专题12 电能 能量守恒定律（讲义，全国通用）物理学业水平考试合格考总复习

该高中物理高考复习讲义围绕电能与能量守恒专题，整合电功电功率、闭合电路欧姆定律、动态电路分析、U-I图像、电源电动势和内阻测量等核心考点，按“概念梳理-规律应用-实验探究”逻辑架构知识体系，通过必备知识填空、高频考点例题精讲、分层实战训练等环节，帮助学生系统突破重点难点。 讲义突出“科学思维+科学探究”素养导向，如实验专题指导学生用U-I图像求电动势和内阻，培养数据处理能力，动态电路分析对比“程序法”与“串反并同”技巧，提升科学推理效率。分层设计基础巩固与综合应用题，助力学生短时间内化考点，为教师精准把控复习节奏提供清晰路径。

专题12 电能 能量守恒定律目录 学考要求速览 必备知识梳理 高频考点精讲 考点一：电功和电功率 考点二：闭合电路欧姆定律 考点三：闭合电路的电功率及效率问题 考点四：动态电路分析 考点五：U-I图像 考点六：实验：测量电源电动势和内阻 实战能力训练 必备知识梳理 1 高频考点精讲 3 考点一：集合的含义与表示 3 考点二：集合间的基本关系 4 考点三：集合的基本运算 5 考点四：充分条件与必要条件 6 考点五：全称量词与存在量词 7 实战能力训练 1、 理解电功、电功率、焦耳定律，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路； 2、 了解电动势的物理意义，理解并掌握闭合电路的欧姆定律； 3、会用闭合电路欧姆定律分析电路的动态变化； 4、会计算涉及电源的电路功率； 5、理解测量电源电动势和内阻的实验原理——闭合电路欧姆定律； 6、掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法； 7、掌握实物图连接的技巧； 8、会用图像处理实验数据。 1、电功、电功率、电热和热功率 （1）电功 ①定义：导体中的恒定电场对自由电荷的 做的功． ②公式：W＝qU＝ (适用于任何电路)． ③电流做功的实质： 转化成其他形式能的过程． （2）电功率 ①定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的 ． ②公式：P＝＝ (适用于任何电路)． （3）焦耳定律 ①内容：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟 及 成正比． ②公式：Q＝ (适用于任何电路)． 2、闭合电路欧姆定律 （1）电动势 ①非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫电动势． ②物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成 本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压． （2）闭合电路欧姆定律 ①内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成 ，跟内、外电路的电阻之和成 ； ②公式：I＝(只适用于纯电阻电路)； ③其他表达形式 E＝U外＋U内或E＝U外＋ (适用于 电路)． （3）路端电压与外电阻的关系 ①纯电阻电路：U＝IR＝·R＝，当R增大时，U增大． ②特殊情况： a.当外电路断路时，I＝0，U＝E. b.当外电路短路时，I短＝，U＝0. （4）动态分析常用方法 ①程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路． a.分析步骤(如图)： b.分析时：串联电路注意分析电压关系，并联电路注意分析电流关系． ②结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零． a.所谓“串反”，即某一电阻的阻值增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大． b.所谓“并同”，即某一电阻的阻值增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小． 3、闭合电路的功率及效率问题 （1）电源的总功率 ①任意电路：P总＝ ＝ ＋IU内＝P出＋P内． ②纯电阻电路：P总＝ ＝. （2）电源内部消耗的功率 P内＝ ＝IU内＝P总－P出． （3）电源的输出功率 ①任意电路：P出＝ ＝IE－I2r＝P总－P内． ②纯电阻电路：P出＝ ＝. （4）电源的效率 ①任意电路：η＝×100%＝×100%. ②纯电阻电路：η＝×100%. （5）纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图) P出＝UI＝I2R＝R＝＝ 当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝. （6）提高纯电阻电路效率的方法 η＝×100%＝×100%＝×100%，R越大，η越高． 4、电源的U-I图像 电源的U－I图像 电阻的U－I图像 图像表述的物理量的关系 电源的路端电压与电路电流的关系 电阻两端电压与流过电阻的电流的关系 图线与坐标轴交点 ①与纵轴交点表示电源电动势E ②与横轴交点表示电源短路电流 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 图线的斜率 －r(r为内阻) 表示电阻大小(电阻为纯电阻时) 图线上每一点坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 图线上每一点坐标比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均表示此电阻的阻值大小 5、实验：测量电源电动势和内阻 （1）实验原理 闭合电路欧姆定律． （2）实验器材 干电池、电压表、电流表、 、开关、导线、坐标纸和刻度尺． （3）实验步骤 ①电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，按图连接好电路． ②把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最 的一端． ③闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中． ④断开开关，拆除电路，整理好器材． （4）实验数据处理 ①列方程组，解出E、r，并多次测量求平均值． ②用作图法处理数据，如图所示． a.图线与纵轴交点为 ； b.图线斜率的绝对值为 . （5）误差分析 ①偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确． ②系统误差： a.若采用甲图电路 方法a　电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝.其中U－I图像如图乙所示． 结论：E测<E真，r测<r真． 方法b　等效电源法 如图甲所示，E测＝E真<E真，r测＝<r真． b.若采用丙图电路 方法a　电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA.其中U－I图像如图丁所示． 结论：E测＝E真，r测>r真． 方法b　等效电源法 如图丙所示，E测＝E真，r测＝r＋RA>r真． ③电路选择： a.电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小． b.当内阻已知时选图丙电路，此时r＝k－RA，没有系统误差． （6）注意事项 ①为了使路端电压变化明显，可使用内阻较 的旧电池． ②电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快． ③要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些． ④若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝||确定． 考点精讲讲练 考点一：电功和电功率 例题1． （2026高三上·山东·学业考试）下列仪器中根据电流热效应工作的是（    ） A．电熨斗 B．电风扇 C．电容器 D．手机 例题2．（2026高三上·山东·学业考试）从白炽灯上标有“220V  100W”的数据中，我们可以确定（    ） A．该电灯的额定电压为220V，额定电流为A B．给电灯加上110V电压，通过它的电流一定为A C．该电灯正常发光时的电阻为484Ω D．