第十二章 电能 能量守恒定律（举一反三单元测试·提升卷）物理人教版2019必修第三册

第十二章 电能 能量守恒定律（提升卷） 物 理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷 选择题 （共46分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1．规格不同的三只小灯泡L1、L2 、L3 与定值电阻R如图连接，当在ab两端加上一定电压时，三灯泡的实际功率正好相等，若将三灯泡并联接入电路，三个灯泡的实际功率分别P1、P2 和P3，则（　　） A．P1> P2> P3 B．P3 > P1 > P2 C．P2 > P1 > P3 D．P1 > P3 > P2 【答案】B 【解析】如图中电路结构可知L1、L2支路并联，两支路电压相等，功率相等，根据 由于 则 根据并联电路干路电流等于支路电流之和可知 根据 可知、将三灯泡并联接入电路，则电压相等，根据，可知P3 > P1 > P2，B项正确 2.（广东省深圳市高级中学（集团）2024-2025学年高二上学期期中）带有两接线柱的和是两个材质相同的立方体金属块，的棱长是的两倍，两接线柱分别位于相对的两侧面中心，如图所示，现将和接到同一电源上，下列说法正确的是（　　） A. 和电阻之比为1∶2 B. 和的电流之比为1∶2 C. 和的电压之比为2∶1 D. 和的功率之比为2∶1 【答案】CD 【解析】设立方体的边长为a，根据电阻定律可得 可知和的电阻之比为；两立方体串联，则和的电流之比为；由公式 可得和的电压之比为；由 可知和功率之比为。 3.我国某汽车集团采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”，可以在同样的空间内装入更多电池。如图所示，一款车型装配了N块“刀片电池”，每块“刀片电池”的容量是q，平均工作电压是U，该车型采用充电电压为U0的快充充电桩时，充电效率为80%，充满电需要的时间为t。已知该车型每行驶100km平均能耗是E，则下列说法不正确的是（　　） A. 电池组充满电后储存的电荷量为NqB. 单块电池充满电后储存的电能为qU C. 电池组充满电后的续航里程为 D. 快充充电桩的平均充电电流为 【答案】D 【解析】电池组充满电后储存的电荷量为 故A正确，不符合题意；单块电池充满电后储存的电能为 故B正确，不符合题意；电池组充满电后储存的电能为NqU，而汽车每行驶100km平均能耗是E，则电池组充满电后的续航里程为 故C正确，不符合题意；快充充电桩充电过程有 所以平均充电电流，故D错误，符合题意。 4. 锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，依靠带正电的离子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，已知某锂电池的电动势为（　　） A．该电池充当电源时，其输出电压可能大于 B．在锂电池内部，依靠静电力搬运 C．该电池单位时间，一定将化学能转化为电能 D．该电池未接入电路时，电池两端的电压为 【答案】D 【解析】该电池电动势为3.6V，充当电源时，其输出电压不可能大于3.6V，故A错误；在锂电池内部，依靠非静电力搬运Li+，故B错误；根据电动势的定义 可知，移动1C电量的锂离子，非静电力做功3.6J，把3.6J化学能转化为电能，与时间无关，故C错误；电路断开时，路端电压等于电动势大小，故D正确。 5.硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻R的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为（　　） A．5.5Ω B．7.0Ω C．12.0Ω D．12.5Ω 【答案】A 【详解】由闭合电路欧姆定律得 当时 由题图可知，电池的电动势为 根据题中两图线交点处的状态可知，电阻的电压为 电流为 则硅光电池的内阻为，故选A。 6.如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻，R2为光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小），C为电容器，L为小灯泡，电表均为理想电表，闭合开关S电路达到稳定状态后，若增大照射光强度，则 （　 　） A. 小灯泡的功率减小 B. 电容器极板上的电荷量增加 C. 电源的输出功率一定增大 D. 两表示数变化量的比值不变 【答案】D 【解析】若增大照射光强度，则R2阻值减小，总电阻减小，总电流变大，通过小灯泡电流变大，可知小灯泡的功率增加，R1和内阻上的电压变大，则电容器两板电压减小，则电容器极板上的电荷量减小，选项AB错误；当外电阻等于电源内阻时电源输出功率变大，外电阻和内阻的关系不能确定，可知电源的输出功率不一定增大，选项C错误；两表示数变化量的比值 不变，选项D正确。 7．下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计自身机械损耗，若该车在额定状态下以最大速度行驶，则下列选项正确的是（　　） 自重 40 kg 额定电压、电流 48 V、12 A 载重 75 kg 电池容量 20 Ah 最大行驶速度 20 km/h 额定输出功率 480 W A. 