16题8分，17题10分，18题12分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）15．如图所示，电源的电动势E为3V，内阻r为1Ω，定值电阻R1为1Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为4Ω，求：（1）滑动变阻器R2接入电路的阻值为0时，R1两端的电压；（2）滑动变阻器R2接入电路的电阻为1Ω时，通电1min电阻R1上产生的热量。【答案】（1）1.5V；（2）60J【详解】（1）滑动变阻器R2接入电路的阻值为0时，根据闭合电路欧姆定律有此时R1两端的电压解得（2）滑动变阻器R2接入电路的电阻为1Ω时，根据闭合电路欧姆定律有解得根据焦耳定律有解得16．如图所示的电路中，闭合、断开的情况下，电流表的示数为10A，、均闭合的情况下，电流表的示数为70A，电源的电动势为13V，内阻为。若电流表的内阻不计，且灯丝电阻不变，求：（1）灯L的电阻；（2）、均闭合时电动机M的总功率。【答案】（1）；（2）390W【详解】（1）闭合、断开的情况下，电流表的示数为10A，由闭合电路欧姆定律可得代入数据解得（2）、均闭合的情况下，由闭合电路欧姆定律，可得路端电压为灯泡的电流为电动机的电流为电动机M的总功率为17．如图所示，电流表和电压表均为理想电表，电容器的电容C=6μF，定值电阻R1=3Ω，R2=5Ω，电源电动势E=6V，内阻未知，开关S闭合一段时间后，电流表的读数为0.6A，求：（1）电源内阻r；（2）电压表的示数；（3）将开关S断开，通过R2的电荷量。【答案】（1）；（2）4.8V；（3）1.8×10－5C【详解】（1）开关闭合一段时间后，电容器相当于断路，由闭合电路欧姆定律知代入数据得（2）电压表的示数U=I（R1+R2）=4.8V（3）开关闭合一段时间后，R2两端的电压为此时电容器上电荷量Q＝CU2＝1.8×10－5C断开开关S后，电荷量Q经R2释放，所以将开关S断开，通过R2的电荷量Q＝1.8×10－5C。18．如图甲所示电路中，R1为滑动变阻器，R2、R3均为定值电阻，且R2＝135 Ω，R3阻值未知。当滑动变阻器的滑片P从右端滑至左端时，测得电源的路端电压随流过电源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对应的U、I值。求：（1）电源的电动势E和内阻r；（2）滑动变阻器的最大阻值；（3）当输出功率最大时滑动变阻器的阻值（保留两位有效数字）。【答案】（1）6.0V，12Ω；（2）67.5Ω；（3）9.6Ω【详解】（1）题图乙中BA延长，交U轴于6.0 V处，所以电源的电动势为E＝6.0 V由U-I图像斜率绝对值表示电源的内阻可知（2）当P位于R1的右端时，对应题图乙中的B点，只有电阻R3接入电路，由题图乙可知U3＝1.2 V，I3＝0.40 A则定值电阻R3的阻值为当P位于R1的左端时，对应题图乙中的A点，由题图乙可知，路端电压UA＝4.8 V，IA＝0.10 A由欧姆定律得解得R1＝67.5 Ω（3）当R1的滑片从最右端滑到左端时，外电路总电阻从小于电源内阻r逐渐大于r，由电源的输出功率当外电路总电阻和内阻相等时，电源输出功率最大，则有解得R1′≈9.6 Ω额定容量54L最高水温75℃额定功率1200 W额定压强0.7MPa额定电压220V电器类别Ⅰ类