该电灯在电路中发光时，它实际消耗的功率一定等于100W 1．（2026高三上·山东·学业考试）某白炽灯泡上标有“220V  40W”字样，不计温度对电阻的影响，下列说法正确的有（    ） A．该灯接在110V线路上时，其热功率为20W B．该灯接在55V线路上时，其热功率为2.5W C．该灯接在440V线路上时，其热功率为160W D．该灯接在110V线路上时，其热功率为40W 2．（2025高二上·辽宁·学业考试）普通电饭锅工作时有加热和保温两种状态。下图为电饭锅的电路图，R1为电阻，R2是加热用的电阻丝，S为开关。若电饭锅在保温状态下的功率是加热状态下功率的一半，则下列描述正确的是（　　） A．R1: R2=1:1 B．R1: R2=1:2 C．开关S闭合时，电饭锅处于保温状态 D．开关S断开时，R1与R2的功率之比为1:2 3．（2025高二下·广东·学业考试）一台标有“220V  66W”的电风扇，若其线圈阻值为。把电风扇接入220V的交流电中，正常工作时线圈的发热功率为（　　） A．66W B．0.9W C．9W D．6.6W 考点二：闭合电路欧姆定律 例题1． （2023高一下·贵州·学业考试）如图所示的电路中，电阻，电源的电动势，内阻。闭合开关后，电阻中通过的电流是（　　） A． B． C． D． 1．（2024高二下·贵州·学业考试）如图所示，电路中电源电动势E为9V,内阻r为1Ω,电阻R为8Ω。将开关S闭合，流过理想电流表的电流为（    ） A．1A B．2A C．8A D．9A 2．（2023高二下·河北·学业考试）电动势为3.0V、内阻为的电源与一电阻组成闭合电路，若电路中的电流为1.0A，则电阻的阻值为（    ） A． B． C． D． 3．（2024高二上·江苏南通·学业考试）如图电路中，开关闭合后电压表示数为。已知电源内阻，电阻，所有电表均理想，则电源电动势E的大小为（　　） A．10V B．14V C．35V D．44V 考点三：闭合电路的电功率及效率问题 例题1．（2024高二下·湖南郴州·学业考试）光伏发电是一种新兴的清洁发电方式。某太阳能电池板，测得它不接负载时的电压为900mV，短路电流为90mA，若将该电池板与两电阻器按如图所示连接成闭合电路，其中，。求： （1）太阳能电池板的内阻r； （2）电阻器两端的电压U； （3）电阻器消耗的功率P。 例题2．（2023高二上·浙江·学业考试）如图所示，电源电动势为E=3V，内阻r=0.5Ω，接通开关S连接一台直流电动机，线圈电阻是 R=0.5Ω，工作时通过电动机电流为I=1A，则下列选项正确的是（　　） A．电源输出功率为3W B．电源两端电压为1.5V C．电动机输出机械功率为2W D．电动机两端电压为0.5V 1．（2024高二上·江苏·学业考试）如图所示电路中，电源的电动势为E，内阻为r，现闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右移动一小段距离后，下列结论正确的是（　　） A．灯泡L变暗 B．电流表读数变小 C．电压表读数变大 D．电源的效率变小 2．（2022高二·浙江·学业考试）如图所示，已知电源的内阻为r，外电路的固定电阻R0＝r，可变电阻Rx的总电阻为2r，在Rx的滑动触头从A端向B端滑动的过程中（　　） A．Rx消耗的功率不变 B．电源输出的功率变小 C．电源内阻消耗的功率变小 D．R0消耗的功率变大 3．（2024高二上·山东·学业考试）如图所示电路中，电源电动势E＝8V，内阻r＝1Ω，小灯泡L上标有“6V　3W”的字样，电动机的线圈电阻。闭合开关S，小灯泡和电动机均正常工作。设小灯泡的阻值不受温度变化的影响。求闭合开关后： (1)小灯泡正常发光时的电流； (2)流过电源的电流； (3)电动机输出的机械功率。 考点四：动态电路分析 例题1．（2025高二上·海南·学业考试）如图所示，、为定值电阻，电源电动势为，内阻为，电表均为理想电表。闭合开关S，电压表的示数为，电流表的示数分别为。在滑动变阻器的滑片由端滑到端的过程中（　　） A．增大 B．增大 C．不变 D．减小 1．（2025高二下·广东·学业考试）在如图所示的电路中，先闭合开关，再将滑动变阻器R1的滑片从左端逐渐滑到右端。此过程中电流表的示数变化是（　　） A．逐渐变大 B．逐渐变小 C．先变小后变大 D．先变大后变小 2．（2023高二上·河北·学业考试）如图中虚线框所示，某电子秤主要由三部分构成：秤盘、显示重量的仪表G、阻值随压力增大而减小的压力传感器。图中为定值保护电阻，当秤盘中所放物体的重量增大时。下列说法正确的是（　　） A．电路中电流减小 B．电路中电流增大 C．消耗的电功率减小 D．消耗的电功率不变 3．（2024高二上·浙江·学业考试）在如图所示的电路中，当开关S闭合后，若将滑动变阻器的滑片P向上调节，已知电源内阻为r，下列说法正确的是（　　） A．灯L变亮，电容器两极板间的电压增大 B．灯L变暗，电压表的示数增大 C．灯L变暗，电流表的示数增大 D．电压表和电流表的示数都减小 考点五：U-I图像 例题1．（2025高二下·湖南郴州·学业考试）某同学在测量电源的电动势和内阻时，由实验数据画出路端电压与干路电流的U-I图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．电源的内阻为10.0Ω B．电源的电动势为2.4V C．短路电流为0.4A D．电源的电动势为3.0V 1．（2023高一下·贵州·学业考试）在测定电源电动势和内阻的实验中，测得某电源的两端电压和电流的关系如图所示。由图像可得出该电源的电动势和内阻分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 2．（2024高二上·江苏扬州·学业考试）如图所示的图像，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻R串联起来组成闭合电路，则电源的输出功率为 W。 3．（2025高三下·海南·学业考试）如图1所示的电路中。为热敏电阻，定值电阻，图2中图线a为电源的伏安特性曲线，图线b为热敏电阻的伏安特性曲线，开关闭合，开关断开。下列说法正确的是（　　） A．保持开关断开，电源的效率为60% B．开关闭合后，电源内阻消耗的功率增大 C．开关闭合后，热敏电阻消耗的电功率增大 D．开关闭合后，电源的输出功率增大 考点六：实验：测量电源电动势和内阻 例题1．（2025高二上·辽宁·学业考试）为探究手机充电宝是否可以视为跟干电池一样的直流电源，某实验小组采用图甲所示的电路测量充电宝的电动势E和内阻r，滑动变阻器R用于改变电路中的电流，R0为保护电阻，电路中的电源是电量100%的充电宝。图乙为根据电压表和电流表的示数作出的U-I图像。 (1)该充电宝的电动势E为 V（结果保留三位有效数字）; (2)该充电宝的内阻r为 Ω（结果保留两位有效数字）。 1．（2025高二下·陕西西安·学业考试）利用电流表（量程0.6A，内阻约为0.1Ω）和电压表（量程3V，内阻约为5kΩ）测定一节干电池的电动势和内阻（约为1Ω），要求尽量减小实验误差。 (1)应该选择的实验电路是 （选填“甲”或“乙”）。 (2)处理实验中的数据得到如图丙所画图线，由此可得出干电池的电动势E= V，内阻r= Ω（结果都保留3位有效数字） 2．（2024高二上·江苏盐城·学业考试）在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中 (1)备有如下器材 A．干电池1节       B．滑动变阻器（）   C．滑动变阻器（） D．电压表（）    E．电流表（）    F．电流表（）     G．开关、导线若干 其中滑动变阻器应选 ，电流表应选 （只填器材前的序号） (2)某同学根据实验数据画出的图像如图所示 由图像可得电池的电动势为 V，内电阻为 。 3．（2024高二上·天津和平·学业考试）某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A．一节干电池 B．电流表A：量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω C．电压表：量程0~3V，内阻约3kΩ D．电压表：量程0~15V，内阻约15kΩ E．滑动变阻器：，额定电流2A F．滑动变阻器：，额定电流1A G．开关、导线若干 某同学设计如图所示的电路完成实验，回答下列问题： (1)在上述器材中请选择适当的器材：电压表选 ，滑动变阻器选 。（填写器材前的序号字母） (2)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图所示的图像。