人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律综合与测试精品同步练习题

12.5 本章复习提升

1．一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则（　　）

A．电动机消耗的总功率为 B．电动机消耗的热功率为

C．电源的输出功率为 D．电源的效率为

【答案】D

【详解】A．电动机消耗的总功率为故A错误；B．由于电动机不为纯电阻器件，因此无法直接使用纯电阻热功率公式来计算电动机的热功率，电动机消耗的正确热功率表达式为故B错误；

C．电源的输出功率等于电动机的输入功率，得故C错误；D．电源的效率为

解得故D正确。故选D。

2．如图所示，将一个小电动机接在电路中。正常工作和将电动机短时间卡住时，测得电动机两端的电压和流过电动机的电流如下表所示。下列说法正确的是（　　）

A．电动机线圈电阻为120Ω

B．正常工作时，电动机消耗的电功率P1=0.3W

C．正常工作时，电动机发热的功率P2=1.8W

D．正常工作时，电动机对外做功的功率P3=1.5W

【答案】B

【详解】．当扇叶被卡住，电动机不转、为纯电阻电路，根据欧姆定律可知故A错误；B．正常工作时，电动机消耗的电功率故B正确；C．正常工作时，电动机发热的功率故C错误；D．正常工作时，电动机对外做功的功率故D错误；故选B。

3．国庆期间小明去逛超市，遇促销打折买了一个电吹风，电吹风的使用说明书上给出了如表所示的参数及图示电路图。下列说法正确的是（　　）

A．该电吹风发热电阻R的阻值约为64.5Ω

B．该电吹风电动机M的内阻为193.6Ω

C．当开关S1断开、S2闭合时，电吹风吹热风

D．当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J

【答案】A

【详解】A．由表格可知发热电阻的功率PR=P-PM=1000W-250W=750W发热电阻R与电动机是并联关系，电压都是U=220V，则有故A正确；B．电动机正常工作过程为非纯电阻，则故B错误；C．由图可知当开关S1断开、S2闭合时，发热电阻断路，电动机工作，故吹冷风，故C错误；D．当开关S1、S2均闭合时，电动机正常工作，功率仍然为250 W，故电动机每秒钟消耗的电能为W=Pt=250×1J=250J故D错误。故选A。

4．在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列说法正确的是（　　）

A．不变，变大

B．变大，不变

C．变大，变大

D．

【答案】B

【详解】A．由欧姆定律故当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，、均不变，A错误；

B．由变大，由闭合电路欧姆定律得则有不变，B正确；C．由

变大，由闭合电路欧姆定律得则有不变，C错误；D．滑片P向下滑动，阻值增大，增大， 及电源内阻上分得的电压减小，得D错误。故选B。

5．如图1所示，为定值电阻，为滑动变阻器（最大阻值），现闭合电路中的开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最左端滑到最右端的过程中，由电表的测量数据得到U-I图线如图2所示（电表均为理想电表）。则下列说法正确的是（　　）

A．电源电动势为4V B．电源内电阻的阻值为

C．电源的最大输出功率为1.8W D．滑动变阻器的最大功率为1.2W

【答案】C

【详解】AB．当滑片左移时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，而R1两端的电压增大，故乙表示是V1示数的变化，甲表示V2示数的变化。由图可知

图乙的斜率表示定值电阻的阻值，即图甲斜率的绝对值为

可得将题图2中甲图象延长如图所示，纵坐标的截距表示电源电动势，则故AB错误；C．设外电阻为R外，电源的输出功率为根据数学知识可得时分母最小，电源的输出功率最大，此时有；所以当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大。故当外阻等于5Ω时，电源的输出功率最大，电源的最大输出功率故C正确；D．将R1视为电源内电阻，由C的分析可知，当时，滑动变阻器消耗的功率最大，则滑动变阻器消耗的总功率故D错误；故选C。

