人教版（2019）高中物理必修第三册 第十二章 电能 能量守恒定律 单元测试 （原卷＋解析卷）

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第十二章《电能 能量守恒定律》单元测试班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28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．下列关于电动势和电流的说法正确的是（　　）A．电流总是由电源正极流向电源负极B．无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变C．电源短路时，路端电压为零，电路电流也为零D．电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多【答案】B【详解】A．在电源的外部，电流方向总是从电源正极流向电源负极；在电源的内部，电流方向总是从电源负极流向电源正极，故A错误；B．电动势与外电路的结构无关，无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变，故B正确；C．电源短路时，路端电压为零，电路中的电流较大，不为零，故C错误；D．根据W=EIt可知，电源的电动势越大，电源所能提供的电能不一定就越多，还和时间及电流有关，故D错误。故选B。2．节约用电不仅可以减少能源消耗，缓解能源紧张问题，还可以减少环境污染。下列做法属于节约用电的是（　　）A．让长期不用的家电处于待机状态B．将热的食物直接放进冰箱C．夏季将空调温度设置尽量调低D．尽量减少冰箱门开关次数及敞门时间【答案】D【详解】A．让长期不用的家电处于待机状态，这种做法属于浪费电能，故A错误；B．将热的食物直接放进冰箱，这种做法属于浪费电能，故B错误；C．夏季将空调温度设置尽量调低，这种做法属于浪费电能，故C错误；D．尽量减少冰箱门开关次数及敞门时间，这种做法属于节约用电，故D正确。故选D。3．某户家庭安装了一台风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为的圆面，风向与叶片转动的圆面垂直，假设这个风力发电机能将此圆内的空气动能转化为电能。已知空气的密度为1.2，当风速是时，此发电机的功率约为（    ）  A． B． C． D．【答案】C【详解】设单位时间内圆面内空气的质量为，动能为，有解得故选C。4．某学习小组利用如图甲所示的实验电路测量一节干电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出图线如图乙所示。下列说法正确的是（　　）A．电池内阻的测量值为 B．外电路发生短路时的电流为0.40AC．电池电动势和内阻的测量值均偏小 D．电池电动势的测量值准确，内阻的测量值偏大【答案】C【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律有由图像可知，电动势测量值为V电源内阻外电路发生短路时的电流为A故AB错误；CD．由图甲所示电路图可知，相对于电源来说，电流表采用了外接法，由于电压表的分流，使电流表所测电流小于流过电源的电流；实验误差来源于电压表的分流，电动势和内阻测量值和真实值之间的关系为电源电动势与内阻测量值都小于真实值，故C正确，D错误。故选C。5．如图所示，，为最大阻值是的滑动变阻器，E为电源电动势，电源内阻，下列说法正确的是（    ）A．，电源的输出功率最大 B．时，消耗的功率最大C．时，电源的效率最高 D．时，电源的输出功率最小【答案】B【详解】AD．当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大，由于所以时，电源输出功率最大，当外电阻与内阻相差越大，电源的输出功率越小，当滑动变阻器接入电路中的电阻为5时，电源的输出功率最小，故AD错误；B．将R等效到电源的内部，R0上的功率等于等效电源的输出功率，当外电阻等于内阻时，即时，等效电源的输出功率最大，即上的功率最大，故B正确；C．当时，外电阻最大，路端电压最大，由知电源的效率最大，故C错误；故选B。6．如图所示是某同学设计的监测河水流速变化的装置原理图．机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动，电源电压保持不变，电流表量程为,电压表量程为,定值电阻阻值为，滑动变阻器的规格为“”．闭合开关S，随着水流速度的改变，下列说法正确的是（    ）①当水流速度增大时，电压表与电流表的示数之比变大②当水流速度增大时，电流表的示数变大③滑动变阻器允许接入电路的取值范围为④电阻的电功率的变化范围为A．①②④ B．①④ C．②③④ D．