由此可知，干电池的电动势 V，内电阻 。（结果保留两位有效数字） 考点七：能源与可持续发展 例题1．（2025高二下·广东·学业考试）砷化镓薄膜电池可将太阳能转化为电能，其光电转化率高达30%。下列说法正确的是（　　） A．电池可创造能量 B．太阳能是不可再生能源 C．此电池的光电转化率不到100%，说明能量不守恒 D．此电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能 1．（2024高二上·江苏南通·学业考试）下列能源中，属于可再生能源的是（　　） A．煤炭 B．天然气 C．太阳能 D．核能 2．（2024高二上·辽宁·学业考试）“化风为电，御风而行”。2023年 6 月 28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月 19日成功并网发电。下列关于能源知识的说法正确的是（　　） A．“兆瓦”是能量单位 B．风能属于不可再生能源 C．风力发电实现了空气动能与电能的转化 D．各种不同形式的能量在相互转化的过程中不需要做功 3．（2024高二上·福建·学业考试）节约用电应从自己做起。下列做法能节约用电的是（   ） A．冰箱内尽量塞满食物 B．让长期不用的家电处于待机状态 C．食物先冷却降温再放入冰箱 D．夏天空调温度设定尽量调低 训练 1．（2025高二下·湖南娄底·学业考试）下列家用电器中利用电流的热效应工作的是（　　） A．扫地机器人 B．电饭煲 C．微波炉 D．电视机 2．（2025高二下·广东·学业考试）小明将功率为1500W、1000W、500W的三个电器接通在同一个插线板上，插线板的导线出现发热现象。下列相关说法正确的是（　　） A．导线的电阻可以忽略，该发热现象与电热无关 B．更换导线更细的插线板，有利于减少发热 C．断开500W的电器，最有利于减少发热 D．不能将几个大功率电器同时接通在同一个插线板上 3．（2023高二上·河北·学业考试）某电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端电压为U，通过的电流为I。则（　　） A．电压U等于Ir B．电动机的发热功率为UI C．电动机消耗的电功率为 D．电动机输出的机械功率为 4．（2024高二上·天津红桥·学业考试）如图所示的电路中，电源电动势，电源的内阻，电阻，电阻，当闭合开关S后，流过的电流为（   ） A． B．1A C． D． 5．（2025高二上·广东·学业考试）如图所示为一块手机电池背面印有的一些信息，下列说法正确的是（　　） A．该电池供电时的电流一定恒为500 mA B．500 mA·h是电池储存的能量 C．该电池在工作时的路端电压为3.6V D．若电池以10mA的电流工作，可用50 h 6．（2024高二上·福建·学业考试）如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，若移动滑动变阻器R的滑片使其电阻减小，则下列判断正确的是（　　） A．电压表示数将减小，灯L将变暗 B．电压表示数将减小，灯L将变亮 C．电压表示数将增大，灯L将变暗 D．电压表示数将增大，灯L将变亮 7．（2023高二上·江苏·学业考试）利用图（a）所示电路测量电源的电动势，路端电压与电流关系的图像如图（b）所示，则电源的电动势为（　　） A． B． C． D． 8．（2024高二上·浙江·学业考试）实验小组利用铜片、锌片和橙子制作了橙子电池。他们用如图所示的电路测得橙子电池的电动势为1.06V，内阻为1.2kΩ。实验中若不及时断开开关，会发现电流表示数明显减小。已知电流表的内阻为100Ω，调节电阻箱的阻值为4kΩ时，电流表示数为I，则（　　） A．I=200μA B．I=259μA C．电流表示数明显减小是因为电池内阻减小 D．电流表示数明显减小是因为电池电动势减小 9．（2025高二上·辽宁沈阳·学业考试）在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，已连接好实验电路． (1)下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据，其中处理方法既能减小偶然误差，又直观、简便的是（　　） A．测出两组I、U的数据，代入方程组和求出E和r B．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值 C．测出多组I、U的数据，画出图像，再根据图像求出E、r D．多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r (2)如图（2）是根据实验数据作出的图像，由图可知，电源的电动势内阻 ．（计算结果保留两位有效数字） 10．（2025高二下·湖南娄底·学业考试）一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗功率66W。求： (1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少； (2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少； (3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，请推导说明此时电动机为什么容易被烧毁。 11.（多选）（2025高二下·广东·学业考试）如图所示的电路中，电源电动势为，内阻为，为定值电阻。闭合开关后，向右移动滑动变阻器的滑片，在此过程中（　　） A．灯泡L变暗 B．两端电压减小 C．电源的路端电压减小 D．经过的电流增大 12.（2025高二上·海南·学业考试）某课外科技活动小组利用铜片、锌片和水果制作了水果电池，铜片是电池的正极、锌片是负极。将水果电池、电阻箱和电压表（内阻可视为无穷大）等按图1所示的电路图连接，测该电池的电动势和内阻。回答下列问题： (1)按图1所示的电路图，将图2中的器材连线补充完整。 (2)闭合开关，多次改变电阻箱的阻值，记录下若干组电压表读数和对应的值。若某次的示数如图3所示，则此次的阻值为 。 (3)根据闭合电路欧姆定律，与、、的关系式为 。 (4)根据记录数据作出图像，如图4所示，求得 ， 。（结果均保留2位有效数字） 13．（2025高二下·陕西西安·学业考试）如图所示电路中，电源电动势内阻电动机的电阻电阻电动机正常工作时，理想电压表的示数求： (1)通过电动机的电流； (2)电动机消耗的电功率； (3)电源的输出功率和效率。 14．（2025高二下·上海·学业考试）新能源汽车 （1）（多选）我国新能源汽车发展迅猛，从技术到生产都已经走在世界最前列。某国产新能源汽车铭牌上的部分内容如下，该车充电器的充电效率为90%，从零电量充到额定容量的80%，正常充电需要8h，快充状态下仅需0.4h。下列说法正确的是（　　） 动力电池系统额定电压： 350V 动力电池系统额定容量： 192A·h 驱动电机额定功率： 60/60kW（前轴/后轴） 乘坐人数： 5人 最大允许总质量： 2100kg A．充80%的电需要消耗约60kW·h的电能 B．快充时的电功率为正常充电时电功率的20倍 C．汽车正常行驶过程中，电池的化学能全部转化为机械能 D．汽车在水平面加速过程中，若实际功率保持不变，则加速度增大 （2）2023年10月，华为发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”充电速度，在该领域上遥遥领先。若该充电桩工作电压为1000V，最大输出功率为600kW，现给某新能源汽车上的超级电容进行充电，则在充电过程中（　　） A．电容器板间电压逐渐变大 B．电容器的电容会逐渐增大 C．充电电流为600A保持不变 D．电容器充电功率大，电容器充满电时电荷量会增大 （3）2023年10月，华为发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”充电速度，比特斯拉超级充电站快了两倍以上。若该充电桩工作电压为1000V，最大输出功率为600kW，现给某新能源汽车上的超级电容进行充电，则在充电过程中（　　） A．最大电流为600A B．电容器电容逐渐增大 C．电容器两极板间的电压不变 D．充电电流一直保持不变 （4）某汽车无线充电站的无线充电设备充电效率约为80%，一辆新能源汽车最大充电容量为，从0到100km/h的加速时间为7s。当汽车电池容量低于最大容量20%，要求进入充电站进行充电。下列说法正确的是（ ） A．充电过程能量不守恒 B．从电池容量20%到充满电，需要消耗电能 C．