安徽省合肥市普通高中2024-2025学年高二上学期物理寒假作业(3)：电能 能量守恒定律

合肥市普通高中高二上学期寒假作业（三） 物理参考答案 本卷测试内容：必修第三册(电量 能量守恒定律) 完成时间：75分钟 一、单选题： 1．【答案】D 【详解】A．锂电池的电动势为，该电池充当电源时，其输出电压一定小于，故A错误； B．在锂电池内部，依靠非静电力搬运，故B错误； C．该过程为放电状态，则非静电力做功把化学能转化为电能，故C错误； D．给锂电池充电时，电池内部带正电的锂离子是从正极运动到负极，电流由正极流向负极，图中锂离子是从负极运动到正极的，即电流从负极到正极，是处于放电状态，故D正确。故选D。 2．【答案】D 【详解】AB．由闭合电路的欧姆定律可得 结合图甲可知，图像的纵截距表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻，则有 ，，故AB错误； C．路端电压为时，电源的效率为： 故C错误； D．将小灯泡L接在电源E两端组成闭合回路，根据闭合电路欧姆定律可得： 可得： 在小灯泡的图像上作出对应的图线，如图所示 两图像的交点表示工作点，则小灯泡的实际功率为： 故D正确。故选D。 3．【答案】C 【详解】AB．根据电源的U-I图线知两电源的电动势相等为： 内阻等于图像斜率的绝对值，分别为： 电源1与电源2的内阻之比：，故AB错误； CD．灯泡伏安特性曲线与电源外特性曲线的交点即为灯泡与电源连接时的工作状态，则小灯泡与电源1连接时电压为，电流为，小灯泡消耗的功率为 小灯泡的电阻： 小灯泡与电源2连接时电压为，电流为，小灯泡消耗的功率为 小灯泡的电阻 因此，， 故C正确，D错误。故选C。 4．【答案】C 【详解】ABD．由电路结构可知，与并联，开关S闭合后，当滑动变阻器滑片从最下端向上移动过程中，滑动变阻器接入电路阻值减小，故电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；则电压表示数减小，通过的电流减小，则的电功率减小；根据 可知通过的电流增大，则电流表的示数增大，A错误，B错误，D错误； C．电源的输出功率为： 可知当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大；根据电路图可知，当滑动变阻器滑片处于最下端时，外电阻最大，为 可知此时电源的输出功率最大，则滑动变阻器滑片从最下端向上移动过程中，电源的输出功率逐渐减小，C正确。故选C。 5．【答案】A 【详解】A．若ab间电压接近电源电压，则断路在ab之间，故A正确； B．若ad间电压接近电源电压，则断路在ab或或cd处，故B错误； C．若ac间电压为0，则断路在cd或或ef处，故C错误； D．根据红进黑出，a端应接红表笔，故D错误。故选A。 6．【答案】D 【详解】A．分析电路图可知，电阻R0和滑动变阻器R属于串联关系，滑片P由a滑到b的过程中，电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知干路电流I增大，电流表示数增大，故A错误； B．电压表所测电压 增大，故B错误； C．电容器两端电压 减小，电容器所带电荷量 减小，故C错误； D．将R0看作电源内阻，由于 当滑动变阻器电阻值等于时，其功率最大，因此滑动变阻器滑片由a滑到b的过程中，滑动变阻器消耗的功率先增大后减小，故D正确。故选D。 7．【答案】C 【详解】由题图乙可知短路电流为： 由得： 电源的效率最大时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，由题图丙可知电源的最大效率为 由 解得： 当输出功率达到最大时，外电路电阻 此时路端电压为： 故可得b点对应的电压，最大功率 则b点坐标为；滑动变阻器的滑片在最右端B时，分别对应c、a、d三点，对应的外电阻 则 此时 所以a点的坐标为，c点的坐标为，d点的坐标为。 故选C。 8．【答案】B 【详解】A．将R1、R3、E视为一个等效电源（E1、r1），如图虚线框所示 由闭合电路欧姆定律有 R增大时，I减小，电流表A示数减小。故A正确； B．电压表V1的示数为电源E的路端电压，R增大时，外电阻增大，干路电流减小，由闭合电路欧姆定律有 可知电压表V1示数增大；由于电流表的示数减小，即流过R2的电流减小，所以R2两端的电压减小，即V2减小。故B正确； C．将除R外的其余部分视为等效电源（E2、r2），则有 所以： 而不是R。故C错误； D．R消耗的功率即等效电源（E2、r2）的输出功率，即 可知，R从0逐渐增大到r2过程中，逐渐增大；R=r2时，最大；R继续增大，减小。故D错误。故选B。 二、多选题： 9．【答案】ABD 【详解】A．电动机的线圈电阻与电炉的电阻相同，当二者通过相同的电流且均正常工作时，根据Q＝I2Rt 可知，电炉放出的热量与电动机放出的热量相等，A正确； BC．设电动机M线圈电阻与电炉L的电阻均为R，电路中电流为I，根据欧姆定律得：电炉两端的电压 电动机是非纯电阻电路，其电压 则有 电炉两端电压小于电动机两端电压，B正确，C错误； D．电动机消耗的功率等于内阻上消耗的功率I2R和输出功率之和，而电炉消耗的功率等于I2R，故电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率，D正确。故选ABD。 10．【答案】AC 【分析】本题考查牛顿运动定律、电阻定律等知识点，意在考查考生的理解能力和应用能力。 【详解】设AC长为x，则对滑块B，由牛顿第二定律有 解得： 设当电压表的示数为1.80V时，对应的电阻长度为，则 解出： 因此指针停在A点右边，所以滑块受的合力向左，其加速度方向向左， 由牛顿第二定律 解得：，故AC正确，BD错误。故选AC。 三、非选择题： 11．(6分) 【答案】(1) A 大于 (2) 【详解】（1）[1]测量电阻的阻值（约为），电压表V内阻约为）、电流表A内阻约为、因 即待测电阻为大电阻，采用内接法可以减小系统误差，故A同学的测量结果更精确； [2]按图甲测电阻，由于电流表的分压作用，使得电压的测量值大于待测电阻的真实电压，根据欧姆定律可知，则得到待测电阻的测量值将大于真实值。 （2）按图丙测电阻，根据实验步骤及电路图可得电流表与电阻串联部分的阻值为 断开S2，根据欧姆定律可得： 联立解得： 12．【答案】(1) F D E (2) (3) 【详解】（1）[1]将电流表改装成3V，则有 解得：，故a应选，即F； [2]电流表量程扩大到，则有 求得：，故b应选，即D； [3]保护电阻c应选，即E。 （2）按照电路图连接成测量电路如图所示 （3）扩大量程后电压表内阻 电流表内阻： 由闭合电路欧姆定律，有： 即 得：，， 13．(12分) 【答案】（1）9.0V；（2）360J 【详解】（1）由部分电路欧姆定律可得，通过电阻箱的电流大小： 由闭合电路欧姆定律可得，电源电动势： （2）由焦耳定律可得，通电时间t=20s时，电阻箱产生的焦耳热 14．(14分) 【答案】(1)；； (2) (3) 【详解】（1）设电源电动势为，内阻为，根据闭合电路欧姆定律有 ， 图线反映了表示数随的变化，则 ， 图线反映了表示数随的变化，则 解得： （2）电源的输出功率为： 从左向右移动变阻器的滑片，增大，根据数学知识可知当时，随的增大而减小，当时，有最大值为 （3）的输出功率为： 根据数学知识可知当时，有最大值为 15．(16分) 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）经分析知，当滑片在R最下方时，电压表示数最大，电路总电阻为 由闭合电路欧姆定律可得：， 联立解得： （2）由题知，电子秤测量得最小质量为0；电子秤测量最大质量时，弹簧形变量增加，由胡克定律结合受力分析知 解得： 即电子秤测量范围为： （3）由闭合电路得欧姆定律可得： 当弹簧形变量增加x时，由电阻定律得： 由受力分析知 又有： 联立解得： 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$ 合肥市普通高中高二上学期寒假作业（三） 物 理 试 题 本卷测试内容：必修第三册(电量 能量守恒定律) 完成时间：75分钟 本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共100分． 第Ⅰ卷（选择题 共42分） 一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。 1．锂离子电池已被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域，锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，依靠带正电的在电池内部正极和负极之间移动来工作。