第十二章 电能 能量守恒定律 章末测试 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十二章 电能 能量守恒定律 (时间:75分钟　满分:100分) 一、单项选择题(本题共9小题,每小题4分,共36分) 1.(2024连云港合格考模拟)“天宫一号”两侧装有巨大的太阳能电池板,为中国空间站正常工作提供足够的电能。下列说法正确的是(　　) A.太阳能是不可再生能源 B.太阳能主要以热传导的方式传到地球 C.太阳能电池板是将太阳能转换为电能的装置 D.太阳能电池板能源源不断地产生电能,说明自然界的能量总量是可变的 2.(2025常州期中)在测量电源的电动势和内阻实验中,某同学连接电路如图,闭合开关调节滑动变阻器,发现电流表示数从较小值增大至满偏过程中电压表示数变化很小,引起该现象的原因最可能是(　　) A.滑动变阻器总阻值太大 B.电源的内阻太小 C.电压表内阻太大 D.某根导线断路 3.(2025南京合格性考试模拟)电阻R1=2 Ω,R2=2 Ω,R3=4 Ω。当通过电阻R1的电流I1=1 A时,通过R3的功率为(　　) A.0.25 W B.1 W C.4 W D.16 W 4.(2025扬州阶段检测)光敏电阻是用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成的特殊电阻器,其电阻值会随光照强度的增大而减小,光敏电阻的这种特殊性能,在科技生活中得到广泛应用。某应用电路如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当照射光强度增大时,下列说法错误的是(　　) A.电压表的示数增大 B.R2中电流减小 C.小灯泡的功率增大 D.R3的功率增大 5.(2024扬州阶段检测)如图所示的U-I图像中,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,由图像可知(　　) A.R的阻值为2.5 Ω B.电源电动势为3 V,内阻为0.5 Ω C.电源的输出功率为3.0 W D.电源内部消耗功率为1.5 W 6.(2025苏州阶段检测)工程师对某款新能源汽车的直流蓄电池进行性能测试,测试过程中系统输出的图像如图,其中P为直流电源的输出功率,I为总电流,下列说法正确的是(　　) A.该蓄电池的电动势为24 V B.该蓄电池的内阻为2 Ω C.该蓄电池的短路电流为12 A D.该蓄电池输出功率最大时电流为12 A 7.(2025南通期中)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,R1、R2、R3为定值电阻,C为电容器,开关S1闭合、S2断开。则闭合开关S2后(　　) A.电流表示数减小 B.电压表示数减小 C.电容器所带的电荷量减为零 D.R1消耗的功率增大 8.(2025苏州阶段检测)如图甲所示是测量脂肪积累程度的仪器,其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等,而脂肪不容易导电),模拟电路如图乙所示。闭合开关,体型相近的两测试者分握两手柄,其中脂肪含量越高的测试者在测试时(　　) 甲　 乙 A.电流表示数越大 B.R2消耗的功率越大 C.电压表示数与电流表示数的比值不变 D.电压表示数变化量与电流表示数变化量比值的绝对值不变 9.如图所示为一个电灯的伏安特性曲线,由图可知,两者不成线性关系,下列说法错误的是(　　) A.该电灯的电阻随着电压的增大而增大 B.该电灯的电阻随着电压的变化而变化是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故 C.把一个这样的电灯接到电动势为3 V,内阻为2 Ω的电源上,灯泡的实际功率大约为1 W D.