电机正常工作时的电流等于输入电压与电动机电阻的比值 D．保持最大功率恒定不变加速时，汽车的加速度减小 （5）某兴趣小组对新能源汽车的工作原理产生了兴趣，他们查阅资料做了一个简单的原理图，主要元件有动力电池组、车灯以及电动机，如图所示，额定电压为、线圈电阻的电动机与内阻为的车灯并联，连接在电动势的动力电池组上。当S闭合后电动机恰好正常工作，此时通过电池组的电流为10A。求： ①电池组的内阻r； ②流过灯泡的电流； ③电动机的输出功率。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题12 电能 能量守恒定律目录 学考要求速览 必备知识梳理 高频考点精讲 考点一：电功和电功率 考点二：闭合电路欧姆定律 考点三：闭合电路的电功率及效率问题 考点四：动态电路分析 考点五：U-I图像 考点六：实验：测量电源电动势和内阻 实战能力训练 必备知识梳理 1 高频考点精讲 3 考点一：集合的含义与表示 3 考点二：集合间的基本关系 4 考点三：集合的基本运算 5 考点四：充分条件与必要条件 6 考点五：全称量词与存在量词 7 实战能力训练 1、 理解电功、电功率、焦耳定律，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路； 2、 了解电动势的物理意义，理解并掌握闭合电路的欧姆定律； 3、会用闭合电路欧姆定律分析电路的动态变化； 4、会计算涉及电源的电路功率； 5、理解测量电源电动势和内阻的实验原理——闭合电路欧姆定律； 6、掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法； 7、掌握实物图连接的技巧； 8、会用图像处理实验数据。 1、电功、电功率、电热和热功率 （1）电功 ①定义：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功． ②公式：W＝qU＝IUt(适用于任何电路)． ③电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程． （2）电功率 ①定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢． ②公式：P＝＝IU(适用于任何电路)． （3）焦耳定律 ①内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比． ②公式：Q＝I2Rt(适用于任何电路)． 2、闭合电路欧姆定律 （1）电动势 ①非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫电动势． ②物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压． （2）闭合电路欧姆定律 ①内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比； ②公式：I＝(只适用于纯电阻电路)； ③其他表达形式 E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir(适用于任意电路)． （3）路端电压与外电阻的关系 ①纯电阻电路：U＝IR＝·R＝，当R增大时，U增大． ②特殊情况： a.当外电路断路时，I＝0，U＝E. b.当外电路短路时，I短＝，U＝0. （4）动态分析常用方法 ①程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路． a.分析步骤(如图)： b.分析时：串联电路注意分析电压关系，并联电路注意分析电流关系． ②结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零． a.所谓“串反”，即某一电阻的阻值增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大． b.所谓“并同”，即某一电阻的阻值增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小． 3、闭合电路的功率及效率问题 （1）电源的总功率 ①任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内． ②纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝. （2）电源内部消耗的功率 P内＝I2r＝IU内＝P总－P出． （3）电源的输出功率 ①任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内． ②纯电阻电路：P出＝I2R＝. （4）电源的效率 ①任意电路：η＝×100%＝×100%. ②纯电阻电路：η＝×100%. （5）纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图) P出＝UI＝I2R＝R＝＝ 当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝. （6）提高纯电阻电路效率的方法 η＝×100%＝×100%＝×100%，R越大，η越高． 4、电源的U-I图像 电源的U－I图像 电阻的U－I图像 图像表述的物理量的关系 电源的路端电压与电路电流的关系 电阻两端电压与流过电阻的电流的关系 图线与坐标轴交点 ①与纵轴交点表示电源电动势E ②与横轴交点表示电源短路电流 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 图线的斜率 －r(r为内阻) 表示电阻大小(电阻为纯电阻时) 图线上每一点坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 图线上每一点坐标比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均表示此电阻的阻值大小 5、实验：测量电源电动势和内阻 （1）实验原理 闭合电路欧姆定律． （2）实验器材 干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺． （3）实验步骤 ①电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程，按图连接好电路． ②把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端． ③闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中． ④断开开关，拆除电路，整理好器材． （4）实验数据处理 ①列方程组，解出E、r，并多次测量求平均值． ②用作图法处理数据，如图所示． a.图线与纵轴交点为电源电动势E； b.图线斜率的绝对值为内阻r. （5）误差分析 ①偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确． ②系统误差： a.若采用甲图电路 方法a　电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝.其中U－I图像如图乙所示． 结论：E测<E真，r测<r真． 方法b　等效电源法 如图甲所示，E测＝E真<E真，r测＝<r真． b.若采用丙图电路 方法a　电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA.其中U－I图像如图丁所示． 结论：E测＝E真，r测>r真． 方法b　等效电源法 如图丙所示，E测＝E真，r测＝r＋RA>r真． ③电路选择： a.电源内阻一般较小，选图甲电路误差较小． b.当内阻已知时选图丙电路，此时r＝k－RA，没有系统误差． （6）注意事项 ①为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池． ②电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快． ③要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些． ④若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝||确定． 考点精讲讲练 考点一：电功和电功率 例题1． （2026高三上·山东·学业考试）下列仪器中根据电流热效应工作的是（    ） A．