第十二章 电能、能量守恒定律 题型单元练习 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

人教2019版高二必修三12单元电能、能量守恒定律题型综合练习 1． 功率相关计算 1．在如图所示电路中，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω。闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A。则以下判断中正确的是（　　） A．电动机的输出功率为14W B．电动机两端的电压为7.0V C．电动机产生的热功率为4.0W D．电源输出的电功率为22W 2．如图所示，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0=r,滑动变阻器的最大阻值是2r。闭合开关后，当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法正确的是（　　） A．电源的输出功率增大 B．电源的输出功率先增大后变小 C．滑动变阻器消耗的功率增大 D．滑动变阻器消耗的功率先增大后变小 3．如图所示，电源电动势E=8V，内电阻r=1Ω，小灯泡L1标有“3V，3W”字样，小灯泡L2标有“2V，4W”字样，电动机D的内阻rD=0.5Ω，当闭合电键S，将滑动变阻器R的阻值调到1Ω时，两灯泡和电动机均能正常工作。则（　　） A．流过电动机的电流为2A B．电动机两端电压为2V C．电动机输出的机械功率为3.5W D．电源的输出功率为16W 4．如题图所示，恒压源输出电压不变为U=18V，M为电动机（可视为非纯电阻），N为电炉（可视为纯电阻），只闭合S1，S2断开时，电流表示数为3A；只闭合S2，S1断开时，电流表示数为5A，且电动机输出功率为40W．求： （1）电炉的电阻及发热功率； （2）电动机的内阻． 5．如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻RM=0.6Ω，R=10Ω，U=160V，电压表的读数为110V．则： （1）通过电动机的电流是多少？ （2）输入到电动机的电功率是多少？ （3）电动机工作1h所产生的热量是多少？ 6．如图所示电路，已知电源电动势E=6V，电源内阻r=3Ω。滑动变阻器阻值范围为0～20Ω。 （1）当滑动变阻器的电阻R=2Ω时，求电路中的路端电压U和电源的输出功率P出； （2）求电源的最大输出功率Pmax，及此时滑动变阻器的阻值R'。 7．如图，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R1为1Ω，R2为6Ω。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V，线圈电阻RM为0.5Ω，问： （1）电动机正常工作时通过R2的电流多大？ （2）电动机正常工作时产生的机械功率是多大？ （3）若R1、R2电阻可调，在确保电动机正常工作的前提下，当R1的阻值多大时，R1消耗的电功率最大？此时R2的阻值多大？ 2． 效率相关计算 8．将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知（　　） A．电源最大输出功率小于45W B．电源内阻等于10Ω C．电源电动势为30V D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率约等于67% 9．如图甲所示的电路，其中电源电动势E=6V，内阻r=4Ω，定值电阻R=2Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值RP的关系如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．图乙中滑动变阻器的最大功率P2=2.25W B．图乙中R1=6Ω，R2=12Ω C．当电源输出功率P出最大时，电源效率最高 D．调整滑动变阻器RP的阻值，可以使电源的输出电流达到2A 10．将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知（　　） A．电源最大输出功率可能大于45W B．电源内阻等于5Ω C．电源电动势为45V D．电阻箱接入电路的电阻增大，电阻箱消耗的功率越大，电源的效率升高 11．直流电动机在生产生活中有着广泛的应用。同学们为了研究直流电动机的机械效率（有用功率与总功率的百分比）问题，设计了如图甲所示的电路，一内阻为r1=1Ω直流电动机M和规格为“6V，6W”的指示电灯L并联之后接在电动势为E=8V，内阻r2=0.5Ω的直流电源上。