图示为锂电池的内部结构，某过程中从负极向正极移动。已知某锂电池的电动势为，下列说法正确的是（     ） A．该电池充当电源时，其输出电压可能大于 B．图中锂离子是在电场力的作用下从负极返回正极的 C．该过程外界的电能转化为锂离子电池的化学能 D．图中锂离子的移动情况表明电池处于放电状态 2．图甲是某实验小组的同学通过实验作出的电源E的路端电压U与电流I的关系图像，图乙是该实验小组的同学通过实验作出的小灯泡L的图像。下列说法中正确的是（　　） A．电源E的电动势约为 B．电源E的内阻约为 C．电源E的路端电压为时电源效率约为 D．将小灯泡L接在电源E两端组成闭合回路，此时小灯泡消耗的功率约为 3．如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是某金属元件的曲线，若把该元件分别与电源1、电源2 单独连接，则下列说法正确的是（　　） A．电源1与电源2的内阻之比是7：11 B．电源1与电源2的电动势不同 C．在这两种连接状态下，该元件消耗的功率之比是1：2 D．在这两种连接状态下，该元件的电阻之比是1：2 4．如图所示电路中，电源电动势为、内阻为，定值电阻，滑动变阻器的最大阻值，电流表和电压表均为理想电表。开关闭合后，当滑动变阻器滑片从最下端向上移动的过程，下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数增大 B．电流表的示数减小 C．电源的输出功率减小 D．的电功率先减小后增大 5．如图所示，电路中有ab、cd、ef三根导线、电源、灯泡、，其中有且只有一根导线或灯泡是断的，电源电动势为12V。某同学想利用多用电表的直流电压挡检查出断路处，下列说法正确的是（　　） A．若测得ab间电压接近12V，断路处一定是ab B．若测得ad间电压接近12V，断路处一定是 C．若测得ac间电压为0，断路处一定是cd D．若想测得ae间电压，则a端应接黑表笔 6．如图所示的电路中，R0是定值电阻，滑动变阻器的最大电阻。电压表和电流表均为理想电表，C为电容器。闭合开关S，将滑动变阻器滑片由a滑到b的过程中（　　） A．电流表示数减小 B．电压表示数减小 C．电容器所带电荷量增多 D．滑动变阻器消耗的功率先增大后减小 7．如图甲所示，电源电动势，闭合开关，将滑动变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中，得到电路中的一些物理量的变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示。其中图Ⅰ为输出功率与路端电压的关系曲线，图Ⅱ为路端电压与总电流的关系曲线，图Ⅲ为电源效率与外电路电阻的关系曲线，不考虑电表、导线对电路的影响。则下列关于图中a、b、c、d点的坐标值正确的是（　　） A． B． C． D． 8．如图所示电路中，电源内阻不能忽略不计，电流表、电压表均视为理想电表，滑动变阻器总阻值足够大；当滑动变阻器滑片从左端向右端滑动时，下列说法中正确的是（    ） A．电流表A示数增大 B．电压表V1示数增大、V2示数减小 C．电压表V3示数变化的绝对值与电流表示数变化的绝对值之比为R D．滑动变阻器消耗的电功率先减小后增大 二、多选题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，当二者通过相同的电流且均正常工作时，在相同的时间内，下列说法正确的是（　　） A．电炉放出的热量与电动机放出的热量相等 B．电炉两端电压小于电动机两端电压 C．电炉两端电压等于电动机两端电压 D．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率 10．加速度计广泛应用于制导系统。如图为“加速度测量仪”的示意图。质量为的绝缘滑块B的两侧分别通过一轻弹簧与框架连接，弹簧的劲度系数均为。滑块B还通过滑动头与电阻CD相连，CD中任意一段的电阻都与其长度成正比。弹簧及电阻CD与物体的运动方向平行。已知当滑块B加速度为零时，指针位于A点，理想电压表示数为1.50V；当滑块B向右以的加速度运动时，指针位于C点，电压表示数为0；则当理想电压表的示数为1.80V时，滑块B的加速度（    ） A．方向向左 B．