电熨斗 B．电风扇 C．电容器 D．手机 【答案】A 【详解】A．电熨斗通过电流流经电阻丝产生热量，将电能转化为热能，用于熨烫衣物，其核心原理是电流的热效应，故A正确； B．电风扇主要依靠电动机将电能转化为机械能（扇叶转动），不属于电流的热效应，故B错误； C．电容器通过电场储存电荷，与电流的热效应无关，故C错误； D．手机工作时涉及电能转化为光能、声能等，发热是副效应而非主要功能，故D错误。 故选A。 例题2．（2026高三上·山东·学业考试）从白炽灯上标有“220V  100W”的数据中，我们可以确定（    ） A．该电灯的额定电压为220V，额定电流为A B．给电灯加上110V电压，通过它的电流一定为A C．该电灯正常发光时的电阻为484Ω D．该电灯在电路中发光时，它实际消耗的功率一定等于100W 【答案】C 【详解】A．电灯的额定电流应为，故A错误； B．灯泡的电阻会随温度变化而变化，当电灯加上110V电压时，灯泡不正常发光，温度较低，电阻小于正常发光时的电阻 通过它的电流 即使假设电阻不变，电流也为，故B错误； C．灯泡正常发光时电阻，故C正确； D．实际功率由实际电压和实际电流决定，只有在额定电压220V下工作时，实际功率才等于额定功率100W，故D错误。 故选C。 1．（2026高三上·山东·学业考试）某白炽灯泡上标有“220V  40W”字样，不计温度对电阻的影响，下列说法正确的有（    ） A．该灯接在110V线路上时，其热功率为20W B．该灯接在55V线路上时，其热功率为2.5W C．该灯接在440V线路上时，其热功率为160W D．该灯接在110V线路上时，其热功率为40W 【答案】B 【详解】该灯的额定电压为220V，当其两端电压不等于额定电压时，白炽灯的功率不等于其额定功率40W，但其电阻R可以认为是不变的，白炽灯的电阻为 AD．当电压V时，实际热功率W，故AD错误； B．当电压V时，实际热功率W，故B正确； C．当电压V时，超过灯泡的额定电压，故灯丝会被烧断，造成断路，热功率为零，故C错误。 故选B。 2．（2025高二上·辽宁·学业考试）普通电饭锅工作时有加热和保温两种状态。下图为电饭锅的电路图，R1为电阻，R2是加热用的电阻丝，S为开关。若电饭锅在保温状态下的功率是加热状态下功率的一半，则下列描述正确的是（　　） A．R1: R2=1:1 B．R1: R2=1:2 C．开关S闭合时，电饭锅处于保温状态 D．开关S断开时，R1与R2的功率之比为1:2 【答案】A 【详解】ABC．加热状态下电路总功率较大，保温状态下电路总功率较小。在纯电阻电路中，电路总功率 开关接通时，R1被短路，电路总功率 开关断开时，R1与R2串联，电路总功率 因为 所以，故A正确，BC错误； D．开关S断开时，R1与R2串联，根据可知，功率之比为1:1，故D错误。 故选A。 3．（2025高二下·广东·学业考试）一台标有“220V  66W”的电风扇，若其线圈阻值为。把电风扇接入220V的交流电中，正常工作时线圈的发热功率为（　　） A．66W B．0.9W C．9W D．6.6W 【答案】B 【详解】正常工作时，电流为 则正常工作时线圈的发热功率为 故选B。 考点二：闭合电路欧姆定律 例题1． （2023高一下·贵州·学业考试）如图所示的电路中，电阻，电源的电动势，内阻。闭合开关后，电阻中通过的电流是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】已知电源电动势 外电阻 电源内阻 应用闭合电路欧姆定律 解得 故选B。 1．（2024高二下·贵州·学业考试）如图所示，电路中电源电动势E为9V,内阻r为1Ω,电阻R为8Ω。将开关S闭合，流过理想电流表的电流为（    ） A．1A B．2A C．8A D．9A 【答案】A 【详解】根据闭合电路欧姆定律有 可知流过理想电流表的电流为1A。 故选A。 2．（2023高二下·河北·学业考试）电动势为3.0V、内阻为的电源与一电阻组成闭合电路，若电路中的电流为1.0A，则电阻的阻值为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据闭合电路欧姆定律有 解得 故选D。 3．（2024高二上·江苏南通·学业考试）如图电路中，开关闭合后电压表示数为。已知电源内阻，电阻，所有电表均理想，则电源电动势E的大小为（　　） A．10V B．14V C．35V D．44V 【答案】B 【详解】根据题意，由欧姆定律有 可得，电流表的示数为 由闭合回路欧姆定律可得，电源电动势E的大小为 故选B。 考点三：闭合电路的电功率及效率问题 例题1．（2024高二下·湖南郴州·学业考试）光伏发电是一种新兴的清洁发电方式。某太阳能电池板，测得它不接负载时的电压为900mV，短路电流为90mA，若将该电池板与两电阻器按如图所示连接成闭合电路，其中，。求： （1）太阳能电池板的内阻r； （2）电阻器两端的电压U； （3）电阻器消耗的功率P。 【答案】（1）；（2）0.45V；（3） 【详解】（1）太阳能电池板的内阻 （2）图示中电流 电阻器两端的电压 （3）电阻器消耗的功率 例题2．（2023高二上·浙江·学业考试）如图所示，电源电动势为E=3V，内阻r=0.5Ω，接通开关S连接一台直流电动机，线圈电阻是 R=0.5Ω，工作时通过电动机电流为I=1A，则下列选项正确的是（　　） A．电源输出功率为3W B．电源两端电压为1.5V C．电动机输出机械功率为2W D．电动机两端电压为0.5V 【答案】C 【详解】A．电源输出功率为 A 错误； BD．由闭合电路欧姆定律，可得电源两端电压为 电源两端电压即为电动机两端电压，为2.5V，BD错误； C．电动机输入功率 电动机的热功率 电动机输出机械功率为 C正确。 故选C。 1．（2024高二上·江苏·学业考试）如图所示电路中，电源的电动势为E，内阻为r，现闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右移动一小段距离后，下列结论正确的是（　　） A．灯泡L变暗 B．电流表读数变小 C．电压表读数变大 D．电源的效率变小 【答案】D 【详解】AB．变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，干路电流变大，灯泡变亮，电流表读数变大，故AB错误； C．根据 知，路端电压变小，电压表读数变小，故C错误； D．电源的效率 由于外电压变小，所以电源的效率变小，故D正确。 故选D。 2．（2022高二·浙江·学业考试）如图所示，已知电源的内阻为r，外电路的固定电阻R0＝r，可变电阻Rx的总电阻为2r，在Rx的滑动触头从A端向B端滑动的过程中（　　） A．Rx消耗的功率不变 B．电源输出的功率变小 C．电源内阻消耗的功率变小 D．R0消耗的功率变大 【答案】D 【详解】A．当外电阻与电源内阻相等时电源的输出功率最大，将R0等效为电源的内阻，则电源的等效内阻为2r，当Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，电阻Rx从2r减小到零，则Rx消耗的功率变小，选项A错误； B．Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，外电路电阻从3r减小到r，则电源输出功率逐渐变大，选项B错误； CD．Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，总电阻逐渐减小，则电流逐渐变大，则根据P＝I2R可知，电源内阻消耗的功率以及R0消耗的功率均变大，选项C错误，D正确。 故选D。 3．（2024高二上·山东·学业考试）如图所示电路中，电源电动势E＝8V，内阻r＝1Ω，小灯泡L上标有“6V　3W”的字样，电动机的线圈电阻。闭合开关S，小灯泡和电动机均正常工作。设小灯泡的阻值不受温度变化的影响。求闭合开关后： (1)小灯泡正常发光时的电流； (2)流过电源的电流； (3)电动机输出的机械功率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）设小灯泡的额定功率为P，额定电压为U， 由电功率公式得 代入数据得 （2）由闭合电路欧姆定理得 代入数据得 （3）设流过电动机的电流为，由并联电路的电流特点得 代入数据得 设电动机的输入功率为 代入数据得 电动机线圈的发热功率为 代入数据得 由能量守恒定律得 代入数据得 考点四：动态电路分析 例题1．（2025高二上·海南·学业考试）如图所示，、为定值电阻，电源电动势为，内阻为，电表均为理想电表。闭合开关S，电压表的示数为，电流表的示数分别为。在滑动变阻器的滑片由端滑到端的过程中（　　） A．