辽宁省大连市普通高中2025-2026学年高二寒假作业二：第十二章 电能 能量守恒定律（基础卷）

第十二章 电能　能量守恒定律（基础卷） （时间：75分钟　分值：100分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．以下说法正确的是 A．电动势就是电源两极间的电压 B．闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比 C．闭合电路中的短路电流无限大 D．电源U－I图像上某点纵、横坐标的乘积对应此时电源的总功率 2．某遥控竞速赛车的电动机为直流电动机，其额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在输出电压为U的直流电源的两极间，则该电动机的输出功率为 A．UI B．I2R C． D．UI－I2R 3．如图所示，R是光敏电阻，当它受到的光照强度增大时，电阻减小，则 A．灯泡L变暗 B．光敏电阻R上的电压增大 C．电压表V的读数减小 D．电容器两极板间电场强度变小 4．如图所示的电路中，A、B为相同的两个灯泡，当滑动变阻器的滑片向D滑动时 A．A、B灯均变暗 B．A、B灯均变亮 C．A灯变亮，B灯变暗 D．A灯变暗，B灯变亮 5．在如图所示电路中，电源电动势为10 V，内阻为1 Ω，指示灯L的阻值为16 Ω，电动机M线圈电阻为2 Ω，当开关S闭合时，电动机正常工作，指示灯L的电功率为4 W，电流表为理想电表，那么下列说法正确的是 A．流过电动机M的电流为2.0 A B．电动机机械功的功率为12 W C．电动机的机械效率为62.5% D．电源的输出功率为20 W 6．如图为一海上风电厂的照片，该海上风电厂的风力发电机的叶片长为50 m，有40个发电机组。假设一年中有约100天左右时间可以发电，且发电时风速约10 m/s；发电机将风能转变为电能的效率约为30%，空气密度为1.3 kg/m3。试通过估算判断：该海上风电厂年发电量与下列选项中哪一个最接近 A．1.5×107 kW·h B．1.5×108 kW·h C．1.5×109 kW·h D．1.5×1010 kW·h 7．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．当电阻箱的电阻增大时，电源的输出功率一定增大 B．电源内阻一定等于5 Ω C．电源电动势为9 V D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率小于50% 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8．关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是 A．摩擦生热的过程是不可逆的 B．所有能量守恒的过程都是可逆的 C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 D．可再生能源和不可再生能源一样，在利用的过程中同样存在能量耗散 9．交警查酒驾使用的酒精测试仪原理如图所示，R为传感器，其阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻，R0＞r，电流表和电压表均为理想电表。当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时 A．电压表的示数减小 B．电流表的示数减小 C．电源的总功率增大 D．电源的输出功率减小 10．如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，内阻为1 Ω，R1为2 Ω，R2的最大阻值为3 Ω，闭合开关，下列说法正确的是 A．当R2为1 Ω时，R1消耗的功率最大 B．通过改变R2的阻值，路端电压的最大值为5 V，最小值为4 V C．R2的阻值越小，R1消耗的功率越大 D．当R2的阻值为3 Ω时，R2消耗的功率最大 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．（10分）某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。 电压表（量程0～3 V，内阻约为3 kΩ） 电流表（量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω） 滑动变阻器（0～20 Ω，额定电流1 A） 待测电池组（电动势约为3 V，内阻约为 1 Ω） 开关、导线若干 （1）该小组连接的实物电路如图甲所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是________。 （2）改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的________（选填“a”或“b”）端。 （3）该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U－I图像如图乙所示。根据图像可知，电池组的电动势为________V，内阻为________Ω。（结果均保留2位有效数字） 12．（10分）某实验小组计划用一个实验方案完成对一个电流表内阻的测量和电源电动势及内阻的测量。实验器材有：待测电源E，待测内阻的电流表A，电压表V（量程为0～3.0 V，内阻很大），电阻箱R（0～99.99 Ω），单刀开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。设计的电路图如图甲所示，进行了如下操作： Ⅰ.将S2接到a，闭合S1，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于图乙所示的位置，记录下此时的电压表示数为2.00 V，然后断开S1； Ⅱ.