②④【答案】D【详解】由图知，定值电阻R1与变阻器R2串联，电压表测变阻器R2的电压，电流表测电路的电流；①②流体的压强跟流速有关，流速越大的位置，压强越小，当水流速度增大时，机翼状的探头上下表面受到的压强不同，下表面受到的压强大于上表面受到的压强，R2的滑片上移，接入电路的阻值减小，由变形可知，电压表与电流表的示数之比等于R2接入电路中的阻值，则其比值变小；根据可知，电流表示数变大，故①错误，故②正确；③④当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流A=0.8A因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，所以，电路中的最大电流为0.6A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，为此时电阻R1的电功率最大，为W当电压表的示数最大为3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，R1的功率最小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，此时R1的电压V则电路中最小的电流A则滑动变阻器接入电路中的最大阻值所以，滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2.5～10，故③错误；电阻R1的最小功率W所以，电阻R1的电功率的变化范围为0.54W∼2.16W，故④正确。综上可知，②④正确。故选D。7．图甲是某型号热敏电阻的阻值随温度t变化的图像（已做近似处理）．图乙是用做测温探头的某热敏电阻温度计的电路图，其中电源电压可在之间调节，为的定值电阻．该电路工作原理是：将放入待测温度处，闭合开关，调节电源电压，使电路中电流保持不变，可直接从温度计表盘上得出待测温度．下列说法正确的是（    ）A．温度计表盘上显示时，电源电压为B．该热敏电阻温度计的测温范围为C．该电路允许接入的阻值范围为D．该电路中工作时功率范围为【答案】B【详解】A．温度计表盘上显示时，的阻值为280，根据欧姆定律有解得V故A错误；BC．当电源电压为1.2V时，电阻最大，有当电源电压为0.6V时，电阻最小，有根据数学方法可知热敏电阻的阻值随温度t变化的关系式为代入数据可知该热敏电阻温度计的测温范围为，故B正确，C错误；D．根据电功率的计算公式可知，该电路中工作时功率范围为，故D错误；故选B。多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）8．如图所示，图像法是利用图像这种特殊且形象的工具，表达各科学量之间存在的内在关系或规律的方法。下列关于图像的解释，正确的是（　　）A．甲图是某物体的熔化图像，其中B、C两点内能不相等B．乙图是电阻和通电时间一定时，电热Q与电流I的关系图C．丙图说明，当电阻一定时，电压与电流成正比D．丁图表示物体由静止下落过程中，重力对物体做功与时间的关系【答案】AD【详解】A．甲图是某物体的熔化图像，物体不断吸收热量，则其中BC两点内能不相等，A正确；B．由焦耳热公式知得，当电阻和通电时间一定时，电热Q与电流成正比，则电热Q与电流的图像是一条过原点直线，B错误；C．丙图说明，当电阻一定时，电流与电压成正比，C错误；D．丁图表示物体由静止下落过程中，物体做加速运动，由得，重力对物体做功与时间的关系为抛物线的一部分，D正确；故选AD。9．如图甲所示，R为电阻箱（0～99.9 Ω），置于阻值最大位置，Rx为未知电阻。（1）断开K2，闭合K1，逐渐减小电阻箱的阻值，得到多组R、I值，并依据R、I值作出了如图乙所示的R-图线。（2）断开K2，闭合K1，当R调至某一位置时，电流表的示数I1=1.0 A；保持电阻箱的位置不变，断开K1，闭合K2，此时电流表的示数为I2=0.8A．根据以上数据可知（　　）A．电源电动势为3.0 VB．电源内阻为0.5 ΩC．Rx的阻值为0.5 ΩD．K1断开、K2闭合时，随着R的减小，电源输出功率减小【答案】BC【详解】A．根据闭合电路欧姆定律得则图象的斜率由数学知识求得电源的电动势选项A错误；B．轴截距的绝对值等于内阻，即选项B正确；C．断开，闭合时，有断开，闭合时，有所以选项C正确；D．因，所以电路中的外电阻大于内电阻，随着的减小，电源输出功率将增大，时，电源输出功率最大，选项D错误。故选BC。10．如图所示，灯泡L标有“4V 8W”字样，滑动变阻器标有“12Ω 1A”字样，定值电阻的阻值为8Ω。当只闭合开关S、时，通电10s电路中电流所做的功为25J，此时电流表的示数为I，电压表的示数为U，灯泡的实际功率为；当只闭合开关S、时，定值电阻消耗的最小功率为，此时接入电路的电阻值为R。忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　）A．灯泡L的电阻 B．，C．， D．【答案】ABD【详解】A．当只闭合开关S、时，定值电阻和灯泡串联，电流表测量电路电流，电压表测量定值电阻和灯泡的总电压，即电源电压，忽略温度对灯丝电阻的影响，由灯泡的电阻为代入得A正确；B．当只闭合开关S、时，电路中的总电阻为代入得由电功结合欧姆定律可得化简可得电源电压为由欧姆定律知，电路中的电流为代入得B正确；C．由欧姆定律知，灯泡两端的电压为代入得灯泡的实际功率为代入得C错误；D．当只闭合开关S、时，定值电阻和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量定值电阻和滑动变阻器的总电压；由知，当滑动变阻器接入电路阻值R最大为时，定值电阻消耗的最小功率，此时电路中的总电阻为代入得由欧姆定律知，此时，电路中的电流为代入得定值电阻两端的电压为代入得定值电阻消耗的最小功率为代入得比较可得D正确；故选ABD。