电动机的线圈电阻一定大于 B. Ah是能量单位 C. 该车受到的阻力为86.4 N D. 电动机的线圈的热功率为96 W 【答案】CD 【解析】已知该电动自行车所用电动机的额定电压为48V，额定电流为12A，则该电动机的输入功率为 已知额定输出功率为 则线圈的发热功率为 则由可得电动机的线圈电阻 故A错误，D正确；A（安培）是电流单位，h是时间单位，由可知二者乘积为电荷量单位，故B错误；当该车在额定状态下以最大速度做匀速直线运动时，所受牵引力大小等于车所受到的阻力大小，即 此时该车的额定输出功率为 最大行驶速度 则牵引力大小为 故阻力大小，故C正确。 8.警使用的某型号酒精测试仪如图甲，其工作原理如图乙所示，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，且．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. 电流表的示数减小 B. 电压表的示数减小 C. 电源对外输出功率增大 D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比减小 【答案】BC 【解析】当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，传感器电阻减小，电路中电流增大，即电流表的示数增大，内电阻及的分电压增大，则传感器电阻上的电压减小，电压表示数减小，A错误，B正确；．当内外电阻相等时，电源输出功率最大，当传感器电阻减小时，外电阻阻值接近内电阻，所以电源输出功率变大，C正确； 根据闭合电路的欧姆定律得 则有，即比值不变，D错误。 9．如图所示的电路，电源内阻不能忽略，电阻R1 = 8 Ω，R2 = 10 Ω，当开关S接a端时，电压表读数为4.0 V，当开关S接到b端时，电压表读数可能为（　　） A. 4.8 V B. 5.4 V C. 4.1 V D. 5.0 V 【答案】AC 【解析】设电源电动势为E，内阻为r，根据闭合电路欧姆定律，当S接a端时，电压表读数为 ，当S接b端时，电压表读数为 则 则有 又U1 = 4.0 V，可得故选AC。 10．如图甲所示，这是某品牌的共享电动自行车，其电源、车灯、电动机构成的电路简化为图乙。该电动自行车的电源电动势内阻，电动机的内阻，车灯电阻，电流表的内阻忽略不计。当S1、S2都接通时，电流表的示数，此时电动机正常工作。已知人和车的总质量为68kg，电动自行车在平直路上所受阻力恒为17N，电动自行车保持额定功率在平直路上从静止开始沿直线加速到最大速度运动的位移为10m。下列说法正确的是（　　） A. 当只有S1接通时，电流表的示数为1.6A B. 当只有S1接通时，车灯的电压为38.4V C. 当S1、S2都接通时，电动机的输出功率为90W D. 电动自行车从静止加速到最大速度所用的时间为12s 【答案】ABD 【解析】当只有S1接通时，根据闭合电路欧姆定律可得 故AB正确；当S1、S2都接通时，有 流过灯泡的电流为 流过电动机的电流为 电动机的输出功率为 故C错误；当电动自行车达到最大速度时，牵引力等于阻力，则 根据动能定理可得 联立解得故D正确。 第Ⅱ卷 非选择题（共54分） 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共22分。） 11．（10分）某实验小组尝试测量电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。 （1）某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，该同学在思考后将的定值电阻串入电路中，如图________（选填“乙”或“丙”），解决了这一问题； （2）多次调节滑动变阻器R的阻值，读出相应的电压表和电流表示数U和I，用测得的数据描绘出如图丁所示的图像，则该电池的电动势________V，内阻________Ω（结果均保留两位有效数字）； （3）该同学反思发现上述实验方案存在系统误差。若考虑电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图丁中重新绘制图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将________，与纵坐标轴交点的数值将________（两空均选填“变大”“变小”“不变”）。 【答案】（1）乙 （2） ①. 12 ②. 1.0 （3） ①. 不变 ②. 变大 【解析】（1）实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，则可能是电源内阻太小造成的，则可以在电源上串联一个定值电阻，则图乙可以解决这一问题。 （2）根据闭合电路的欧姆定律可知 则由图像可知该电池的电动势12V 内阻 （3） 图像与横轴交点表示短路电流，当电源短路时，电表的内阻不影响短路电流，与横坐标轴交点的数值不变；电压表和电源并联，测量的内阻是电压表和电源并联后的电阻，比电源内阻的真实值小，图像斜率偏小，修正后图像斜率变大，与纵坐标轴交点的数值将变大 12．