保持电阻箱示数不变，将S2切换到b，闭合S1，记录此时电压表的读数（如图丙所示），然后断开S1。 请你解答下列问题： （1）图乙所示电阻箱的读数为________Ω，图丙所示的电压表读数为________V。由此可算出电流表内阻RA的阻值为5.00 Ω。 （2）在完成上述操作后，继续以下操作：将S2切换到a，闭合S1，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据绘出了图丁所示的－图线。由图像可求得电源电动势E和电源内阻r，其中E＝________V，r＝________Ω。（计算结果均保留2位有效数字） 13．（10分）如图所示的电路中，电源电动势E＝24 V，内阻r＝3 Ω，R1＝6 Ω，R2＝6 Ω，R3＝6 Ω。 （1）若在C、D间连一个理想电流表，其读数是多少？ （2）若在C、D间连一个理想电压表，其读数是多少？ 14．（12分）如图所示，电源电动势E＝12 V，内阻未知，小灯泡L标有“3 V　6 W”，电动机D的内阻rD＝0.5 Ω。当闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片调到某一合适位置时，灯泡L正常发光，此时电动机的输出功率为10 W，电流表的示数为1 A。电表均为理想电表，求： （1）滑动变阻器R接入电路的有效阻值； （2）电源的内阻。 15．（12分）在如图所示的电路中，两电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片位于最左端时，两电表的示数分别为10 V、0.2 A；当滑动变阻器的滑片位于最右端时，两电表的示数分别为4 V、0.5 A。已知R1＝84 Ω，求： （1）滑动变阻器的最大电阻值； （2）电源的电动势E、内阻r。 第十二章 电能　能量守恒定律（基础卷）答案 （时间：75分钟　分值：100分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1 2 3 4 5 6 7 B D C A C B B 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8 9 10 AD AC BCD 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．（1）5　（2）a　（3）2.9　5.8 12．（1）20　2.50　（2）2.5　2.5 13．（1）1 A　（2）9.6 V 14．（1）9 Ω　（2）1 Ω 15．（1）84 Ω　（2）14 V　20 Ω ( 第 1 页 共 9 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 电能　能量守恒定律（基础卷） （时间：75分钟　分值：100分） 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．以下说法正确的是 A．电动势就是电源两极间的电压 B．闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比 C．闭合电路中的短路电流无限大 D．电源U－I图像上某点纵、横坐标的乘积对应此时电源的总功率 解析：选B。当外电路断开时，电源两极间的电压等于电动势，A错误；根据闭合电路欧姆定律I＝，可知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，B正确；当外电路短路时，R＝0，所以I＝，C错误；电源 U－I 图像上某点纵、横坐标的乘积对应此时电源的输出功率，D错误。 2．某遥控竞速赛车的电动机为直流电动机，其额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在输出电压为U的直流电源的两极间，则该电动机的输出功率为 A．UI B．I2R C． D．UI－I2R 解析：选D。电动机的输入功率P入＝UI，电动机消耗的热功率P热＝I2R，则该电动机的输出功率P出＝P入－P热＝UI－I2R，故D符合题意。 3．如图所示，R是光敏电阻，当它受到的光照强度增大时，电阻减小，则 A．灯泡L变暗 B．光敏电阻R上的电压增大 C．电压表V的读数减小 D．电容器两极板间电场强度变小 解析：选C。当R受到的光照强度增大时，电阻减小，根据I＝，知电流增大，因此灯泡变亮，故A错误；根据串联电路电阻分压UR＝E＝E，可知光敏电阻R减小，则其上的电压也减小，故B错误；路端电压U＝E－Ir，可知电流增大，路端电压减小，即电压表V的读数减小，故C正确；灯泡两端电压UL＝IRL，因为电流变大，故灯泡两端的电压变大，也即电容器两端的电压变大，根据E＝＝，可知电容器两极板间电场强度变大，故D错误。 4．如图所示的电路中，A、B为相同的两个灯泡，当滑动变阻器的滑片向D滑动时 A．A、B灯均变暗 B．A、B灯均变亮 C．A灯变亮，B灯变暗 D．A灯变暗，B灯变亮 解析：选A。当滑片向下滑动时，滑动变阻器的阻值变小，电路的总电阻变小，据闭合电路欧姆定律知总电流变大，内电压增大，所以路端电压减小，可知A灯变暗，再据干路电流变大，A灯电流变小，所以电源右侧电路的电流增大，电阻R上的电流变大，所以分压增大，但是路端电压减小，所以B灯和滑动变阻器上的电压变小，B灯实际功率变小，则B灯变暗。 5．在如图所示电路中，电源电动势为10 V，内阻为1 Ω，指示灯L的阻值为16 Ω，电动机M线圈电阻为2 Ω，当开关S闭合时，电动机正常工作，指示灯L的电功率为4 W，电流表为理想电表，那么下列说法正确的是 A．流过电动机M的电流为2.0 A B．电动机机械功的功率为12 W C．电动机的机械效率为62.5% D．电源的输出功率为20 W 解析：选C。