三、非选择题（本题共5小题，共54分。请按题目要求作答）11．（8分）某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下：电压表（量程，内阻约为）；电流表（量程，内阻约为）；电阻箱（阻值）；干电池一节、开关一个和导线若干。(1)根据图（a），完成图（b）中的实物图连线 。(2)调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值、相应的电流表示数和电压表示数。根据记录数据作出的图像如图（c）所示，则这一节干电池的电动势为 V（保留3位有效数字）、内阻为 （保留2位有效数字）。(3)本实验中干电池内阻的测量值与真实值相比 （填“偏大”或“偏小”）。【答案】(1)见解析(2) 1.58 0.64（0.56-0.66范围内都可以）(3)偏小【详解】（1）实物连线如图（2）[1][2]由电路结合闭合电路的欧姆定律可得U=E−Ir由图像可知E=1.58V内阻（3）由于电压表内阻不是无穷大，则实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值，即实验中测得的电池内阻偏小。12．（8分）某同学是一名骑行爱好者，为了夜间骑行安全，他网购了一个太阳能车尾灯，如图甲所示，好奇心驱使他将太阳能尾灯拆开，发现其内部有一组光伏板，该同学想测量该光伏板的电动势（约为5V）和内阻，于是他从实验室借到了以下器材：电压表V（量程为0～3V，内阻为3kΩ）；毫安表A（量程为0～100mA，内阻约为5Ω）；滑动变阻器R1（阻值范围为0～500Ω）；滑动变阻器R2（阻值范围为0～5Ω）；定值电阻R01=4kΩ；定值电阻R02=12kΩ；开关、导线若干.(1)该同学设计了如图乙所示的电路，为了电路安全，滑动变阻器应选 （选填“R1”或“R2”）；为了精确测量电路电压，与电压表V串联的定值电阻应选 （选填“R01”或“R02”）.(2)正确选择实验器材后，给光伏板一定的光照进行实验，将电压表的读数记为U，毫安表的读数记为I，通过改变滑动变阻器的阻值，测得多组U、I值，根据记录的实验数据作出U-I图像如图丙所示，通过图像可得光伏板的电动势E= V，图中线性段（0～40mA范围内的图像可视为直线）时光伏板的内阻r= Ω.（结果均保留两位有效数字）【答案】(1) R1 R01(2) 4.9 18【详解】（1）[1][2]电路允许的最大电流100mA，则最小总电阻为内阻约为，则滑动变阻器选择R1；电压表量程为3V，则可用定值电阻R01=4kΩ与电压表串联可改装为量程为（2）[1][2]由闭合电路的欧姆定律由上式可知，图像的斜率和纵截距的绝对值分别为解得E=4.9Vr=18Ω13．（10分）小明家新买的一辆汽车，具有后视镜加热功能（如图甲）。他查询资料，了解到加热电路简化图如图乙所示，S为挡位切换开关，根据气温、雨水情况可切换高温、低温和关三个挡位，高温挡功率为12W，低温挡功率为9W。电源电压恒为12V，和均为阻值不变的电热丝。求：(1)当后视镜处于高温挡时，通过电路的电流；(2)电热丝的阻值；(3)当后视镜处于低温挡时，工作5min电热丝产生的热量。【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）当后视镜处于高温挡时，通过电路的电流为（2）当开关S接“2”时，只有R1接入电路，此时电路中电阻最小，由可知，此时为高温挡，电热丝R1的阻值为（3）当开关 S 接“1”时，R1、R2串联接入电路，此时电路中电阻最大，由可知，为低温挡，此时电路的电流为电路的总电阻为R2的阻值为工作5min电热丝R2产生的热量为14．（12分）图1是可自动调节亮度台灯的电路图。灯泡标有“48V24W”字样，R1为光敏电阻。其阻值随光照强度的变化如图2所示。滑动变阻器R2最大阻值为60Ω。当光照强度为E1时，R2连入电路的阻值为24Ω时，灯正常发光（不计温度对灯丝电阻的影响）。求：(1)灯泡正常发光5分钟消耗的电能；(2)电源电压；(3)光照强度在E1～E2之间，通过调节R2灯泡实际功率的变化范围。（灯泡两端的电压不能超过额定电压）【答案】(1)7200J(2)72V(3)【详解】（1）灯泡正常发光5分钟消耗的电能为（2）灯正常发光时的电流为 电源电压为（3）灯泡的电阻为光照强度在E2时，R1的阻值为84Ω，此时，R1+R2的最大值为 此时灯泡的电流最小 灯泡的最小功率为 灯泡实际功率的变化范围15．（16分）如图甲所示，直流电源电压U恒定，电阻为，为。闭合开关S，理想电压表的示数为。（1）求通过的电流。（2）求电源电压U。（3）如图乙所示，将图甲电路中的和电压表替换为两极板水平放置的平行板电容器，两板间距，A、B为板间的两位置，其连线与水平方向的夹角。闭合开关S，待电容器充电完毕后，一带电液滴以的初速度，从A处以垂直于连线方向斜向上飞出，恰好经过B处，此运动过程中未与上极板相碰。已知带电液滴所受电场力方向竖直向下，其质量、电荷量。不计空气阻力，板间的电场可视为匀强电场，重力加速度大小g取。求A、B间的距离。（结果可用分式表示）【答案】（1）2A；（2）1500V；（3）【详解】（1）通过R1和R2的电流相等，则（2）电源电压 （3）两板间场强为液滴的加速度为则垂直AB方向沿AB方向解得