（12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 【解析】（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。 三、计算题（本题共3小题，共32分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13．（8分）如图所示的电路中，电源的内阻为，电阻，，。当开关S闭合时，理想电流表示数为I3=0.6A，求： （1）电阻R3两端的电压U3； （2）流过电阻R2的电流I2； （3）电阻R1两端的电压U1和流过电阻R1的电流I1； （4）电源的电动势E。 【答案】（1）1.2V；（2）0.4A；（3）2V，1A；（4）4V 【解析】（1）电阻R3两端的电压U3=I3R3 解得 U3=1.2V （2） 由于U并=I2R2=U3 I2=0.4A （3） 根据电流关系可知I1=I2+I3 I1=1A 电阻R1两端的电压U1=I1R1 U1=2V （4）电源的电动势E=UI1+U并+I1r E=4V 14．（10分）如图所示，一电荷量带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点，电键S合上后，当小球静止时，细线与竖直方向的夹角（；已知两板相距，电源电动势，内阻，电阻，。g取。已知：，。 （1）求平行金属板左右板间的电势差U？ （2）求出带电小球的质量m？ 【答案】（1） （2） 【解析】（1）外电路的总电阻为 干路电流为 由图可知，平行金属板左右板间的电势差等于电源的路端电压 （2）平行金属板间电场强度为 根据平衡条件得 解得 15．（16分）如图所示，电源电动势，内阻常转动、当不小心卡住车轮时，车灯会变暗。玩具汽车的简化电路如图所示，电源电动势E=10V，r=2Ω，，车轮电动机的额定电压，灯泡电阻为R=6Ω，，线圈电阻则： （1）玩具汽车正常工作时，电动机的输出功率； （2）玩具汽车被卡住后，电源的效率。 【答案】（1）5W （2）30% 【解析】（1）玩具汽车正常工作时，电源内阻分的电压为 通过电源的电流 玩具汽车正常工作时，通过灯泡的电流 通过电动机的电流 电动机的输出功率 （2）玩具汽车卡住后，电动机当做纯电阻，电动机和灯泡并联后的总电阻 电源的效率 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 电能 能量守恒定律（提升卷） 物 理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷 选择题 （共46分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1．规格不同的三只小灯泡L1、L2 、L3 与定值电阻R如图连接，当在ab两端加上一定电压时，三灯泡的实际功率正好相等，若将三灯泡并联接入电路，三个灯泡的实际功率分别P1、P2 和P3，则（　　） A．P1> P2> P3 B．P3 > P1 > P2 C．P2 > P1 > P3 D．P1 > P3 > P2 2.（广东省深圳市高级中学（集团）2024-2025学年高二上学期期中）带有两接线柱的和是两个材质相同的立方体金属块，的棱长是的两倍，两接线柱分别位于相对的两侧面中心，如图所示，现将和接到同一电源上，下列说法正确的是（　　） A. 和电阻之比为1∶2 B. 和的电流之比为1∶2 C. 和的电压之比为2∶1 D. 和的功率之比为2∶1 3.我国某汽车集团采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”，可以在同样的空间内装入更多电池。如图所示，一款车型装配了N块“刀片电池”，每块“刀片电池”的容量是q，平均工作电压是U，该车型采用充电电压为U0的快充充电桩时，充电效率为80%，充满电需要的时间为t。已知该车型每行驶100km平均能耗是E，则下列说法不正确的是（　　） A. 电池组充满电后储存的电荷量为NqB. 单块电池充满电后储存的电能为qU C. 电池组充满电后的续航里程为 D. 快充充电桩的平均充电电流为 4. 锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，依靠带正电的离子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，已知某锂电池的电动势为（　　） A．该电池充当电源时，其输出电压可能大于 B．在锂电池内部，依靠静电力搬运 C．该电池单位时间，一定将化学能转化为电能 D．该电池未接入电路时，电池两端的电压为 5.硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻R的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为（　　） A．5.5Ω B．7.0Ω C．12.0Ω D．12.5Ω 6.如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻，R2为光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小），C为电容器，L为小灯泡，电表均为理想电表，闭合开关S电路达到稳定状态后，若增大照射光强度，则 （　 　） A. 