闭合开关S，电动机和指示灯均正常工作，在提升物体过程中，如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．流过电动机的电流为3A B．该电源的效率为60% C．电动机的输出功率为15W D．用该电动机可将重为7.5N的物体以0.6m/s的速度匀速提升，则电动机工作的机械效率为25% 12．如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，R1=1Ω，R2=6Ω，开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机的额定电压U0为6V，电动机线圈的电阻R0为0.5Ω，下列说法正确的是（　　） A．电阻R1两端的电压为3V B．通过电动机的电流为12A C．电源的效率为75% D．电动机的输入功率为12W 13．如图甲所示的电路，其中电源电动势E=6V，内阻r=2Ω，定值电阻R=4Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值Rp的关系如图乙所示。滑动变阻器最大阻值为20Ω，求： （1）图乙中滑动变阻器的最大功率P2； （2）图乙中R2的阻值； （3）求出滑动变阻器的功率最大时的电源效率。 3． 电路动态分析 14．在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向上移动时，关于灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是（　　） A．L变亮，Q增多 B．L变暗，Q减少 C．L变暗，Q增多 D．L变亮，Q减少 15．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,定值电阻R0=r,电路中的电表均为理想电表。当饮酒驾驶后对着测试仪吹气时，下列说法错误的是（　　） A．电压表的示数变大，电流表的示数变小 B．饮酒量越多，电源的效率越小 C．饮酒量越多，电源的输出功率一定越大 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 16．在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r,闭合开关S，在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中，关于电压表和电流表示数的变化情况的判断中正确的是（　　） A．电压表示数不变 B．电流表示数不变 C．电压表示数增大 D．电流表示数增大 17．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡（灯丝电阻不变），R3受光照射时阻值变小，当照射光强度增大时（　　）​ A．电压表的示数减小 B．R2中电流增大 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大 18．将四个完全相同的灯泡按图示的电路连接，其中电源电动势为E，内阻为r,闭合开关后各灯泡均发光，若灯泡L3突然短路，则（　　） A．灯泡L1变暗 B．灯泡L2变亮 C．灯泡L4变亮 D．电源输出功率一定变大 19．如图所示的电路中，电源电动势E，内阻r；闭合开关S，当滑动变阻器R的滑片P向上移动时，下列说法中正确的是（　　） A．电流表示数变大 B．电压表示数变小 C．电阻R0的电功率变大 D．电源的总功率变大 4． 电路故障分析 20．如图电路中，A、B两灯原来正常发光，忽然A灯比原来亮了，设这是因为电路中某一处发生了故障造成的，那么发生这种故障的可能是（　　） A．R1短路 B．R2断路 C．R3断路 D．电源断路 21．如图所示电路中，开关S断开时，电压表，电流表均无示数；S闭合时，电流表有示数，电压表无示数，电路中仅有一处故障，下列判断正确的是（　　） A．电阻R1断路 B．电阻R2断路 C．电阻R2短路 D．电阻R3断路 22．如图所示的电路中，电源电压保持不变。闭合S，电路正常工作。过了一会儿，两个电表中有一个电表的示数变小，且电路中只有灯与电阻其中一个有故障，则以下说法中正确的是________（把你认为正确的命题的序号都填上）。 ①可能L短路； ②可能R短路； ③一定是R断路； ④可能L断路 5． U-I曲线计算 23．如图所示的U-I图像中，直线a表示某电源路端电压与电流的关系，直线b为某一电阻R的U-I图像，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，下列说法不正确的是（　　） A．电阻R的阻值为2.0Ω B．电源电动势为4.0V，内阻为2.0Ω C．电阻的功率为2.0W D．若将两个相同电阻R串联接入该电源，则电流变为原来的 24．如图所示，线段a表示电源甲两端的电压随电流变化的图线，线段b表示某电阻乙两端电压随电流变化的图线，图中α＞β，若将电源甲和电阻乙连成闭合电路，则下列判断正确的是（　　） A．电阻乙的阻值小于电源甲的内阻 B．阴影部分的面积表示电源的内阻消耗的功率 C．α值越大，电源甲的效率越高 D．α值越大，电源甲的输出功率越大 25．如图所示的U-I图象中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知（　　） A．R的阻值为1Ω B．电源电动势为3V，内阻为0.5Ω C．电源的输出功率为3.0W D．电源内部消耗功率为1.5W 26．如图所示，a、b分别为某电源的U-I图像和某电阻的U-I图像，下列说法中正确的是（　　） A．电源的电动势约为2.0V B．电源的内阻随着电流的增大而增加 C．电阻的电阻值随着电流的增大而增加 D．将电源和电阻组成闭合回路，电阻消耗功率约为0.6W 27．如图所示的U-I图像中，直线a、b分别为两个电源的路端电压与电流的关系，曲线c为小灯泡的两端电压与电流的关系，三条线交于Q点。若将小灯泡先后分别与这两电源直接相连组成闭合回路，则（　　） A．电源电动势Ea＜Eb B．电源内阻ra＜rb C．电源的输出功率Pa＞Pb D．电源的总功率P总a＞P总b 28．某公式测试电池的路端电压随干路电流的变化关系和某一定值电阻R两端的电压与通过该电阻的电流关系的U-I图像如图所示。若将该电源与定值电阻R串联构成闭合回路，下列分析中正确的是（　　） A．甲反映定值电阻R的图像，R=4.0Ω B．乙反映电源的图像，其电动势E=5.0V C．电源内阻是Ω D．该电池的短路电流是3A 29．如图所示，直线A为某电源的U-I图像，曲线B为某小灯泡L1的U-I图像的一部分，用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时小灯泡L1恰能正常发光，求 （1）电源的电动势和内阻； （2）此时小灯泡的电阻及额定功率； （3）电源内阻消耗的热功率； （4）把小灯泡L1换成阻值恒为0.5Ω的纯电阻，电源的输出功率。 6． 电容相关分析 30．如图所示，a、b两端电压恒为10V，定值电阻R1=4Ω、R2=12Ω、R3=12Ω，电容器的电容C=30μF。闭合开关S，电路稳定后，下列说法正确的是（　　） A．电路的总电阻为8Ω B．电容器两端的电压为6V C．通过R3的电流为1A D．电容器所带的电荷量为1.8×10-5C 31．在如图所示的电路中，定值电阻R1=3Ω、R2=2Ω、R3=1Ω、R4=3Ω，电容器的电容C=4μF，电源的电动势E=10V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定后，则（　　） A．a、b两点的电势差Uab=-3.5V B．电容器所带电荷量为零 C．断开开关S2，电路再次稳定后电容器储存的电荷量为1.0×10-5C D．断开开关S2，电路再次稳定后电容器储存的电能为5.0×10-5J 32．如图所示，电源电动势E=22V、内阻r=4Ω，电阻R1=R2=R3=R=5Ω，电流表为理想电表，电容器的电容C=6μF。闭合开关S，电路稳定后，求： （1）电流表的示数； （2）R3两端的电压； （3）S断开后通过R1的电荷量为多少？ 33．如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=1Ω。固定电阻的阻值R1=4Ω，R2=5Ω，电容器的电容C=30μF。求： （1）闭合开关S，电路稳定后电源的输出功率； （2）闭合开关S，电路稳定后电容器所带的电量； （3）断开开关S，电容器带电量的变化量。 7． 测量电源电动势和内阻 34．某实验小组测量一电源的电动势及内阻，实验室准备器材如下： A．被测电源（电动势约为8V～10V，内阻约为10～2Ω） B．电流表（量程为3A，内阻为RA=0.3Ω） C．电压表（量程为5V，内阻为RV=5kΩ） D．定值电阻R1=1kΩ E．定值电阻R2=5kΩ F．定值电阻R3=25kΩ G．定值电阻R4=0.15Ω H．滑动变阻器（最大阻值为10Ω） I．单刀单掷开关导线若干 （1）电路设计：实验小组认为，电流表和电压表的量程较小，需要用提供的定值电阻进行改装，电路图如图甲所示，其中a处定值电阻应该选用的是______（填“R1”“R2”或“R3”）；b处定值电阻选用的是R4，则当电流表的示数为1.25A时，通过电源的电流为______A。 （2）实物连线：用笔画线代替导线，将图乙所示实物图连接成完整电路。 （3）采集数据：调节滑动变阻器，得到一系列电压表与电流表一一对应的数据。 （4）数据处理：根据实验数据，作出U-I图像如图丙。 （5）得到结论：根据对电路结构的理解、实验数据和U-I图像的处理，得到该电源的电动势为E=______V，内阻为r=______Ω（结果均保留三位有效数字）。 35．在测量电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了如下器材和参考电路“甲”“乙”： 电压表V1（量程3V，内阻约6kΩ） 电压表V2（量程1V，内阻约6kΩ） 电流表A1（量程0.6A，内阻约0.1Ω） 电流表A2（量程2mA，内阻约1Ω） 滑动变阻器R1（最大阻值3kΩ） 滑动变阻器R2（最大阻值10Ω） 定值电阻R3（阻值为0.8Ω） 开关，导线若干 （1）胡同学想要测量马铃薯电池的电动势（约1.0V）和内阻（约几千欧）。选用合适器材后，应选择参考电路中的最优电路______（填写“甲”或“乙”）进行测量； （2）董同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻（内阻较小）。选用合适器材后，选择了“甲”“乙”中的最优电路进行测量，将测得的数据在坐标纸上画出U-I图像如丙图所示，并求出电动势E为______V，内阻r为______Ω。（结果保留2位小数） 36．在做“用电流表和电压表测电池的电动势E（约1.5V）和内电阻r（约1.0Ω）”的实验时，某同学利用图甲所示的实物间的连线图进行测量，下列器材可供选用： A．电流表A1：量程0～0.6A，内阻约0.125Ω B．电流表A2：量程0～6A，内阻约0.025Ω C．电压表V：量程0～3V，内阻约3kΩ D．滑动变阻器R：0～10Ω，额定电流2A E．待测电池、开关、导线 （1）请根据实物间的连线图在图中方框中画出电路图； （2）为了让测量结果尽量准确，电流表应选用______（填器材前的字母代号）； （3）根据实验数据作出的U-I图像如图乙所示，则该电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω；（结果均保留两位小数） （4）该同学在实验中发现，在保证所有器材安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片时，电压表的示数取不到1.0V以下，出现这一现象的原因可能是________________________，改进的方法为__________________。 参考答案 一．功率相关计算 1. B 2. A 3.C 4.（1）电炉的电阻为6Ω，发热功率为54W； （2）电动机的内阻为2Ω。 5.（1）通过电动机的电流是5A （2）输入到电动机的电功率是550W （3）电动机工作1h所产生的热量是5.4×104J 6. （1）当滑动变阻器的电阻R=2Ω时，电路中的路端电压U为2.4V，电源的输出功率P出为2.88W； （2）电源的最大输出功率Pmax为3W，此时滑动变阻器的阻值R'为3Ω。 7. （1）电动机正常工作时通过R2的电流是1A； （2）电动机正常工作时产生的机械功率是5.5W； （3）若R1、R2电阻可调，在确保电动机正常工作的前提下，当R1的阻值为1Ω时，R1消耗的电功率最大，此时R2的阻值是12Ω。 二．效率相关计算 8.C 9.B 10.B 11.AD 12.ACD 13. （1）图乙中滑动变阻器的最大功率为1.5W； （2）图乙中R2的阻值为12Ω； （3）滑动变阻器的功率最大时的电源效率为83.3% 三．电路动态分析 14.A 15.A 16.D 17.C 18.B 19.C 四．电路故障分析 20.B 21.D 22. ② 五．U-I曲线计算 23.D 24.C 25.D 26.B 27.D 28.AB 29. (1)电源的电动势为4V，内阻为0.5Ω; (2)此时小灯泡的电阻为1.59，额定功率为6W; (3)电源内阻消耗的热功率为2W; (4)电源的输出功率为8W 六．电容相关计算 30.B 31.AC 32（2）R3两端的电压为10V； （3）S断开后通过R1的电荷量为2×10-5C。 33. （1）闭合开关S，电路稳定后电源的输出功率为9W； （2）闭合开关S，电路稳定后电容器所带的电量1.5×10-4C； （3）断开开关S，电容器带电量的变化量1.5×10-4C。 七．测量电源电动势和内阻 34.（1）R2，3.75；（2）实物连线如上所示；（5）9.00，1.40 35.（1）甲；（2）1.50；0.20 36.（1） （2）A；（3）1.47，0.73；（4）电源内阻太小  可在电源旁边串联一个较小阻值的定值电阻 学科网（北京）股份有限公司 $$