当I=1 A时,电灯电阻约为0.83 Ω 二、非选择题(本题共6小题,共64分) 10.(10分)某实验小组按照图甲的电路测量两节干电池的电动势和内阻。 甲 (1)小组同学已将实验器材进行了部分连接,为减小系统误差,电压表上的另一根导线应接　　　　(选填“1”或“2”)接线柱上。  (2)正确连接电路后,闭合开关,发现无论怎么移动滑片,电压表的读数都不变,电流表无读数,则电路的故障可能是　　　　。  A.电流表断路 B.开关接触不良 C.滑动变阻器短路 (3)该实验小组的同学,按照图乙重新进行实验,闭合开关后,多次改变电阻箱的电阻,记下电压表与电阻箱的读数U、R。同学们想通过作图的方法求电源的电动势和内阻,其目的是减小　　　　　(选填“系统”或“偶然”)误差。  乙　 　丙 (4)如果以U为纵坐标,以I=为横坐标,横坐标从0开始,纵坐标从U0起,用实验测得的七组数据,在图丙中描点,该小组的两位同学分别作出了两条图线。则由更合理的图线得到电源电动势的测量值为　　　　　。  (5)有同学提出另一种方案:用一只电阻箱、一只电流表、开关、导线若干,测定电源的电动势和内阻。请你在虚线框中画出实验的电路图。 11.(6分)(2025苏州期中)一台小型电动机在3 V电压下工作,匀速提升重力为4 N的物体时,通过它的电流是0.2 A,在30 s内将该物体匀速提升3 m,不计除电动机线圈发热之外的能量损失,求: (1)电动机的输入功率P入; (2)电动机的发热功率P热。 12.(6分)(2024宿迁泗阳联考)如图所示的电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω,电动机的电阻R0=1.0 Ω,定值电阻R1=1.5 Ω。电动机正常工作时,理想电压表的示数U1=3.0 V。求: (1)电源的总功率; (2)电源的输出功率; (3)电动机消耗的电功率,以及将电能转化为机械能的功率。 13.(15分)(2025扬州期末)太阳能电池发出的电储存在蓄电池中,每节蓄电池的电动势为6 V,内阻为1 Ω,若用蓄电池组对一用电器(额定电压为24 V,额定电流为0.6 A)供电,求: (1)用电器的额定功率P额; (2)若用6节蓄电池串联供电,电路中还需要一个定值电阻来分压,求这个电阻的阻值R; (3)若太阳能电池板面积为S0,中午正对太阳光时发电功率为P0,电池板将太阳能转化为电能的效率为η,太阳光经过大气层时,约一半的能量能够到达地面,已知日地距离为r,求太阳辐射的总功率P。(球的面积公式S=4πr2,球的体积公式V=πr3) 14.(12分)(2025泰州期中)如图所示的电路中,电压表为理想电表,电源电动势E=10 V,内阻r=1 Ω。定值电阻R1=4 Ω,R2=10 Ω,电容器的电容为C=1×10-4 F,电动机线圈的电阻为rM=1 Ω,电压表的示数U=4 V,电动机正常工作。求: (1)电容器的带电量为多少; (2)电动机的输出功率是多少; (3)若电动机突然发生断路故障,则因电动机故障导致电源的输出功率减少了多少。 15.(15分)(2024盐城五校联考)如图所示电路中,电源电动势E=6 V、内阻r=3 Ω,定值电阻R0=10 Ω,滑动变阻器R的电阻在0到10 Ω之间变化。起初开关S断开,调节变阻器R的阻值,求: (1)变阻器电阻R多大时理想电流表示数为0.5 A; (2)变阻器可获得的最大功率; (3)闭合开关S,电阻R0可获得的最大电压。 参考答案 1.C　2.B　3.C　4.D　5.D　6.D　7.B　8.D　9.D 10.答案 (1)2　(2)A　(3)偶然　(4)U2　(5) 解析 (1)测量两节干电池的电动势和内阻,电源内阻较小时,如图所示。 则有 E测=U测+Ir测 E真=U真+(I+IV)r真 得E测<E真　r测<r真 因为电压表内阻较大,分流较小,而电流表内阻未知,为减小系统误差,应将电压表上的另一根导线应接2接线柱上,故选2。 (2)正确连接电路后,如图所示 闭合开关,发现无论怎么移动滑片,电压表的读数都不变,电流表无读数。说明电压表是直接测量电源两端电压,所以电压表的读数都不变,电流表没有电流流过,有可能是电流表断路,故A正确;如果开关接触不良,电压表的读数会变化,故B错误;如果滑动变阻器短路,通过电流表的电流应很大,不会无读数,故C错误。 (3)电压表的分流作用是由于测量技术的不完善造成的,属于系统误差;而读数的误差为偶然误差,多次记录数据,采用图像法分析可以有效避免偶然误差的影响,故填偶然。 (4)因为U2线上的点比U1线上的点更多,且U1线上有的点不在直线上,则U2线比较合理。另外通过电阻箱的电流为 I测= 由于电压表分流,真实电流为 I真=I测+IV 由闭合电路欧姆定律可知 E真>E测 则应该选择电压值较大的U2为电源电动势的测量值,来减小实验误差。 (5)有同学提出另一种方案里有一只电阻箱和一只电流表,可知电流表应串联在电路中,如图所示。 11.答案 (1)P入=0.6 W　(2)P热=0.2 W 解析 (1)电动机的输入功率 P入=IU=0.2×3 W=0.6 W。 (2)重物上升的速度v==0.1 m/s 机械功率P机=mgv=0.4 W 电动机的发热功率 P热=P入-P机=0.2 W。 12.答案 (1)20 W　(2)18 W　(3)12 W　8 W 解析 (1)已知电压表的示数U1=3.0 V和定值电阻R1=1.5 Ω,根据欧姆定律可求出电路中的电流I==2.0 A 电源的总功率P总=EI=20 W。 (2)电源的输出功率P出=EI-I2r=18 W。 (3)根据闭合电路的欧姆定律,电动机两端的电压U2=E-U1-Ir=6 V 电动机消耗的电功率P电=U2I=12 W 电动机将电能转化为机械能的功率,就是电动机的输出功率P机=U2I-I2R0=8 W。 13.答案 (1)14.4 W　(2)14 Ω　(3) 解析 (1)用电器的额定功率为 P额=UI 解得P额=14.4 W。 (2)电池的内电压为U内=I·6r 分压电阻两端的电压为U'=6E-U内-U 分压电阻的阻值为R= 解得R=14 Ω。 (3)将太阳辐射能量认为均匀分布在以日地间距为半径的球面上,则有S0·50%·η=P0 解得P=。 14.答案 (1)4×10-4 C　(2)2.25 W　(3) W 解析 (1)由电路图可知,电容器两端的电压为 UC=U=4 V 电容器的带电量 Q=CUC=4×10-4 C。 (2)由欧姆定律可知,干路中的电流为 I1==1 A 电动机两端的电压 UM=E-U-I1r=5 V 通过R2的电流 I2==0.5 A 因此电动机的额定电流 IM=I1-I2=0.5 A 电动机的额定功率 PM=UMIM=2.5 W 电动机的输出功率 P出=PM-rM=2.25 W。 (3)电动机正常工作时电源的输出功率 P1=I1E-r=9 W 电动机出现断路后,电路中的电流 I= A 这时电源的输出功率 P2=IE-I2r= W 因此电源的输出功率减少量 ΔP=P1-P2= W。 15.答案 (1)9 Ω　(2)3 W　(3)3.75 V 解析 (1)由闭合电路的欧姆定律有I= 解得R=9 Ω。 (2)滑动变阻器的功率P=R= 可知当滑动变阻器阻值等于电源内阻时,电源输出功率最大,即R=r=3 Ω 所以回路电流I==1 A 因此滑动变阻器可获得的最大功率P=I2R=3 W。 (3)R增大,总电阻也增大,干路中的电流减小,根据闭合电路欧姆定律可判断,路端电压增大,所以当R=10 Ω时,路端电压最大,这时R并==5 Ω 所以干路电流I==0.75 A 因此电阻R0可获得的最大电压U=IR并=3.75 V。 学科网（北京）股份有限公司 $