指示灯的功率PL＝IRL＝，得IL＝0.5 A，U＝8 V，由E＝U＋Ir得流过电流表的电流I＝2 A，流过电动机的电流IM＝I－IL＝1.5 A，故A错误；电动机的输入功率PM＝UIM＝8×1.5 W＝12 W，热功率PQ＝IRM＝1.52×2 W＝4.5 W，输出的机械功率P＝PM－PQ＝7.5 W，电动机效率η＝×100%＝62.5%，故B错误，C正确；电源的输出功率P出＝UI＝8×2 W＝16 W，故D错误。 6．如图为一海上风电厂的照片，该海上风电厂的风力发电机的叶片长为50 m，有40个发电机组。假设一年中有约100天左右时间可以发电，且发电时风速约10 m/s；发电机将风能转变为电能的效率约为30%，空气密度为1.3 kg/m3。试通过估算判断：该海上风电厂年发电量与下列选项中哪一个最接近 A．1.5×107 kW·h B．1.5×108 kW·h C．1.5×109 kW·h D．1.5×1010 kW·h 解析：选B。风力发电是利用动能转化成电能，假设在Δt时间内，吹到风叶上的空气质量为Δm，有Δm＝ρπr2vΔt，每台发电机发电功率P＝×30%＝πρr2v3，一年发电量E＝nPt＝40×πρr2v3×100×24≈1.5×108 kW·h。 7．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．当电阻箱的电阻增大时，电源的输出功率一定增大 B．电源内阻一定等于5 Ω C．电源电动势为9 V D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率小于50% 解析：选B。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等于电源的输出功率，当电阻箱的电阻小于电源内阻，电阻箱的电阻增大时，电源的输出功率逐渐增大，当电阻箱的电阻大于电源内阻，电阻箱的电阻增大时，电源的输出功率逐渐减小，故A错误；当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即测得电阻箱所消耗功率最大，电源内阻r＝R＝5 Ω，故B正确；电阻箱所消耗的最大功率Pm＝I2R，解得电流I＝3 A，根据闭合电路的欧姆定律，电源电动势E＝I（R＋r）＝30 V，故C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝50%，故D错误。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8．关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是 A．摩擦生热的过程是不可逆的 B．所有能量守恒的过程都是可逆的 C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 D．可再生能源和不可再生能源一样，在利用的过程中同样存在能量耗散 解析：选AD。摩擦过程会自发地产生热量，但热量不能自发地产生摩擦，所以摩擦生热的过程是不可逆的，故A正确；一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，故B错误；热传递存在方向性的含义是指热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体，但若有其他影响因素也可以将热量从低温物体传递到高温物体，空调机制冷时必须通过压缩机做功才能实现热量从低温物体传递到高温物体，因此热传递仍然存在方向性，故C错误；可再生能源和不可再生能源一样，在利用的过程中同样存在能量耗散，故D正确。 9．交警查酒驾使用的酒精测试仪原理如图所示，R为传感器，其阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻，R0＞r，电流表和电压表均为理想电表。当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时 A．电压表的示数减小 B．电流表的示数减小 C．电源的总功率增大 D．电源的输出功率减小 解析：选AC。酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，传感器R电阻减小，电路总电阻减小，干路电流增大，即电流表的示数增大，根据UR＝E－I（R0＋r）可知，传感器R两端电压减小，即电压表的示数减小，故A正确，B错误；电源的总功率P总＝EI，根据上述知，干路电流增大，则电源的总功率增大，故C正确；电源的输出功率P＝（）2（R0＋R）＝，根据数学函数规律，作出P－（R0＋R）图像如图所示， 酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，传感器R电阻减小，电路总电阻减小，即R0＋R减小，由于R0＞r，可知外电路总电阻R0＋R始终大于电源内阻，可知，电源的输出功率增大，故D错误。 10．如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，内阻为1 Ω，R1为2 Ω，R2的最大阻值为3 Ω，闭合开关，下列说法正确的是 A．当R2为1 Ω时，R1消耗的功率最大 B．通过改变R2的阻值，路端电压的最大值为5 V，最小值为4 V C．R2的阻值越小，R1消耗的功率越大 D．当R2的阻值为3 Ω时，R2消耗的功率最大 解析：选BCD。根据题意可知，R1消耗的功率P＝I2R1，可知电流最大时，功率最大，由闭合回路欧姆定律有I＝，可知当R2＝0时，电流最大，R1消耗的功率最大，故A错误，C正确；由闭合回路欧姆定律可得，路端电压U＝E－，可知当R2最大时，路端电压最大，Umax＝（6－）V＝5 V，当R2最小时，路端电压最小，Umin＝（6－）V＝4 V，故B正确；R2消耗的功率P2＝EI－I2（R1＋r），由数学知识可知，当I＝时， 消耗的功率最大，结合闭合回路欧姆定律有R2＝R1＋r＝3 Ω，故D正确。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．