小灯泡的功率减小 B. 电容器极板上的电荷量增加 C. 电源的输出功率一定增大 D. 两表示数变化量的比值不变 7．下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计自身机械损耗，若该车在额定状态下以最大速度行驶，则下列选项正确的是（　　） 自重 40 kg 额定电压、电流 48 V、12 A 载重 75 kg 电池容量 20 Ah 最大行驶速度 20 km/h 额定输出功率 480 W A. 电动机的线圈电阻一定大于 B. Ah是能量单位 C. 该车受到的阻力为86.4 N D. 电动机的线圈的热功率为96 W 8.警使用的某型号酒精测试仪如图甲，其工作原理如图乙所示，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，且．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. 电流表的示数减小 B. 电压表的示数减小 C. 电源对外输出功率增大 D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比减小 9．如图所示的电路，电源内阻不能忽略，电阻R1 = 8 Ω，R2 = 10 Ω，当开关S接a端时，电压表读数为4.0 V，当开关S接到b端时，电压表读数可能为（　　） A. 4.8 V B. 5.4 V C. 4.1 V D. 5.0 V。 10．如图甲所示，这是某品牌的共享电动自行车，其电源、车灯、电动机构成的电路简化为图乙。该电动自行车的电源电动势内阻，电动机的内阻，车灯电阻，电流表的内阻忽略不计。当S1、S2都接通时，电流表的示数，此时电动机正常工作。已知人和车的总质量为68kg，电动自行车在平直路上所受阻力恒为17N，电动自行车保持额定功率在平直路上从静止开始沿直线加速到最大速度运动的位移为10m。下列说法正确的是（　　） A. 当只有S1接通时，电流表的示数为1.6A B. 当只有S1接通时，车灯的电压为38.4V C. 当S1、S2都接通时，电动机的输出功率为90W D. 电动自行车从静止加速到最大速度所用的时间为12s 第Ⅱ卷 非选择题（共54分） 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共22分。） 11．（10分）某实验小组尝试测量电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。 （1）某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作，实验时发现，大范围移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数变化都不明显，该同学在思考后将的定值电阻串入电路中，如图________（选填“乙”或“丙”），解决了这一问题； （2）多次调节滑动变阻器R的阻值，读出相应的电压表和电流表示数U和I，用测得的数据描绘出如图丁所示的图像，则该电池的电动势________V，内阻________Ω（结果均保留两位有效数字）； （3）该同学反思发现上述实验方案存在系统误差。若考虑电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图丁中重新绘制图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将________，与纵坐标轴交点的数值将________（两空均选填“变大”“变小”“不变”）。 12．（12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”）。 三、计算题（本题共3小题，共32分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13．（8分）如图所示的电路中，电源的内阻为，电阻，，。当开关S闭合时，理想电流表示数为I3=0.6A，求： （1）电阻R3两端的电压U3； （2）流过电阻R2的电流I2； （3）电阻R1两端的电压U1和流过电阻R1的电流I1； （4）电源的电动势E。 14．（10分）如图所示，一电荷量带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点，电键S合上后，当小球静止时，细线与竖直方向的夹角（；已知两板相距，电源电动势，内阻，电阻，。g取。已知：，。 （1）求平行金属板左右板间的电势差U？ （2）求出带电小球的质量m？ 15．（16分）如图所示，电源电动势，内阻常转动、当不小心卡住车轮时，车灯会变暗。玩具汽车的简化电路如图所示，电源电动势E=10V，r=2Ω，，车轮电动机的额定电压，灯泡电阻为R=6Ω，，线圈电阻则： （1）玩具汽车正常工作时，电动机的输出功率； （2）玩具汽车被卡住后，电源的效率。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $