第12章 感知高考-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理必修第三册同步练习（人教版2019）

第十二章 电能 能量守恒定律 练 1. （ 2022 ·江苏卷） 如图所示， 电路中灯泡均 正常发光， 阻值分别为 R 1 =2 Ω ， R 2 =3 Ω ， R 3 =2 Ω ， R 4 =4 Ω ， 电源电动势 E=12 V ， 内阻不计， 四个灯泡中消耗功率最大的 是 （ ） A． R 1 B． R 2 C． R 3 D． R 4 2. （ 2022 ·浙江卷 ） 某节水喷灌系统 如图所示， 水以 v 0 ＝15 m/s 的速度 水平喷出， 每秒 喷出水的质量为 2.0 kg 。 喷 出 的 水是从井下抽取 的， 喷口离水面的高度保持 H＝3.75 m 不 变。 水泵由电动机带动， 电动机正常工 作时， 输入电压为 220 V ， 输入电流为 2.0 A 。 不计电动机的摩擦损耗， 电动机 的输出功率等于水泵所需要的输入功率。 已知水泵的抽水效率 （水泵的输出功率 与输入功率之比） 为 75% ， 忽略水在管 道中运动的机械能损失， 则 （ ） A． 每秒水泵对水做功为 75 J B． 每秒水泵对水做功为 225 J C． 水泵输入功率为 440 W D． 电动机线圈的电阻为 10 Ω 3. （ 2022 ·北京卷） 某同学利用压力传感器设 计水库水位预警系统。 如图所示， 电路 中的 R 1 和 R 2 ， 其中一个是定值电阻， 另 一个是压力传感器 （可等效为可变电 阻）。 水位越高， 对压力传感器的压力越 大， 压力传感器的电阻值越小。 当 a 、 b 两端的电压大于 U 1 时， 控制开关自动开 启低水位预警； 当 a 、 b 两端的电压小于 U 2 （ U 1 、 U 2 为定值） 时， 控制开关自动开 启高水位预警。 下列说法正确的是 （ ） A． U 1 <U 2 B． R 2 为压力传感器 C． 若定值电阻的阻 值越大， 则开启 高水位预警时的 水位越低 D． 若定值电阻的阻值越大， 则开启低水 位预警时的水位越高 4. （ 2022 ·浙江卷） 风力 发电已成为我国实现 “双碳 ” 目标的重要 途 径 之 一 。 如 图 所 示， 风力发电机是一 种将风能转化为电能的装置。 某风力发 电机在风速为 9 m/s 时 ， 输出电功率为 405 kW ， 风速在 5~10 m/s 范围内， 转化 效率可视为不变。 该风机叶片旋转一周 扫过的面积为 A ， 空气密度为 籽 ， 风场风 速为 v ， 并保持风正面吹向叶片。 下列说 法正确的是 （ ） 感知高考 第 4 题图 第 1 题图 R 1 R 2 R 3 E=12 V R 4 第 2 题图 H v 0 预警系统 控制开关 a b R 1 R 2 E 第 3 题图 103 练 高 中 物 理 必 修 第三册 （人教版） A. 该风力发电机的输出电功率与风速成正比 B. 单位时间流过面积 A 的流动空气动能 为 1 2 籽Av 2 C. 若每天平均有 1.0×10 8 kW 的风能资源， 则每天发电量为 2.4×10 9 kW · h D. 若风场每年有 5000 h 风速在 6~10 m/s 的风能资源， 则该发电机年发电量至 少为 6.0×10 5 kW · h 5. （ 2023 ·浙江卷） 在 “测量干电池的电动势 和内阻” 实验中： （ 1 ） 部分连线如图甲所示， 导线 a 端应连 接到 （填 “ A ” “ B ” “ C ” 或 “ D ”） 接线柱上 。 正确连接后 ， 某次测量中电压表指针位置如图乙 所示， 其示数为 V 。 （ 2 ） 测得的 7 组数据已标在如图丙所示 U-I 坐标系上， 用作图法求干电池 的电动势 E= V 和内阻 r= Ω 。 （计算结果均保留两位 小数） 6. （ 2022 ·湖南卷） 小梦同学自制了一个两挡 位 （“ ×1 ” “ ×10 ”） 的欧姆表， 其内部结 构如图所示， R 0 为调零电阻 （最大阻值 为 R 0m ） ， R s 、 R m 、 R n 为定值电阻 （ R s +R 0m < R m <R n ）， 电流计 G 的内 阻为 R G （ R S 垲R G ）。 用 此欧姆表测量一待测电 阻的阻值， 回答下列问题： （ 1 ） 短接 ①② ， 将单刀双掷开关 S 与 m 接 通， 电流计 G 示数为 I m ； 保持电阻 R 0 滑片位置不变， 将单刀双掷开关 S 与 n 接通， 电流计 G 示数变为 I n ， 则 I m （填 “大于” 或 “小于”） I n 。 （ 2 ） 将单刀双掷开关 S 与 n 接通， 此时 欧姆表的挡位为 （填 “ ×1 ” 或 “ ×10 ”）。 （ 3 ） 若从 “ ×1 ” 挡位换成 “ ×10 ” 挡位， 调整欧姆零点 （欧姆零点在电流计 G 满偏刻度处） 时， 调零电阻 R 0 的 滑片应该 （填 “向上” 或 “向下”） 调节。 （ 4 ） 在 “ ×10 ” 挡位调整欧姆零点后， 在 ① ② 间接入阻值为 100 Ω 的定值电阻 R 1 ， 稳定后电流计 G 的指针偏转到满 偏刻度的 2 3 ； 取走 R 1 ， 在 ①② 间接入 待测电阻 R x ， 稳定后电流计 G 的指针偏 转到满偏刻度的 1 3 ， 则 R x = Ω 。 7. （ 2022 ·福建卷） 在测量某电源电动势和内 阻时， 因为电压表和电流表的影响， 不 论使用何种接法 ， 都会产生系统误差 ， 第 6 题图 G ① ② R 0 S R m R n R s m n 第 5 题图 丙 甲 乙 1 0 2 3 0 5 1 0 1 5 V +- a A B C D 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 I/A U/V 104 第十二章 电能 能量守恒定律 练 A -0.63 V -315 为了消除电表内阻造成的系统误差， 某 实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进 行测量。 已知 R 0 ＝2 Ω 。 （ 1 ） 按照图甲所示的电路图， 将图乙中 的器材实物连线补充完整。 （ 2 ） 实验操作步骤如下： ① 将滑动变阻器滑到最左端位置； ② 接法 Ⅰ ： 单刀双掷开关 S 与 1 接 通， 闭合开关 S 0 ， 调节滑动变阻器 R ， 记录下若干组数据 U 1 -I 1 的值 ， 断开开关 S 0 ； ③ 将滑动变阻器滑到最左端位置； ④ 接法 Ⅱ ： 单刀双掷开关 S 与 2 闭 合， 闭合开关 S 0 ， 调节滑动变阻器 R ， 记录下若干组数据 U 2 -I 2 的值 ， 断开开关 S 0 ； ⑤ 分别作出两种情况所对应的 U 1 -I 1 和 U 2 -I 2 图像。 （ 3 ） 单刀双掷开关接 1 时， 某次读取电 表数据时， 电压表指针如图丙所示， 此时 U 1 ＝ V 。 （ 4 ） 根据测得数据， 作出 U 1 -I 1 和 U 2 -I 2 图 像如图丁所示， 根据图线求得电源电 动势 E＝ ， 内阻 r＝ 。 （结果均保留两位小数） （ 5 ） 由图丁可知 （填 “接法 Ⅰ ” 或 “接法 Ⅱ ”） 测得的电源内阻更接 近真实值。 （ 6 ） 综合考虑， 若只能选择一种接法， 应 选择 （填 “接法 Ⅰ ” 或 “接法 Ⅱ ”） 测量更合适。 + - S 0 R 0 1 0 2 3 0 5 1 0 1 5 V 甲 乙 丙 丁 第 7 题图 A V R R 0 S 0 S 1 2 2.00 1.50 1.00 0.50 0 0.400.300.200.10 0.50 I 1 /A U 1 /V 2.00 1.50 1.00 0.50 0 0.400.300.200.10 0.50 I 2 /A U 2 /V S 105 第三册 （人教版）高 中 物 理 必 修 15. （ 1 ） 6 V （ 2 ） 2 A （ 3 ） 3 Ω 2 W 【解析】 （ 1 ） P 在最右端时， R 2 被短路， R 3 电流 I′ =I A -I L =0.5 A ， U L =E-I A （ r+R 1 ）， 所以 E=U L +I A （ r+R 1 ） = 6 V 。 （ 2 ） P 在最左端时， R 2 、 R 3 均被短路， 则 I A = E r+R 1 = 2 A 。 （ 3 ） 设 Pb 段电阻为 R Pb ， I Pb = E r+R 1 + R L R Pb R L +R Pb × R L R L +R Pb ， R L = U 2 L P L =6 Ω ， 则 I Pb = 4 2+R Pb b " A ， P R3 =I 2 Pb =R L = 16 4 R Pb +4+R Pb ， 根据数学知识可得 R Pb =2 Ω 时 P R3 最大， 最大值为 2 W 。 感知高考 1. A 【解析】 由电路图可知 R 3 与 R 4 串联后与 R 2 并 联 ， 再与 R 1 串联 。 并联电路部分的等效电阻为 R 并 = R 2 （ R 3 +R 4 ） （ R 2 +R 3 +R 4 ） =2 Ω 。 由闭合电路欧姆定律可知， 干路电 流即经过 R 1 的电流为 I 1 =I= E R 1 +R 并 =3 A ， 并联部分各支 路电流大小与电阻成反比 ， 则 I 2 = IR 并 R 2 =2 A ， I 3 =I 4 = IR 并 R 3 +R 4 =1 A ， 四个灯泡的实际功率分别为 P 1 =I 2 1 R 1 =18 W ， P 2 =I 2 2 R 2 =12 W ， P 3 =I 2 3 R 3 =2 W ， P 4 =I 2 4 R 4 =4 W ， 故四个灯泡 中功率最大的是 R 1 。 故选 A 。 2. D 【解析】 水泵的输出功率 P 出 = W t = 1 2 mv 2 0 +mgH t ， 解得 P 出 ＝300 W ， 即做功为 300 J ， 故 A 、 B 错误； 由水 泵的抽水效率关系 75%P 入 ＝P 出 ， 解得 P 入 ＝400 W ， 故 C 错误； P 内 ＝P 总 -P 入 ＝UI-P 入 ， 又 P 内 ＝I 2 R ， 解得 R＝10 Ω ， 故 D 正确。 故选 D 。 3. C 【解析】 题意可知水位越高， 对压力传感器的 压力越大， 压力传感器的电阻值越小。 控制开关自动开 启低水位预警， 此时水位较低， 压力传感器的电阻值较 大， 由于 a 、 b 两端此时的电压大于 U 1 ， 根据串联电路 电压分部特点可知， R 1 为压力传感器， 故高水位时压力 传感器的电阻值越小 ， R 1 压力传感器两端电压变小 ， U 1 >U 2 ， A 、 B 错误； 根据闭合电路欧姆定律可知， a 、 b 两端的电压为 U= E R 1 +R 2 R 1 = E 1+ R 2 R 1 ， 若定值电阻的阻值 越大， 当开启低水位预警时 a 、 b 两端的电压大于 U 1 时， R 1 压力传感器阻值需要越大， 则水位越低； 当 a 、 b 两 端的电压小于 U 2 时开启高水位预警时， R 2 压力传感器 阻值需要越大， 则水位越低。 C 正确， D 错误。 4. D 【解析】 单位时间流过面积 A 的流动空气体积 为 V 0 =Av ， 单位时间流过面积 A 的流动空气质量为 m 0 = ρV 0 =ρAv ， 单位时间流过面积 A 的流动空气动能为 1 2 m 0 v 2 = 1 2 ρAv 3 ， 风速在 5~10 m/s 范围内， 转化效率可 视为不变， 可知该风力发电机的输出电功率与风速的三 次方成正比， A 、 B 错误； 由于风力发电存在转化效率， 若每天平均有 1.0×10 8 kW 的风能资源， 则每天发电量应 满足 E<1.0×10 8 ×24 kW · h=2.4×10 9 kW · h ， C 错误； 若风 场每年有 5000 h 风速在 6~10 m/s 的风能资源， 当风速 取最小值 6 m/s 时， 该发电机年发电量具有最小值， 根 据题意， 风速为 9 m/s 时， 输出电功率为 405 kW ， 风速 在 5~10 m/s 范围内， 转化效率可视为不变， 可知风速为 6 m/s 时， 输出电功率为 P=6 3 × 405 9 3 kW=120 kW ， 则该 发电机年发电量至少为 E=Pt=120×5000 kW · h=6.0× 10 5 kW · h ， D 正确。 故选 D 。 5. （ 1 ） B 1.2 （ 2 ） 1.50 1.04 【解析】 （ 1 ） 电压表测量的电压应为路端电压， 开 关应能控制电路， 所以导线 a 端应连接到 B 处； 干电池 电动势约为 1.5 V ， 电压表选择 0~3 V 量程， 分度值为 0.1 V ， 题图中电压表读数为 1.2 V 。 （ 2 ） 作出 U-I 图像， 如图所示， 根据闭合电路欧姆定律 U=E-Ir ， 可知 U-I 图像纵轴 截距为电源电动势， 可得 E=1.50 V ， U-I 图像斜率的绝 对值等于电源内阻 r= 1.50-1.00 0.48-0 Ω=1.04 Ω 。 6. （ 1 ） 大于 （ 2 ） ×10 （ 3 ） 向上 （ 4 ） 400 【解析】 （ 1 ） 根据题意可知 R m <R n ， 所以开关拨向 m 时电路的总电阻小于开关拨向 n 时电路的总电阻， 电 源电动势 E 不变， 根据 I= E R 总 可知 I m >I n 。 （ 2 ） 当开关 S 拨向 n 时， 全电路的总电阻较大， 中 值电阻较大， 能够接入待测电阻的阻值也更大， 所以开 关 S 拨向 n 时对应欧姆表的挡位倍率较大， 即 ×10 。 （ 3 ） 从 “ ×1 ” 挡位换成 “ ×10 ” 挡位， 即开关 S 从 m 拨向 n ， 全电路电阻增大， 干路电流减小， ①② 短接 时， 为了使电流表满偏， 则需要增大通过电流计 G 所在 支路的电流， 所以需要将 R 0 的滑片向上调节。 （ 4 ） 在 “ ×10 ” 挡位， 电路图结构简化如图： 第 5 题答图 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.48 I/A U/V 38 参考答案与解析 第十三章 电磁感应与电磁波初步 第一次 ， 当 ①② 短接 ， 全电路的总电阻为 R=R n + （ R G +R 0 上 ）（ R 0 下 +R S ） R G +R 0m +R S ， 通过干路的电流为 I= E R ， 电流表 满偏， 根据并联电路中电流之比等于电阻反比可知 I G I-I G = R 0 下 +R S R G +R 0 上 ， 第二次， ①② 之间接入 R 1 =100 Ω ， 全电路 总电阻为 R+R 1 ， 通过干路的电流为 I 1 = E R+R 1 ， 电流表偏 转了量程的 2 3 ， 则 2 3 I G I 1 - 2 3 I G = R 0 下 +R S R G +R 0 上 ， 结合第一次和第 二次解得 R=2R 1 =200 Ω ， 第三次， ①② 之间接入 R x ， 全 电路总电阻为 R x +R 1 ， 通过干路的电流为 I x = E R x +R 1 ， 电 流表偏转了量程的 1 3 ， 则 1 3 I G I x - 1 3 I G = R 0 下 +R S R G +R 0 上 ， 结合第二 次和第三次， 解得 R x =R+2R 1 =400 Ω 。 7. （ 1 ） 实物图连接见解析 （ 3 ） 1.30 （ 4 ） 1.80 2.50 （ 5 ） 接法 Ⅱ （ 6 ） 接法 Ⅱ 【解析】 （ 1 ） 根据图甲所示的电路图， 连接图乙中 的器材实物如图所示： （ 3 ） 根据图像可知， 电流表接 0～3 V 的量程， 根据 图丙可知电压表的读数为 U 1 ＝1.30 V 。 （ 4 ） 单刀双掷开关 S 与 1 接通时， 根据图丁可知， 当电流表的示数为零时， 相对于外接电路断路， 电压表 的示数为电源电动势， 即 E＝1.80 V ； 单刀双掷开关 S 与 2 接通时， 根据图丁可知， 当电 压表的示数为零时， 相对于外接电路短路， 电流表的示 数为外电路短路时的电流， 则有 I m ＝0.40 A 。 根据闭合电路欧姆定律可得 R 0 +r= E I m ， 代入数据解得 r＝2.50 Ω 。 （ 5 ） 根据 U-I 图像的斜率表示电源内电阻， 根据接 法 Ⅰ 可知电源内电阻为 r 1 ＝ ΔU 1 ΔI 1 -R 0 = 1.80 0.36 Ω-2Ω＝3Ω ， 根据接法 Ⅱ 可知电源内电阻为 r 2 ＝ ΔU 2 ΔI 2 -R 0 = 1.70 0.40 Ω- 2 Ω＝2.25 Ω ， 可见接法 Ⅱ 测得的电源内阻更接近真实值。 （ 6 ） 综合考虑， 若只能选择一种接法， 应选择接法 Ⅱ 测量更合适。 1.磁场 磁感线 1. AB 【解析】 当通入如图所示的电流时， 发现小 磁针偏转， 说明电流周围存在磁场， 即小磁针感知到了 电流的磁场， 由于小磁针位置 N 极指向即为该处的磁场 方向， 且把小磁针移走， 磁场仍然客观存在。 故 A 、 B 正确， C 、 D 错误。 2. A 【解析】 因为无通电导线时， 小磁针 S 极向南， N 极指北， 位于南北方向， 若导线的磁场仍使小磁针南 北偏转， 根本无法观察， 所以为使实验方便效果明显， 导线应平行于南北方向位于小磁针上方， 这样当导线中 通电时， 小磁针能向东西偏转， 实验效果比较明显。 A 正确， B 、 C 、 D 错误。 3． CD 【解析】 磁铁间不接触时也可以通过磁场发 生相互作用， 故 A 错误； 无论将磁铁分得多么小， 它总 有 N 极和 S 极， 迄今为止， 还没有发现只有 N 极或 S 极的磁单极子存在 （这一点与电荷不同）， 故 B 错误； 极光现象是地磁场将射向地球的带电粒子偏转到地球的 两极， 带电粒子与大气相互作用而发出的光， 故 C 正 确； 电动自行车的电机中一定有磁体存在， 故 D 正确。 4. AD 【解析】 磁场和电场一样， 是客观存在的特 殊物质， 故 A 正确； 磁感应强度的大小与导线在磁场中 所受的磁场力无关， 导线所受的磁场力为 0 ， 磁感应强 度不一定为 0 ， 故 B 错误； 磁场中某点的磁场方向是小 磁针北极的受力方向或小磁针静止时 N 极所指的方向， 故 C 错误， D 正确。 5. B 【解析】 甲图中小磁针发生了偏转， 说明小磁 针受到了磁场的作用， 故说明电流产生了磁场， 故 A 错 误； 乙图中由于导线中通以电流使导线受到了安培力的 作用， 不能说明电流产生了磁场， 故 B 正确； 两导线相 互靠近， 是因为彼此处于对方的磁场中， 故说明电流产 生了磁场， 故 C 错误； 两导线相互远离是因为彼此处在 第 6 题答图 ① ② R 0 下 R n G R 0 上 R S 第 7 题答图 V - 315 A -0.63 + - S 0 R 0 S 39