（10分）某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。 电压表（量程0～3 V，内阻约为3 kΩ） 电流表（量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω） 滑动变阻器（0～20 Ω，额定电流1 A） 待测电池组（电动势约为3 V，内阻约为 1 Ω） 开关、导线若干 （1）该小组连接的实物电路如图甲所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是________。 （2）改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的________（选填“a”或“b”）端。 （3）该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U－I图像如图乙所示。根据图像可知，电池组的电动势为________V，内阻为________Ω。（结果均保留2位有效数字） 解析：（1）5号导线连接错误，应该接在电源的正极接线柱上。 （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的a端，在闭合开关后，电路中的电流较小，以免烧毁电流表。 （3）图线的纵截距表示电源电动势，则有E＝2.9 V 图线斜率的绝对值表示内阻，则有r＝ Ω＝5.8 Ω。 答案：（1）5　（2）a　（3）2.9　5.8 12．（10分）某实验小组计划用一个实验方案完成对一个电流表内阻的测量和电源电动势及内阻的测量。实验器材有：待测电源E，待测内阻的电流表A，电压表V（量程为0～3.0 V，内阻很大），电阻箱R（0～99.99 Ω），单刀开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。设计的电路图如图甲所示，进行了如下操作： Ⅰ.将S2接到a，闭合S1，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于图乙所示的位置，记录下此时的电压表示数为2.00 V，然后断开S1； Ⅱ.保持电阻箱示数不变，将S2切换到b，闭合S1，记录此时电压表的读数（如图丙所示），然后断开S1。 请你解答下列问题： （1）图乙所示电阻箱的读数为________Ω，图丙所示的电压表读数为________V。由此可算出电流表内阻RA的阻值为5.00 Ω。 （2）在完成上述操作后，继续以下操作：将S2切换到a，闭合S1，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据绘出了图丁所示的－图线。由图像可求得电源电动势E和电源内阻r，其中E＝________V，r＝________Ω。（计算结果均保留2位有效数字） 解析：（1）题图乙电阻箱读数为0×1 000 Ω＋0×100 Ω＋2×10 Ω＋0×1 Ω＝20 Ω。 题图丙所示的电压表每小格是0.1 V，要求估读，电压表读数U2＝2.50 V。 （2）根据闭合电路欧姆定律得，S2切换到a时，有E＝U＋（RA＋r），可变形为＝·＋ 由题图丁可得＝0.4 V－1 ＝＝3 Ω/V 解得E＝2.5 V，r＝2.5 Ω。 答案：（1）20　2.50　（2）2.5　2.5 13．（10分）如图所示的电路中，电源电动势E＝24 V，内阻r＝3 Ω，R1＝6 Ω，R2＝6 Ω，R3＝6 Ω。 （1）若在C、D间连一个理想电流表，其读数是多少？ （2）若在C、D间连一个理想电压表，其读数是多少？ 解析：（1）若在C、D间连一个理想电流表，此时R2和R3并联，电流表测量流过R3的电流，则有 R并＝＝3 Ω 电路中总电流I＝＝2 A 流过R3的电流I3＝＝1 A 即电流表读数是1 A。 （2）若在C、D间连一个理想电压表，R3相当于导线，电压表测R2两端电压，则电路中总电流I′＝＝1.6 A R2两端电压U2＝I′R2＝9.6 V 即电压表读数为9.6 V。 答案：（1）1 A　（2）9.6 V 14．（12分）如图所示，电源电动势E＝12 V，内阻未知，小灯泡L标有“3 V　6 W”，电动机D的内阻rD＝0.5 Ω。当闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片调到某一合适位置时，灯泡L正常发光，此时电动机的输出功率为10 W，电流表的示数为1 A。电表均为理想电表，求： （1）滑动变阻器R接入电路的有效阻值； （2）电源的内阻。 解析：（1）灯泡正常发光，根据PL＝ULIL得，流过灯泡L的额定电流IL＝＝2 A, 因此流过电动机的电流ID＝IL＝2 A，电动机产生的热功率P热＝IrD＝2 W，对于电动机有P输出＝P总－P热＝10 W，P总＝UDID，又因为UR＝UL＋UD＝IR，联立可得R＝9 Ω。 （2）干路中的电流I总＝IL＋I＝3 A，由闭合电路欧姆定律有E＝UR＋I总r，解得r＝1 Ω。 答案：（1）9 Ω　（2）1 Ω 15．（12分）在如图所示的电路中，两电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片位于最左端时，两电表的示数分别为10 V、0.2 A；当滑动变阻器的滑片位于最右端时，两电表的示数分别为4 V、0.5 A。已知R1＝84 Ω，求： （1）滑动变阻器的最大电阻值； （2）电源的电动势E、内阻r。 解析：（1）当滑动变阻器的滑片位于最右端时，有IR2＝U 当滑动变阻器的滑片位于最左端时，有I′R外＝U′ 又R外＝＋R2，解得R3＝84 Ω。 （2）当滑动变阻器的滑片位于最右端时U＋Ir＝E 当滑动变阻器的滑片位于最左端时U′＋I′r＝E 联立解得E＝14 V，r＝20 Ω。 答案：（1）84 Ω　（2）14 V　20 Ω ( 第 1 页 共 9 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $