第十二章电能 能量守恒定律 单元检测（提升卷）-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第三册

第十二章电能 能量守恒定律单元检测同步练习（提升卷） 2025-2026学年高一下学期人教版必修三 一、单选题 1．如图所示，用充电宝给处于开机状态的手机（非纯电阻）充电，若充电电压用表示，充电电流用表示，则手机的电阻应该（　　） A．等于 B．大于 C．小于 D．与的大小关系无法判断 2．如图所示为一电子测力计的原理图，对测量台施加力的作用时电压表和电流表示数会发生变化。两次分别施加大小不同的力，当施加的力较小时（　　） A．电源的效率高 B．消耗的功率小 C．电压表示数与电流表示数的比值较小 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值较小 3．如图甲所示的电路中，定值电阻，电源电动势、内阻。如图乙所示，曲线为灯泡的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与电流的关系图线。下列说法正确的是（　　） A．开关S断开时，电源的效率为60% B．开关S闭合后，电源的总功率会变大 C．开关S闭合后，灯泡变亮 D．开关S断开时，灯泡消耗的功率为 4．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，灯泡L正常发光。在滑片P向左移动过程中，下列说法正确的是（　　） A．电流表示数变大 B．电压表示数变大 C．灯泡L变暗 D．电源总功率变大 5．如图甲所示的电路中，R1是可调电阻，R2是定值电阻，电源内阻为1Ω。实验时调节R1的阻值，得到各组理想电压表和理想电流表数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U-I图像如图乙中AB所示，R2的阻值为（　　） A．5Ω B．9Ω C．10Ω D．20Ω 6．如图所示为汽车蓄电池供电简化电路图。当汽车启动时，启动开关S闭合，电动机工作，车灯（L1、L2）会变暗；当汽车启动之后，启动开关S断开，电动机停止工作，车灯恢复正常亮度。发生以上现象的主要原因是（　　） A．车灯与电动机串联，电动机工作时占据了大部分电流 B．电动机工作时，流过车灯的电流被电动机分走了一部分 C．电动机工作时，车灯的电阻因电流变化而增大，导致车灯实际功率减小 D．电动机工作时总电流变大，电源内阻分走的电压变多，导致车灯两端电压降低 7．如图1所示，有一种电吹风由线圈电阻为r的小型电动机与电阻为R的电热丝串联组成，电路如图2所示，将电吹风接在电路中，电吹风两端的电压为U，电吹风正常工作，此时电热丝两端的电压为U1，则下列判断正确的是（　　） A．通过电动机的电流为 B．电动机线圈的发热功率为 C．电动机消耗的功率为 D．电吹风消耗的功率为 二、多选题 8．四个定值电阻连成如图所示的电路。、的规格为“10V，4W”，、的规格为“10V，2W”。、、、消耗功率分别为、、、，则（　　） A． B． C． D． 9．在图所示的电路中，电源电动势E=12V、内阻r=1Ω，电阻R1=1Ω、R2=6Ω，电动机的额定电压UM=6V、线圈电阻RM=0.5Ω。闭合开关S后，电动机正常工作，下列说法正确的是（　　） A．通过R2的电流为1A B．通过电动机的电流为12A C．电动机线圈电阻消耗的功率为72W D．电源内阻消耗的功率为9W 10．如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r．将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表示数变化量的绝对值分别为 ，理想电流表示数变化量的绝对值 ，则 A．A的示数增大 B．的示数增大 C．与 的比值大于r D．大于 三、实验题 11．用如图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： （a）电流表（量程0.6A、3A）； （b）电压表（量程3V、15V） （c）定值电阻（阻值1、额定功率5W） （d）定值电阻（阻值10，额定功率10W） （e）滑动变阻器（阻值范围0~10、额定电流2A） （f）滑动变阻器（阻值范围0-100、额定电流1A） (1)要正确完成实验，电压表的量程应选择_____V，电流表的量程应选择_____A；R0应选择_____的定值电阻，R应选择阻值范围是_____的滑动变阻器。 (2)引起该实验系统误差的主要原因是_____。 12．某小组测定一节干电池的电动势和内电阻，器材如下： 干电池一节（电动势约为1.5V）； 电压表V（量程为0~3V，内阻约为8kΩ）； 电流表A（量程为0~0.6A，内阻RA等于1Ω）； 滑动变阻器（最大阻值为20Ω）； 开关、导线若干。 （1）现提供图甲和图乙两种测量电路，要求尽量减小干电池内电阻的实验误差，应选择________（选填“甲”或“乙”）电路图。 （2）该组同学记录了若干组数据，并将对应点标在图中的坐标纸上，画出了U-I图线，如图丙所示。 （3）利用图像求得干电池的内电阻r=________Ω（结果均保留到小数点后两位）。 （4）若实验采用图甲所示的电路，则内阻测量的相对误差δ1=________。若实验采用图乙所示的电路，则内阻测量的相对误差δ2=________。（设电压表、电流表电阻分别为RV和RA，电源内阻为r，相对误差） 四、解答题 13．如图所示的电路中，定值电阻的阻值，电阻箱的可调节范围为，电压表为理想电压表。闭合开关后，当电阻箱的阻值调至时，电压表示数；当电阻箱的阻值调至时，电压表示数。 (1)当电阻箱的阻值调至时，求电路中的电流； (2)求电源的电动势和内阻； (3)仅调节电阻箱的阻值，求电阻箱的最大电功率。 14．学生在学校创客实验室根据所学知识对一辆玩具遥控车进行改装。启动电源后，车轮转动的同时，车内小灯泡L正常发光。简化电路如图所示，电源电动势，内阻，小灯泡的规格是“ ”。求： (1)电动机两端的电压； (2)通过小灯泡的电流和通过电源的电流； (3)若电动机线圈的电阻为，求电动机线圈的热功率。 15．国家的高质量发展离不开可靠的能源保障。 (1)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其基本外形如图1所示。风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。已知风力发电机的输出电功率P与最大接收功率Pm成正比。2023年11月10日，全新一代总容量18兆瓦的海上直驱风电机组下线，该机组的单台风力发电机在风速v1=15m/s时能够输出的电功率P1=2.7×104kW。我国某海域全年平均风速不低于v2=10m/s，若每年总时长按6000小时做估算。该风力发电机在该地区的年最低发电量大约是多少千瓦时？（需要的物理量可以自行设定） (2)近年来，我国光伏产业创新发展迅速，某种新型光伏材料的光电转化效率可达32%。设想用该材料制成的太阳能面板给某型号纯电动客车供电。若该型号纯电动客车在水平路面上以v=72km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=80A，输入电压U=400V。试求此状态下能够直接驱动该电动客车的太阳能电池板的最小面积是多大？结合计算结果，简述你对该设想的思考。（已知太阳辐射的总功率P0=4×1026W，太阳到地球的距离r=1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，计算结果保留三位有效数字。） (3)利用地下密闭盐穴存储“空气能”是最为经济、最为安全的空气储存方式。如图2所示，某盐穴压缩空气储能电站在用电低谷时用电网富余的电能带动空气压缩机给地下900多米深处的巨大盐穴打气，同时利用换热系统将这些压缩空气的热量存至储热介质中；在用电高峰阶段，让高压气体喷入管道并吸收储热介质中的热量，最后设法用这些高能空气驱动外界发电机组发电，控制调整后将电能返送回电网，保证电网的稳定和安全。该“盐穴空气储能电站”完成一次压缩的时间为8小时，而发电过程可以持续5小时，发电量可达30万千瓦时。若电动机及压缩机组的机械转化效率为90%，被压缩的气体向外界传导的热量占消耗电能的80%，压缩结束时盐穴内被封闭的空气增加的内能为5万千瓦时。试求该压缩空气储能站的电能转换效率η。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C B B B D D BCD AD ACD 11． 3 0.6 1 0～10 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小 12． 乙 0.30 0 13．(1) (2)； (3) 【详解】（1）当电阻箱的阻值调至时，根据欧姆定律知电路中的电流 代入数据解得。 （2）由题意可知，由（1）可知，由闭合电路欧姆定律有 当电阻箱的阻值调至时，电路中的电流 由题意可知，又有 联立解得，。 （3）设电阻箱的阻值调至，此时回路中的电流 电阻箱的电功率 可知当时，电阻箱的电功率达到最大值。 14．(1)10V (2)， (3) 【详解】（1）小灯泡L正常发光，灯泡两端实际电压等于额定电压10V，电动机与灯泡并联，电压相同，所以电动机两端电压也是10V。 （2）根据闭合电路欧姆定律 通过灯泡的电流 解得， （3）根据并联分流关系，通过电动机的电流 电动机线圈的热功率 解得 15．(1)4.8×107kW·h (2)101m2，电池板的面积远远大于电动客车的车顶面积，所以用太阳能电池板直接驱动汽车是困难的。但可以利用太阳能给具备储能功能的电池充电，待容纳的电量足够时就可以驱动汽车对外做功。 (3)60% 【详解】（1）当风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大，令此时风轮机叶片旋转扫过的面积为S，则单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量 风力发电机的最大功率 解得 由于风力发电机的输出电功率P与最大接收功率Pm成正比，则风力发电机的输出功率为 则最低年发电量约为 （2）驱动电机的输出功率 当阳光垂直于电池板入射时，所需板面积最小，设其为S，距离太阳中心为r的球面面积 设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为，则有 根据题意有 所以电池板的最小面积 我的思考：电池板的面积远远大于电动客车的车顶面积，所以用太阳能电池板直接驱动汽车是困难的。但可以利用太阳能给具备储能功能的电池充电，待容纳的电量足够时就可以驱动汽车对外做功。 （3）设用电低谷阶段电站消耗的总电能为，压缩机组对气体做功 气体向外界传递的热量 根据热力学第一定律可知，气体增加的内能 其中等于5千瓦时，解得等于50万千瓦时。根据题意可知，当完成一次压缩时的发电量等于30万千瓦时，则该电站输入、输出电能转化效率 学科网（北京）股份有限公司 $