6．图甲为某一小灯泡的U—I图线，现将两盏这样的小灯泡并联后再与一个4Ω的定值电阻R串联，接在内阻r为1Ω、电动势E为3V的电源两端，如图乙所示。则通过每盏小灯泡的电流I和每盏小灯泡的电功率P分别约为（   ）

A．I ≈ 0.2A，P ≈ 0.6W B．I ≈ 0.3A，P ≈ 0.6W

C．I ≈ 0.2A，P ≈ 0.2W D．I ≈ 0.3A，P ≈ 0.4W

【答案】C

【详解】设每盏小灯泡的电压为U，通过的电流为I，则通过整个电路的电流为2I，根据闭合电路的欧姆定律有E = U＋2I(R＋r）即U、I还应满足U = 3－10I在小灯泡的U—I图像中作出对应的函数图线，如图所示

则两个图线的交点即为小灯泡在电路中的工作点，所以通过小灯泡的电流I ≈ 0.2A，对应灯泡两端的电压U ≈ 1V，每盏小灯泡的功率P ≈ 0.2W。故选C。

7．(多选)交警使用的某型号酒精测试仪工作原理如图所示，传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（　　）

A．电压表的示数变大，电流表的示数变小

B．电压表的示数变小，电流表的示数变大

C．酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大

D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变

【答案】BD

【详解】AB．由于传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，而酒驾驾驶员吹气时，酒精气体浓度变大，R变小，由闭合电路的欧姆定律可知I＝U＝E－I（R0＋r）可知电流表示数变大，电压表示数变小，故A错误，B正确；C．电源的输出功率与外电阻R外的关系图像如图所示

由图可知，当R外＝r时电源的输出功率最大，而酒精气体浓度增大导致R＋R0减小，若开始时R＋R0>r则随着R减小，电源的输出功率增大，若开始时R＋R0<r则随着R减小，电源的输出功率减小，故C错误；D．把R0等效为电源内阻的一部分，则||＝r＋R0故无论R怎么变，电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，故D正确。故选BD。

8．（多选）小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的I—U图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是（　　）

A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小

B．对应P点，小灯泡的电阻为

C．对应P点，小灯泡的电阻为

D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围“面积”

【答案】BD

【详解】A．I-U图线中各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，由题可知斜率减小，说明随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，故A错误；BC．根据电阻的定义可知，对应P点的电压为U1，电流为I2，则小灯泡的电阻为，而R不等于切线斜率，故B正确，C错误；D．根据功率表达式，则有小灯泡功率为图中矩形PQOM所围“面积”的数值，故D正确；故选BD。

9．（多选）如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，当滑动变阻器R2滑片向右滑动后，理想电流表A1、A2的示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2，理想电压表示数变化量的绝对值为ΔU。下列说法中正确的是（　　）

A．电压表V的示数减小

B．电流表A2的示数变小

C．ΔU与ΔI1比值一定小于电源内阻r

D．ΔI1<ΔI2

【答案】BC

【详解】B．当滑动变阻器滑片向右滑动后，滑动变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则总电流减小，所以电流表A2的示数减小，故B项正确；A．总电流减小，路端电压增大，即电压表V的示数增大，故A项错误；D．根据并联电路的电流规律有I2＝I1＋IA2的示数I2变小，通过定值电阻R1的电流I增大，则A1的示数I1变小，所以ΔI1一定大于ΔI2，故D项错误；C．电压表测量路端电压，根据闭合电路欧姆定律U＝E－I2r可知＝r而ΔI1大于ΔI2，所以<r故C项正确；故选BC。

10．（多选）如图所示的电路中，电源电动势、内阻，定值电阻、，滑动变阻器R的调节范围为0~10，忽略导线的电阻。下列说法正确的是（　　）

A．定值电阻消耗的最大功率为4.5W

B．滑片P位于正中央时定值电阻消耗的功率最大

C．电源的最大输出功率为6W

D．当时，电源的输出功率最大

【答案】AC

【详解】A．定值电阻消耗的功率为当电路中的电流最大时定值电阻消耗的功率最大，当滑动变阻器的滑片P在最右端时电路的电阻最小，电流最大，由闭合电路欧姆定律得定值电阻消耗的最大功率为故A正确；B．定值电阻消耗的功率为，显然定值电阻两端的电压越大，消耗的电功率越大，由电路可知当滑片P位于最左端时，两端的电压最大，电功率最大，故B错误；CD．当外电路的总电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，此时滑动变阻器与定值电阻并联的总电阻应为，即解得电源的最大输出功率为

故D错误，C正确。故选AC。

11．（多选）在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，V、A、V1、V2四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用U、I、U1、U2表示，下列判断正确的是（　　）

A．I减小，U1增大

B．I减小，U2增大

C．电压表V2的示数变化量与电流表A示数变化量之比的绝对值不变

D．电压表V示数的变化量与电流表A示数变化量之比的绝对值变大

【答案】BC

【详解】AB．当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，R2变大，外电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律可知，总电流I变小，路端电压U变大，R1的电压减小，R2的电压增大，故A错误，B正确；C．电阻R2是变化的，无法直接分析的变化，但对电源及定值电阻R1，有

所以保持不变，故C正确；D．同理，对电源有所以也不变，故D错误。故选BC。

12．如图所示，电源电动势E=3V，小灯泡L的规格为“2V　0.4W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R=4Ω 时，小灯泡L正常发光。现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，则电源内阻为___________Ω，电动机正常工作电压为___________V，电源效率约为___________。（最后1空保留3位有效数字）

【答案】     1     0.8     93.3%

【详解】[1]小灯泡正常工作时的电阻和电流分别为当开关S接1时，根据闭合电路欧姆定律有解得[2]设电动机正常工作电压为UM，当开关S接2时，根据闭合电路欧姆定律有解得[3]电源效率为

13．指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。

（1）用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图所示。

①若所选挡位为直流50 mA挡，则示数为________mA。

②若所选挡位为电阻×10 Ω挡，则示数为________ Ω。

（2）用表盘如图所示的多用电表正确测量了一个约15 Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约2kΩ的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必需的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤的序号：____________________。

A．将红表笔和黑表笔接触  

B．把选择开关旋转到“×100”位置

C．把选择开关旋转到“×1k”位置  

D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点

（3）某小组同学们发现欧姆表的表盘刻度线不均匀，分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值Rx的关系，他们分别画出了如图所示的几种图像，其中可能正确的是________（选填选项下面的字母）。

A．        B．

C．        D．

【答案】     21.0     190     BAD     AC##CA

【详解】（1）①[1]量程为50 mA，最小分度值为1 mA，所以该示数应读为21.0 mA。②[2]表盘读数为19，又欧姆挡倍率为“×10 Ω”，所以读数为190 Ω。（2）[3]使用欧姆挡测量电阻时要尽量使指针落在表盘中间区域，即示数“15”附近，所以挡位应选择“×100”挡，而且每次更换欧姆表挡位都要重新进行欧姆调零，所以步骤序号为BAD。（3）[4]AB．设欧姆表内的电池电动势为E，内阻为r，表头的内阻与电调零电阻的和为Rg，根据欧姆表的工作原理，则有取倒数则有可知是线性函数，当Rx=0时，且有最小值，随Rx的增大而增大，因此A正确，B错误；CD．由

可知的图像是双曲线的一条，且I随Rx的增大而减小，因此C正确，D错误。故选AC。

14．某小组用下图所示电路，测量定值电阻R0的阻值、理想直流电源（内阻为零）的电动势E和电流表A的内阻。实验器材有：待测直流电源E（内阻为零），待测定值电阻R0，待测电流表A（量程为0~0.6A），电阻箱R（阻值范围0~99.9Ω），开关S1和S2，导线若干。

（1）先测定值电阻R0的阻值。先闭合S1和S2，调节电阻箱，读出其示数R1和对应的电流表示数I，然后断开S2，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I，读出此时电阻箱的示数R2，则R0阻值为___________。

（2）通过上述操作，测得定值电阻R0=6.5Ω，继续测电源的电动势E和电流表内阻RA。闭合S1，断开S2，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，根据记录的数据，作出-R图像如题图2所示。由图像可得该电源的电动势E=___________V，电流表内阻RA=___________Ω。（保留两位有效数字）

（3）忽略实验中的偶然误差，用以上实验方法测出的电源电动势E与其真实值相比___________（填“偏大”“偏小”或“相等”），电流表内阻RA的测量值与其真实值相比___________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。

【答案】     R1-R2     4.0     1.5     相等     相等

【详解】（1）[1]由题知R0+R2=R1R0=R1-R2（2）[2][3]由得解得E=4.0V（3）[4][5]由（2）知，本实验没有系统误差，用以上实验方法测出的电源电动势E与其真实值相比相等，电流表内阻RA的测量值与其真实值相比相等。

15．某同学利用如图（a）所示的电路测量干电池的电动势E与内阻r，电流表的内阻为0.5Ω，实验时改变电阻箱的阻值R，记录电流表的相应示数，相关数值在表中给出：

（1）根据电路图（a）在实物图（b）中相应位置完成实物图连线_________ ；

（2）根据所给实验数据，在图（c）的坐标纸上画出R﹣图线_________ ；

（3）由R﹣图线可得E=___________V，r=___________Ω（结果均保留1位小数）。

【答案】               3.1     1.5Ω（1.3Ω~1.7Ω均可）

【详解】（1）[1]根据电路图连接实物图如图1所示：

（2）[2]根据“描点法”作出的图像如图2所示：

（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律可得解得所以图像的斜率即为电源电动势图像与纵坐标的截距为解得

16．如图甲所示，电源电压保持不变，为定值电阻，R为滑动变阻器。当滑片P由滑动变阻器b端移动到a端的过程中，分别测出几组对应的电压值和电流值，通过计算得出滑动变阻器对应的电功率P，并画出滑动变阻器的电功率P和电流I的关系图像，如图乙所示。求：

（1）滑动变阻器的最大阻值；

（2）的阻值和电源电压；

（3）整个电路消耗的最小电功率和最大电功率之比。

【答案】（1）50Ω；（2）10Ω，12V；（3）1∶6

【详解】（1）由乙图可知，当滑片P在b端时，电路中的电流最小，且，，由

可知，滑动变阻器的最大阻值为

（2）由乙图可知，当滑片P在某点c处时，电路中的电流，，所以滑动变阻器连入电路的阻值为

当滑片P在b端时，电源电压为

当滑片P在c点时，电源电压为

可得，电阻的阻值为

电源电压为

。

（3）当滑片P在b端时，电路消耗的电功率最小，则

当滑片P在a端时，电路消耗的电功率最大，则

电路消耗的最小电功率与最大电功率之比为

或电路消耗的最小电功率与最大电功率之比为

17．小型直流电动机（其线圈内阻为）与规格为“”的小灯泡并联，再与阻值为的电阻串联，然后接至的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：

（1）流过电阻R的电流；

（2）电动机的发热功率；

（3）如果在正常工作时，转子突然被卡住，求此时电动机中的电流。（不考虑温度对各电阻的影响，保留两位有效数字）

【答案】（1）；（2）；（3）

【详解】（1）加在电阻R两端的电压为

因此流过电阻R的电流为

（2）根据

可知流过灯泡的电流为

因此流过电机的电流为

电动机的发热功率为

（3）灯泡的电阻为

转子突然被卡住后，整个回路为纯电阻电路，总电阻为

解得

整个回路的总电流为

因此流过电动机的电流为