方向向右 C．大小为 D．大小为 第Ⅱ卷（非选择题 共58分） 三、非选择题：本题共5小题，共58分。考生根据要求做答（第11～12题为实验题或填空题，13～15题为计算题)。 11．(6分) 某实验小组用电压表V（量程为3V、内阻约为3kΩ）、电流表A（量程为10mA、内阻约为2Ω）、定值电阻，（阻值为100Ω）、滑动变阻器R、电源、开关及导线等器材测量电阻的阻值（约为300Ω）。 (1)两位同学采用不同的实验进行测量。 A同学用如图甲所示的内接法测量，得到多组电压表示数U和电流表示数I的数据，根据每组数据计算出对应的电阻，再求出电阻的平均值作为待测电阻的测量值； B同学用如图乙所示的外接法测量，根据测得的数据，作出U—I图线，然后算出图线的斜率k，将k作为待测电阻的测量值。 关于A、B两同学测得的结果， （填“A”或“B”）同学的测量结果更精确，测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 (2)为了准确测量的阻值，C同学设计了如图丙所示的电路进行实验，操作步骤如下： ①正确连接实验电路后，调节滑动变阻器R的滑片至左端； ②闭合，调节滑动变阻器R的滑片，使电流表和电压表指针有明显偏转，记下两表的示数； ③保持滑动变阻器R的滑片不动，断开，记下此时两表的示数，则待测电阻 。（用表示） 12．(10分) 某实验小组用电压表V（量程为3V、内阻约为3kΩ）、电流表A（量程为10mA、内阻约为2Ω）、定值电阻，（阻值为100Ω）、滑动变阻器R、电源、开关及导线等器材测量电阻的阻值（约为300Ω）。 (1)两位同学采用不同的实验进行测量。 A同学用如图甲所示的内接法测量，得到多组电压表示数U和电流表示数I的数据，根据每组数据计算出对应的电阻，再求出电阻的平均值作为待测电阻的测量值； B同学用如图乙所示的外接法测量，根据测得的数据，作出U—I图线，然后算出图线的斜率k，将k作为待测电阻的测量值。 关于A、B两同学测得的结果， （填“A”或“B”）同学的测量结果更精确，测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 (2)为了准确测量的阻值，C同学设计了如图丙所示的电路进行实验，操作步骤如下： ①正确连接实验电路后，调节滑动变阻器R的滑片至左端； ②闭合，调节滑动变阻器R的滑片，使电流表和电压表指针有明显偏转，记下两表的示数； ③保持滑动变阻器R的滑片不动，断开，记下此时两表的示数，则待测电阻 。（用表示） 12．兴趣小组要测量两节干电池组成的电池组的电动势和内阻，实验室提供了以下实验器材： A．两节干电池组成的电池组 B．电流表：量程，内阻 C．电流表：量程，内阻 D．定值电阻 E．定值电阻 F．定值电阻 G．滑动变阻器R（） H．导线与开关 (1)实验时设计了如图甲所示电路，需要先将电流表改装成量程为3V的电压表，将电流表量程扩大为0.5A，另一定值电阻作为保护电阻，则三个定值电阻选择为：a ；b ；c （均填器材前面的字母）。 (2)在图示乙器材中按照电路图连接成测量电路。 (3)电路连接准确无误后，闭合开关K，移动滑动变阻器，得到多组电流表、的示数，作出了图像如图丙所示，则电池组电动势 V；内阻 。（小数点后保留两位） 13．(12分) 电源（电动势为E、内阻为r）、电阻箱、理想电压表与开关连接成如图所示的电路。闭合开关S后，当电阻箱接入电路的阻值R=2.0Ω时，理想电压表示数为6.0V。已知电源内阻r=1.0Ω，求： （1）电源电动势E的大小； （2）当通电时间t=20s时，电阻箱产生的焦耳热Q。    14．(14分) 由滑动变阻器、定值电阻以及电源、电表、电键组成的电路如图甲所示。闭合开关S，从左端向右移动滑动变阻器的滑片，根据电表数据得到图像如图乙所示，电表均为理想电表，滑动变阻器的阻值调节范围足够大。求： (1)电源电动势和内阻以及电阻的阻值； (2)电源的最大输出功率； (3)滑动变阻器的最大功率。 15．(16分) 某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦和其他阻力。 (1)计算电压表的最大示数； (2)计算该电子秤能测量的最大质量； (3)电压表示数U与所称物体质量m的关系式。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$