增大 B．增大 C．不变 D．减小 【答案】B 【详解】AB．在滑动变阻器滑片由端滑到端的过程中，减小，回路总电阻减小，依据闭合电路欧姆定律，知回路总电流增大，电压减小，A错误，B正确； CD．由于总电流增大，的并联电阻不变，电压增大，则增大，C、D错误。 故选B。 1．（2025高二下·广东·学业考试）在如图所示的电路中，先闭合开关，再将滑动变阻器R1的滑片从左端逐渐滑到右端。此过程中电流表的示数变化是（　　） A．逐渐变大 B．逐渐变小 C．先变小后变大 D．先变大后变小 【答案】A 【详解】滑动变阻器R1的滑片从左端逐渐滑到右端，滑动变阻器左侧接入电阻R左增大，外电路总电阻 当R左增大时，R外减小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大。滑动变阻器左侧与定值电阻并联等效电阻为 当R左增大时，R并增大，根据欧姆定律可知，并联部分承担电压增大，则电流表示数逐渐变大。 故选A。 2．（2023高二上·河北·学业考试）如图中虚线框所示，某电子秤主要由三部分构成：秤盘、显示重量的仪表G、阻值随压力增大而减小的压力传感器。图中为定值保护电阻，当秤盘中所放物体的重量增大时。下列说法正确的是（　　） A．电路中电流减小 B．电路中电流增大 C．消耗的电功率减小 D．消耗的电功率不变 【答案】B 【详解】当秤盘中所放物体的重量增大时，压力传感器的阻值减小，总电阻减小，则电路中电流增大；根据P=I2R0可知，消耗的电功率变大。 故选B。 3．（2024高二上·浙江·学业考试）在如图所示的电路中，当开关S闭合后，若将滑动变阻器的滑片P向上调节，已知电源内阻为r，下列说法正确的是（　　） A．灯L变亮，电容器两极板间的电压增大 B．灯L变暗，电压表的示数增大 C．灯L变暗，电流表的示数增大 D．电压表和电流表的示数都减小 【答案】B 【详解】若将滑动变阻器的滑片P向上调节，则R接入电路的电阻变大，总电阻变大，总电流减小，则灯泡变暗，电流表示数减小，根据可知电源内阻上电压变小，根据可得路端电压变大，即电压表的示数增大。因灯泡和电源内阻上的电压减小，则电容器两极板间电压变大。 故选B。 考点五：U-I图像 例题1．（2025高二下·湖南郴州·学业考试）某同学在测量电源的电动势和内阻时，由实验数据画出路端电压与干路电流的U-I图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．电源的内阻为10.0Ω B．电源的电动势为2.4V C．短路电流为0.4A D．电源的电动势为3.0V 【答案】D 【详解】A．根据闭合电路的欧姆定律，有 知图线的斜率表示内阻，得，故A错误； BD．当I=0时，，故B错误，D正确； C．当电路短路时，，得，故C错误； 故选D。 1．（2023高一下·贵州·学业考试）在测定电源电动势和内阻的实验中，测得某电源的两端电压和电流的关系如图所示。由图像可得出该电源的电动势和内阻分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】根据闭合电路欧姆定律可得 可得 由题图可知， 故选C。 2．（2024高二上·江苏扬州·学业考试）如图所示的图像，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻R串联起来组成闭合电路，则电源的输出功率为 W。 【答案】4 【详解】[1]根据题意，由闭合回路欧姆定律有 由图可知，电源的电动势为 内阻为 用该电源直接与电阻R串联起来组成闭合电路时，电路中电流为，则电源的输出功率为 3．（2025高三下·海南·学业考试）如图1所示的电路中。为热敏电阻，定值电阻，图2中图线a为电源的伏安特性曲线，图线b为热敏电阻的伏安特性曲线，开关闭合，开关断开。下列说法正确的是（　　） A．保持开关断开，电源的效率为60% B．开关闭合后，电源内阻消耗的功率增大 C．开关闭合后，热敏电阻消耗的电功率增大 D．开关闭合后，电源的输出功率增大 【答案】B 【详解】A．由图2可知，电源的电动势为 工作电流为 路端电压 故电源的效率 A错误； B．开关闭合后，与热敏电阻并联接入电路，外电路的总阻值减小，根据闭合电路的欧姆定律 可知，干路电流增大，电源内阻消耗的功率 因此电源内阻消耗的功率增大，B正确； C．结合上述分析可知，闭合后，干路电流增大，路端电压减小，由热敏电阻的伏安特性曲线可知，通过热敏电阻的电流随之减小，故热敏电阻的功率减小，C错误； D．电源的输出功率 当外电路的电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，开关断开时，外电路的电阻 开关闭合时，若热敏电阻大小不变，外电路的电阻 由热敏电阻的伏安特性曲线可知热敏电阻的阻值随电压的降低而减小，因此应小于，根据电源的伏安特性曲线可知，电源的内阻 可见，外电阻更远离，故电源的输出功率减小，D错误。 故选B。 考点六：实验：测量电源电动势和内阻 例题1．（2025高二上·辽宁·学业考试）为探究手机充电宝是否可以视为跟干电池一样的直流电源，某实验小组采用图甲所示的电路测量充电宝的电动势E和内阻r，滑动变阻器R用于改变电路中的电流，R0为保护电阻，电路中的电源是电量100%的充电宝。图乙为根据电压表和电流表的示数作出的U-I图像。 (1)该充电宝的电动势E为 V（结果保留三位有效数字）; (2)该充电宝的内阻r为 Ω（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)5.07 (2)0.10 【详解】（1）根据 可知 （2） 1．（2025高二下·陕西西安·学业考试）利用电流表（量程0.6A，内阻约为0.1Ω）和电压表（量程3V，内阻约为5kΩ）测定一节干电池的电动势和内阻（约为1Ω），要求尽量减小实验误差。 (1)应该选择的实验电路是 （选填“甲”或“乙”）。 (2)处理实验中的数据得到如图丙所画图线，由此可得出干电池的电动势E= V，内阻r= Ω（结果都保留3位有效数字） 【答案】(1)甲 (2) 1.45 2.50 【详解】（1）由于电流表内阻与待测电源内阻相差不大，若采用图乙，因电流表内阻分压引起的误差会较大，而电压表内阻远大于电源内阻，因电压表分流引起的误差相对于电流表分压引起的误差更小，因此采用甲图。 （2）[1][2]根据 结合图像可知， 2．（2024高二上·江苏盐城·学业考试）在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中 (1)备有如下器材 A．干电池1节       B．滑动变阻器（）   C．滑动变阻器（） D．电压表（）    E．电流表（）    F．电流表（）     G．开关、导线若干 其中滑动变阻器应选 ，电流表应选 （只填器材前的序号） (2)某同学根据实验数据画出的图像如图所示 由图像可得电池的电动势为 V，内电阻为 。 【答案】(1) B E (2) 1.4 2.8 【详解】（1）[1]为了调节方便，使电表示数变化明显，滑动变阻器应选择阻值较小B； [2]1节干电池的电动势约为，通过电池的电流不能太大，所以电流表应选量程为的E。 （2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得 则有 可知图像的纵轴截距等于电动势，则有 图像的斜率绝对值等于内阻，则有 3．（2024高二上·天津和平·学业考试）某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材： A．一节干电池 B．电流表A：量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω C．电压表：量程0~3V，内阻约3kΩ D．电压表：量程0~15V，内阻约15kΩ E．滑动变阻器：，额定电流2A F．滑动变阻器：，额定电流1A G．开关、导线若干 某同学设计如图所示的电路完成实验，回答下列问题： (1)在上述器材中请选择适当的器材：电压表选 ，滑动变阻器选 。（填写器材前的序号字母） (2)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图所示的图像。由此可知，干电池的电动势 V，内电阻 。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1) C E (2) 1.5 1.0 【详解】（1）[1]干电池的电动势约为1.5V，则电压表应选C。 [2]为调节方便，使电表示数变化明显，滑动变阻器应选总电阻值较小的，即选E。 （2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得 可知图像的纵轴截距等于电动势，则有 图像的斜率绝对值等于内阻，则有 考点七：能源与可持续发展 例题1．（2025高二下·广东·学业考试）砷化镓薄膜电池可将太阳能转化为电能，其光电转化率高达30%。下列说法正确的是（　　） A．电池可创造能量 B．太阳能是不可再生能源 C．此电池的光电转化率不到100%，说明能量不守恒 D．此电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能 【答案】D 【详解】A．根据能量守恒定律，能量不能被创造，电池仅实现能量转化，A错误； B．太阳能源于太阳核聚变，可持续再生，B错误； C．转化率低是因能量散失（如热能），总能量守恒未被破坏，C错误； D．非静电力（如半导体内部电场）驱动电荷分离，将光能转化为电能，D正确。 故选D。 1．（2024高二上·江苏南通·学业考试）下列能源中，属于可再生能源的是（　　） A．煤炭 B．天然气 C．太阳能 D．核能 【答案】C 【详解】AB．煤炭、天然气属化石能源，不能短期内从自然界得到补充的，是不可再生能源，故AB不符合题意； C．太阳能可以从自然界源源不断的得到，是可再生能源，故C符合题意； D．核能来自核燃料，核燃料在地球上的储量是有限的，不能短期内从自然界得到补充的，是不可再生能源，故D不符合题意。 故选C。 2．（2024高二上·辽宁·学业考试）“化风为电，御风而行”。2023年 6 月 28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月 19日成功并网发电。下列关于能源知识的说法正确的是（　　） A．“兆瓦”是能量单位 B．风能属于不可再生能源 C．风力发电实现了空气动能与电能的转化 D．各种不同形式的能量在相互转化的过程中不需要做功 【答案】C 【详解】A．瓦是功率的单位，“兆瓦”是较大的功率单位，故A错误； B．风能属于可再生能源，故B错误； C．风力发电实现了空气动能与电能的转化，故C正确； D．功是能量转化的量度，各种不同形式的能量在相互转化的过程中需要做功，故D错误。 故选C。 3．（2024高二上·福建·学业考试）节约用电应从自己做起。下列做法能节约用电的是（   ） A．冰箱内尽量塞满食物 B．让长期不用的家电处于待机状态 C．食物先冷却降温再放入冰箱 D．夏天空调温度设定尽量调低 【答案】C 【详解】A．冰箱内塞满食物时，压缩机需要工作更长的时间，不利于节约用电，A错误； B．长期不用的家电处于待机状态时，家电则一直处于低功率状态消耗电能，B错误； C．食物先冷却降温再放入冰箱，可以减少压缩机工作的时间，有利于节约电能，C正确； D．夏天空调温度设定的温度越低，压缩机制冷工作时间就越长，不利于节约用电，D错误。 故选C。 训练 1．（2025高二下·湖南娄底·学业考试）下列家用电器中利用电流的热效应工作的是（　　） A．扫地机器人 B．电饭煲 C．微波炉 D．电视机 【答案】B 【详解】A．扫地机器人主要依靠电动机将电能转化为机械能，而非直接利用电流的热效应，A错误； B．电饭煲通过电热丝发热，将电能转化为热能来加热食物，直接利用了电流的热效应，B正确； C．微波炉通过电磁波使食物分子振动产生热量，属于电磁能转化为热能，并非电流的热效应，C错误； D．电视机主要将电能转化为光能和声能，其发热是电路元件工作的副产品，D错误。 故选B。 2．（2025高二下·广东·学业考试）小明将功率为1500W、1000W、500W的三个电器接通在同一个插线板上，插线板的导线出现发热现象。下列相关说法正确的是（　　） A．导线的电阻可以忽略，该发热现象与电热无关 B．更换导线更细的插线板，有利于减少发热 C．断开500W的电器，最有利于减少发热 D．不能将几个大功率电器同时接通在同一个插线板上 【答案】D 【详解】A．导线的电阻虽然较小，但电流较大时，根据焦耳定律 可知发热量仍不可忽略，故A错误； B．根据电阻定律 可知导线越细，横截面积越小，电阻越大，发热量反而增加，故B错误； C．断开500W电器后电路总功率为2500W，电流减小，但断开1500W的电器后，电路总功率为1500W电流减少更显著，所以断开500W的电器并非最有利于减少发热，故C错误； D．多个大功率电器同时使用会导致总电流超过插线板承载能力，引发过热危险，故D正确。 故选D。 3．（2023高二上·河北·学业考试）某电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端电压为U，通过的电流为I。则（　　） A．电压U等于Ir B．电动机的发热功率为UI C．电动机消耗的电功率为 D．电动机输出的机械功率为 【答案】D 【详解】A．电动机不是纯电阻电路，则电压U>Ir，选项A错误； B．电动机的发热功率为，选项B错误； C．电动机消耗的电功率为 选项C错误； D．电动机输出的机械功率为 选项D正确。 故选D。 4．（2024高二上·天津红桥·学业考试）如图所示的电路中，电源电动势，电源的内阻，电阻，电阻，当闭合开关S后，流过的电流为（   ） A． B．1A C． D． 【答案】A 【详解】外电阻为 总电流 路端电压 流过的电流为 故选A。 5．（2025高二上·广东·学业考试）如图所示为一块手机电池背面印有的一些信息，下列说法正确的是（　　） A．该电池供电时的电流一定恒为500 mA B．500 mA·h是电池储存的能量 C．该电池在工作时的路端电压为3.6V D．若电池以10mA的电流工作，可用50 h 【答案】D 【详解】ABD．电池上的500mA·h表示电池的容量，而不是能量，该电池供电时的电流不一定恒为500mA，可以由电池的容量计算出在一定放电电流下电池使用的时间，由500mA·h＝t·10mA 得t＝50h，故AB错误，D正确； C．3.6V是电源的电动势并非路端电压，故C错误。 故选D。 6．（2024高二上·福建·学业考试）如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，若移动滑动变阻器R的滑片使其电阻减小，则下列判断正确的是（　　） A．电压表示数将减小，灯L将变暗 B．电压表示数将减小，灯L将变亮 C．电压表示数将增大，灯L将变暗 D．电压表示数将增大，灯L将变亮 【答案】B 【详解】因为滑动变阻器的阻值减小，总电阻减小，所以I会增大，灯L将变亮。根据 U会减小，所以电压表示数将减小。 故选B。 7．（2023高二上·江苏·学业考试）利用图（a）所示电路测量电源的电动势，路端电压与电流关系的图像如图（b）所示，则电源的电动势为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据图写出测量原理式 得 图可知电源电动势为1.50V。 故选C。 8．（2024高二上·浙江·学业考试）实验小组利用铜片、锌片和橙子制作了橙子电池。他们用如图所示的电路测得橙子电池的电动势为1.06V，内阻为1.2kΩ。实验中若不及时断开开关，会发现电流表示数明显减小。已知电流表的内阻为100Ω，调节电阻箱的阻值为4kΩ时，电流表示数为I，则（　　） A．I=200μA B．I=259μA C．电流表示数明显减小是因为电池内阻减小 D．电流表示数明显减小是因为电池电动势减小 【答案】A 【详解】AB．题意知电池电动势，内阻，电流表的内阻为，则根据闭合电路欧姆定律，当调节电阻箱的阻值为时，电流为 代入数据解得 μA 故A正确，B错误； CD．电流表示数明显减小是因为电池内阻增大的原因，故CD错误。 故选 A。 9．（2025高二上·辽宁沈阳·学业考试）在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，已连接好实验电路． (1)下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据，其中处理方法既能减小偶然误差，又直观、简便的是（　　） A．测出两组I、U的数据，代入方程组和求出E和r B．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值 C．测出多组I、U的数据，画出图像，再根据图像求出E、r D．多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r (2)如图（2）是根据实验数据作出的图像，由图可知，电源的电动势内阻 ．（计算结果保留两位有效数字） 【答案】(1)C (2)1.0 【详解】（1）A．根据两组测量数据可以算出一组E，r值，但不能减少偶然误差，故A错误； B．该方法原理可行，但不符合题目中“直观、简便”的要求，故B错误； C．采用图像法处理实验数据，直观、同时减小了偶然误差，故C正确； D．该做法是错误的，不能求出I、U的平均值，然后应用欧姆定律求出电阻阻值，故D错误； 故选C。 （2）根据闭合回路欧姆定律有 可知，图像的斜率等于电源内阻，由图可知，电源的电动势内阻 10．（2025高二下·湖南娄底·学业考试）一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗功率66W。求： (1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少； (2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少； (3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，请推导说明此时电动机为什么容易被烧毁。 【答案】(1)0.3A (2)64.2W (3)电流过大，发热功率过大 【详解】（1）根据 解得 （2）电风扇正常工作时转化为内能的功率 电风扇正常工作时转化为机械能的功率 （3）电风扇的风叶被卡住后，电动机不转时可视为纯电阻电路，通过电风扇的电流 发热功率 此时电流过大，发热功率过大，所以此时电动机容易被烧毁。 11.（多选）（2025高二下·广东·学业考试）如图所示的电路中，电源电动势为，内阻为，为定值电阻。闭合开关后，向右移动滑动变阻器的滑片，在此过程中（　　） A．灯泡L变暗 B．两端电压减小 C．电源的路端电压减小 D．经过的电流增大 【答案】ACD 【详解】C．向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路阻值减小，则电路总电阻减小，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，故C正确； ABD．由于通过的电流增大，则两端电压增大，由于路端电压减小，则灯泡L和两端电压减小，则通过灯泡L的电流减小，灯泡L变暗，由于电路总电流增大，则经过的电流增大，故AD正确，B错误。 故选ACD。 12.（2025高二上·海南·学业考试）某课外科技活动小组利用铜片、锌片和水果制作了水果电池，铜片是电池的正极、锌片是负极。将水果电池、电阻箱和电压表（内阻可视为无穷大）等按图1所示的电路图连接，测该电池的电动势和内阻。回答下列问题： (1)按图1所示的电路图，将图2中的器材连线补充完整。 (2)闭合开关，多次改变电阻箱的阻值，记录下若干组电压表读数和对应的值。若某次的示数如图3所示，则此次的阻值为 。 (3)根据闭合电路欧姆定律，与、、的关系式为 。 (4)根据记录数据作出图像，如图4所示，求得 ， 。（结果均保留2位有效数字） 【答案】(1) (2)3200 (3) (4) 0.85 0.85 【详解】（1）电路连线如图 （2）依据电阻箱的示数，得此次的阻值为3200Ω。 （3）由分压原理，知 得 （4）[1][2]结合图4，知截距，斜率大小 所以有， 得 13．（2025高二下·陕西西安·学业考试）如图所示电路中，电源电动势内阻电动机的电阻电阻电动机正常工作时，理想电压表的示数求： (1)通过电动机的电流； (2)电动机消耗的电功率； (3)电源的输出功率和效率。 【答案】(1) (2) (3)， 【详解】（1）已知电压表的示数和定值电阻，根据欧姆定律 电动机和电阻串联，故通过电动机的电流为 （2）根据闭合电路的欧姆定律，电动机两端的电压 则电动机消耗的电功率 （3）电源的输出功率 又电源的总功率 则电源的效率 14．（2025高二下·上海·学业考试）新能源汽车 （1）（多选）我国新能源汽车发展迅猛，从技术到生产都已经走在世界最前列。某国产新能源汽车铭牌上的部分内容如下，该车充电器的充电效率为90%，从零电量充到额定容量的80%，正常充电需要8h，快充状态下仅需0.4h。下列说法正确的是（　　） 动力电池系统额定电压： 350V 动力电池系统额定容量： 192A·h 驱动电机额定功率： 60/60kW（前轴/后轴） 乘坐人数： 5人 最大允许总质量： 2100kg A．充80%的电需要消耗约60kW·h的电能 B．快充时的电功率为正常充电时电功率的20倍 C．汽车正常行驶过程中，电池的化学能全部转化为机械能 D．汽车在水平面加速过程中，若实际功率保持不变，则加速度增大 （2）2023年10月，华为发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”充电速度，在该领域上遥遥领先。若该充电桩工作电压为1000V，最大输出功率为600kW，现给某新能源汽车上的超级电容进行充电，则在充电过程中（　　） A．电容器板间电压逐渐变大 B．电容器的电容会逐渐增大 C．充电电流为600A保持不变 D．电容器充电功率大，电容器充满电时电荷量会增大 （3）2023年10月，华为发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”充电速度，比特斯拉超级充电站快了两倍以上。若该充电桩工作电压为1000V，最大输出功率为600kW，现给某新能源汽车上的超级电容进行充电，则在充电过程中（　　） A．最大电流为600A B．电容器电容逐渐增大 C．电容器两极板间的电压不变 D．充电电流一直保持不变 （4）某汽车无线充电站的无线充电设备充电效率约为80%，一辆新能源汽车最大充电容量为，从0到100km/h的加速时间为7s。当汽车电池容量低于最大容量20%，要求进入充电站进行充电。下列说法正确的是（ ） A．充电过程能量不守恒 B．从电池容量20%到充满电，需要消耗电能 C．电机正常工作时的电流等于输入电压与电动机电阻的比值 D．保持最大功率恒定不变加速时，汽车的加速度减小 （5）某兴趣小组对新能源汽车的工作原理产生了兴趣，他们查阅资料做了一个简单的原理图，主要元件有动力电池组、车灯以及电动机，如图所示，额定电压为、线圈电阻的电动机与内阻为的车灯并联，连接在电动势的动力电池组上。当S闭合后电动机恰好正常工作，此时通过电池组的电流为10A。求： ①电池组的内阻r； ②流过灯泡的电流； ③电动机的输出功率。 【答案】（1）AB （2）A （3）A （4）D （5）①；②2A；③432W 【解析】（1）A．由题意可知设充80%的电需要消耗电能为E，则有，故A正确； B．从没电充到额定容量的80%，正常充电需要8h，快充状态下仅需0.4h，由功率公式 可知快充时的电功率为正常充电时电功率的20倍，故B正确； C．汽车行驶时，电池的化学能大部分转化为机械能，一部分转化为内能，故C错误； D．由功率公式可知，汽车在水平面加速时，速度增大，若实际功率保持不变，牵引力将会减小，由牛顿第二定律有 所以汽车的加速度也会减小，故D错误。 故选AB。 （2）AB．电容器的电容由自身决定，与带电量无关，充电过程中电容器电容不变，而带电量增加，根据可知，电容器两极板间的电压逐渐增大，故A正确，B错误； C．根据 可得充电电流的最大值为 但在充电过程中，随着电容器极板上电荷量的增加，充电电流会减小，不是保持不变，故C错误； D．电容器充电功率大，充电快，电容器充满电时极板间电压达到最大值，电荷量达到最大值，充电结束时，根据 可知电荷量最大值不变，故D错误。 故选A。 （3）A．根据公式可得 即充电电流的最大值为，故A 正确； B．电容器电容由自身因素决定，与带电量和电压无关，故B错误； C．根据公式可知，电容不变，在充电过程中，电荷量越大，电压越大，故C错误； D．充电刚开始时，由于电源电极与电容器极板之间存在较大的电势差，此时充电电流较大，随着电容器两极板的电压逐渐增大，电势差减小，所以充电电流会减小，故D错误。 故选A。 （4）A．能量守恒定律是自然界的普适定律，充电过程遵守能量守恒定律，故A错误； B．从电池容量20%到充满电，需要消耗电能为，故B错误； C．电机不是纯电阻，不遵守欧姆定律，在电机工作中电阻上的电压小于电机两端电压，因此电机正常工作时的电流小于输入电压与电动机电阻的比值，故C错误； D．保持最大功率恒定不变加速时，汽车的速度增加，根据可知，牵引力会减小，由牛顿第二定律 可得加速度也会减小，故D正确。 故选D。 （5）①S闭合后，电动机正常工作，通过电池组的电流为，由闭合回路欧姆定律有 解得电池组的内阻为 ②灯泡的电压等于电动机电压，则根据欧姆定律得流过灯泡的电流为 ③根据并联电路的性质可得流过电动机的电流为 电动机的发热功率为 所以电动机的输出功率为 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $