第12章 电能 能量守恒定律 章末综合检测-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册教用课件（人教版）

该高中物理单元复习课件系统梳理了电能与能量守恒定律的核心知识，涵盖电能转化、电路规律、功率计算及能量守恒应用，通过单选、多选、实验与计算题，将电源电动势、内阻、电路动态分析等知识点串联，构建完整知识网络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究素养，如实验题设计伏安法测电源参数培养数据处理能力，U-I图像分析强化模型建构，分层练习（基础单选、综合多选、应用计算）适配不同学生，助力巩固能量观念，教师可精准把握学情提升复习效率。

章末综合检测（四）电能　能量守恒定律 （满分：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，只有一项是符合题目要求的） 1. （2025·浙江杭州期中）下列家用电器工作时，把电能主要转化为内能 的是（　　） 解析：电风扇、电吹风和吸尘器把电能主要转化为机械能，电饭煲把电能主要转化为内能。故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 物理·必修第三册 2. （2025·江苏扬州高二上学业考试）某玩具电动车的电动机铭牌上标注 如图所示，当电动机正常工作时，电动机线圈消耗的热功率为（　　） 额定电压：3 V 额定电流：1 A 线圈内阻：0.5 Ω A. 0.5 W B. 3 W C. 9 W D. 18 W 解析：根据表格数据，电动机消耗的热功率P＝I2R＝12×0.5 W＝0.5 W，故选A。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 3. （2025·山东威海期中）华为移动电源SuperCharge快充版充电速度很 快，如图所示为给手机充电的电路结构。在充电时，移动电源的输出电压 U、输出电流I可认为是恒定不变的。设手机电池的内阻为r，则（　　） A. 移动电源的发热功率为I2r B. 手机电池的发热功率为 C. 在时间t内，移动电源输出的电功为UIt－I2rt D. 在时间t内，手机电池增加的化学能为UIt－I2rt √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：　移动电源内的电流也是I，但其内阻未知，所以移动电源产生的 热功率无法求出，A错误；手机电池的发热功率为P＝I2r，故B错误；在时 间t内，移动电源输出的电功W＝UIt，故C错误；由题意可知在时间t内，手 机电池增加的化学能为E＝UIt－I2rt，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 4. （2025·广西桂林高二上阶段练习）某地的风速约为v，空气的密度为 ρ，如果把通过横载面积S的风的动能完全转化为电能，则用上述已知量计 算电功率的公式为（　　） A. P＝ρSv B. P＝ρSv2 C. P＝ρSv3 D. P＝ρSv4 解析：　风能完全转化为电能，由能量守恒定律得mv2＝Pt，其中m＝ρV ＝ρvtS，联立解得P＝＝ρSv3，A、B、D错误，C正确。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 5. （2025·天津红桥学业考试）如图所示的电路中，电源电动势E＝6 V， 电源的内阻r＝2 Ω，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，当闭合开关S后，流过R2的电 流为（　　） A. A B. 1 A C. A D. A 解析：外电阻为R＝＝ Ω＝2 Ω，总电流I＝＝ A＝1.5 A，路端电压U＝E－Ir＝3 V，流过R2的电流为I2＝＝ A＝ A，故选A。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 6. （2025·河南新乡阶段练习）如图所示，直线A为某电源的U-I图线，直 线B和C分别为电阻R1和R2的U-I图线。将该电源分别与R1、R2组成闭合电路 时，电源的输出功率分别为P1、P2。则下列说法正确的是（　　） A. 该电源的电动势为6 V B. 该电源的内阻为0.5 Ω C. R1和R2的比值为1∶4 D. P1与P2的比值为1∶2 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：　根据U-I图像中直线A的纵轴截距为该电源的电动势，则电源的 电动势为E＝6 V，直线A斜率的绝对值表示电源内阻，则电源的内阻为r＝ Ω＝1 Ω，故A正确，B错误；由直线B、C可知，定值电阻阻值分别为 R1＝ Ω＝2 Ω，R2＝ Ω＝0.5 Ω，则R1∶R2＝4∶1，故C错误；电源的U-I 图像与定值电阻的U-I图像的交点为该电阻与电源组成闭合回路时，电路中 的路端电压与电流，故电源与R1组成闭合回路时，电源的输出功率为P1＝ U1I1＝4 V×2 A＝8 W，电源与R2组成闭合回路时，电源的输出功率为P2＝ U2I2＝2 V×4 A＝8 W，解得P1∶P2＝1∶1，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 7. （2025·山东德州期末）如图所示，电源电动势E＝12 V，内阻r＝0.5 Ω，标有“5 V，5 W”的两个相同灯泡均恰好能正常发光，电动机M绕线 电阻R0＝0.5 Ω，则电动机的输出功率为（　　） A. 48 W B. 36 W C. 30 W D. 25.5 W √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：　灯泡均正常发光，所以路端电压U＝10 V；根据闭合电路欧姆定 律U＝E－Ir，可得流过电源的电流为I＝4 A，灯泡正常发光，流过灯泡的 电流I1＝＝ A＝1 A，流过电动机的电流I2＝I－I1＝3 A，电动机消耗的电 功率P＝UI2＝30 W，其中电动机绕线的热功率P1＝R0＝4.5 W，所以电 动机的输出功率P2＝P－P1＝25.5 W，故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 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，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得2 分，有选错的得0分） 8. （2025·天津西青高二上期末）酒精测试仪常用于对机动车驾驶员是否 酒后驾驶的现场检测，它利用了一种电阻随酒精气体浓度的变化而变化的 二氧化锡半导体型酒精气体传感器。简化电路如图所示，若传感器电阻与 酒精气体的浓度c成反比，且酒精气体的浓度c＝0时，传感器电阻极大。电 流表A和电压表V均可视为理想电表。当吹入酒精气体时，下列说法正确的 是（　　） A. 小灯泡L变亮 B. 电流表A的示数变小 C. 电压表V的示数变小 D. 电容器C上电荷量增多 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：当吹入酒精气体时，传感器的电阻减小，则回路总电阻减小，总电流变大，电流表A的示数变大，灯泡L变亮，故A正确，B错误；根据闭合电路欧姆定律，有U＝E－I（RL＋r），电流变大，则传感器上的电压减小，电压表V的示数减小，故C正确；根据Q＝CU，可知电容器两极板间电压减小，则电容器的带电荷量减小，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 9. 如图所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联接在电源上，电源的 电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电 压U＝10 V，已知电动机线圈的电阻RM＝1 Ω，则下列说法中正确的是（　） A. 通过电动机的电流为10 A B. 电动机的输入功率为20 W C. 电源的输出功率为4 W D. 电动机的输出功率为16 W √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：由E＝30 V，电动机两端电压为10 V可得电阻R和电源内阻上的电压之和为20 V，则I＝＝ A＝2 A，故A错误；电动机输入功率P＝UI＝10×2 W＝20 W，故B正确；电源的热功率Pr＝I2r＝22×1 W＝4 W，电源的输出功率为P出＝IE－Pr＝（2×30－4）W＝56 W，故C错误；电动机的热功率P热＝I2RM＝22×1 W＝4 W，电动机的输出功率P出'＝P－P热＝20 W－4 W＝16 W，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 10. （2025·福建泉州高二上期中）在如图所示的电路中，电压表为理想电 压表，两电流表由相同的表头改装而成，电流表A1量程为1 A，电流表A2 量程为0.6 A，闭合开关S，滑动变阻器的滑片由a点滑到b点时，电压表的 读数由U1变到U2、两电流表示数之和由I1变到I2，变化量的大小分别用ΔU 和ΔI表示，滑动变阻器的滑片位于b点时，电压表的读数为U2、两电流表 示数之和为I2，下列判断正确的是（　　） A. U1＜U2，I2＜I1 B. 滑片由a滑到b，变大 C. 两电流表A1与A2示数相同 D. 两电流表A1与A2指针偏角相同 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：滑动变阻器的滑片由a点滑到b点的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变大，则回路中总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可得，回路中电流变小，内电压变小，路端电压变大，两电流表的总电压变小，R1两 端的电压变小，所以滑动变阻器两端电压变大，即电压表读数变大，即U1 ＜U2，I2＜I1，故A正确；根据闭合电路欧姆定律可得U＝E－I（r＋RA＋ R1），所以＝r＋RA＋R1，即不变，故B错误；两电流表由相同的表头 改装而成，由改装电流表的原理知，量程越大并联的电阻越小，并联后的 总电阻就越小，故A1的内阻小于A2的内阻，而并联电路电压相同，因此两 电流表电流不相同，即示数不相同，故C错误；两电流表由相同的表头改装而成，而两电流表并联，因此两表头并联，故流过两表表头的电流相同，即指针偏角相同，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 三、非选择题（本题共5小题，共54分） 11. （6分）（2025·江苏扬州期末）某实验小组对某一电源进行研究。 （1）小组设计了如图甲所示的电路图测量电源的内阻。实验室除开关和 导线外，可选用的其他器材有： A. 电压表（量程0～6 V，内阻未知） B. 电流表（量程0～0.6 A，内阻未知） C. 定值电阻R0（阻值5 Ω） D. 滑动变阻器（阻值范围0～20 Ω） E. 滑动变阻器（阻值范围0～2 000 Ω） 滑动变阻器R应选择 （填相应器材前的序号）。 D 解析：定值电阻R0和电源内阻较小，使用最大阻值为20 Ω的滑动变阻器更便于调节。故滑动变阻器R应选择D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （2）请用笔画线代替导线，按照图甲中的电路图将图乙中的实物电路连 接完整。 答案：见解析图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：根据图甲中的电路图，实物图连接如图。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （3）实验中得到如图丙所示的U-I图像，电源的内阻为 Ω（结果保 留1位小数）。 解析：由闭合电路欧姆定律U＝E－I（R0＋r） 由图丙可得R0＋r＝ Ω＝5.5 Ω 解得r＝0.5 Ω。 0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （4）小明认为本实验测得的电源内阻大于真实值。你是否同意他的观 点？请说明理由 ⁠ ⁠。 解析：不同意小明的观点。因为电压表分流，电压表测的是路端电压，但电流表测量值小于真实的干路电流，故电源内阻的测量值小于真实值。 不同意，电压表分流，电源内阻的测量值小于真实值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 12. （8分）（2025·河北邯郸期末）某实验小组为测量干电池的电动势和 内阻，设计了如图甲所示的电路，所用器材如下： A. 干电池一节； B. 电压表（量程为0～3 V，内阻较大）； C. 电阻箱（阻值为0～999.9 Ω）； D. 开关一个和导线若干。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （1）根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图补充完整。 答案：见解析图 解析：电路连线如图。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （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R、相应的电压表的示数U。根据记录的数据作出的-图像如图丙 所示，则该干电池的电动势E＝ V、内阻r＝ Ω。（结果 均保留2位小数） 解析：由电路可知E＝U＋r 可得＝·－ 可得＝，＝2.5 解得E＝1.56 V，r＝0.40 Ω。 1.56 0.40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （3）由于电压表的内阻不是无穷大的，因此本实验干电池的内阻的测量 值 （填“偏大”或“偏小”）。 解析：由于实际的电压表的内阻不是无穷大的，因此实验中测得的电池的内阻是电压表的内阻与电源内阻并联后的阻值，即r测＝＜r即本实验干电池的内阻的测量值偏小。 偏小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 13. （10分）（2025·四川德阳期中）甲、乙、丙三位同学协作测定某电池 的电动势和内阻。他们设计的电路原理如图1，其中R为电阻箱，R0为保护 电阻，阻值R0＝5.0 Ω，电流表A的内阻不计。他们改变R的阻值，记下多 组R和电流表示数I。甲同学以IR作纵坐标，以I作横坐标作图处理数据；乙 同学以I（R＋R0）为纵坐标，以I为横坐标处理数据，他们在同一张坐标纸 上画出的图如图2所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （1）由图2可知，甲同学绘制的是图线 （填“a”或“b”），由该 图线得到的电源电动势为 V，内阻为 Ω。 解析：甲同学以IR作纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得 IR＝E－I（r＋R0） 乙同学以I（R＋R0）为纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得 I（R＋R0）＝E－Ir 可得甲同学的图线的斜率的绝对值更大，所以甲同学绘制的是图线a。该 图线的截距表示电动势，斜率绝对值表示r＋R0，所以有E＝1.5 V r＋R0＝＝15 Ω r＝15 Ω－R0＝15 Ω－5.0 Ω＝10 Ω。 a 1.5 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （2）丙同学打算以作纵坐标，以R作横坐标，请根据（1）中计算的结果 将丙所作图线在图3中画出。 答案：见解析图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：丙同学以为纵坐标，以R作横坐标，根 据闭合电路欧姆定律得 ＝R＋r＋R0 整理得＝R＋ 则该图线的斜率、截距分别为＝＝ ＝＝10 则可得出-R的关系图像如图。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （3）分析可知，在图1所示电路中，当电阻箱的阻值R＝ Ω时，电阻 箱消耗的最大电功率是 ⁠。 解析：电阻箱消耗的电功率为P＝I2R＝R＝ ＝ 由数学知识可得，当R＝R0＋r＝15 Ω时，电阻箱消耗的电功率最大； 最大功率为P＝I2R＝R＝0.037 5 W。 15 0.037 5 W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 14. （14分）（2025·江苏扬州期中）如图所示，甲图中滑动变阻器的滑片 从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如 图乙中的AC、BC两直线所示，电表均为理想电表。 （1）定值电阻R0、滑动变阻器的总电阻R分别为多少； 答案：3 Ω　12 Ω　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：由AC图像可知，定值电阻R0＝ Ω＝3 Ω 当滑动变阻器的滑片在最右端时，电压表V2读数最大，此时滑动变阻器的 总电阻 R＝－R0＝ Ω－3 Ω＝12 Ω。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （2）求出电源的电动势和内阻； 答案：8 V　1 Ω　 解析：由BC直线可知，当U＝7.5 V时I＝0.5 A；当U＝6.0 V时I＝2.0 A； 根据U＝E－Ir 可得7.5＝E－0.5r 6.0＝E－2.0r 解得E＝8 V，r＝1 Ω。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （3）求滑动变阻器的最大功率。 答案：4 W 解析：将R0看做是电源内阻，则当R＝R0＋r＝4 Ω时，滑动变阻器R的功率 最大，最大功率为Pm＝＝ W＝4 W。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 15. （16分）（2025·江苏南京期末）图甲为某品牌的共享电动自行车。某 兴趣小组的同学对共享电动自行车的工作原理产生了浓厚的兴趣，现将其 电源、车灯、电动机构成的电路简化为如图乙所示。查阅资料得知该电动 车的电源电动势E＝40 V，内阻r＝1 Ω，电动机的内阻为RM＝0.8 Ω，车灯 电阻R＝24 Ω（不变），电流表内阻忽略不计。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （1）当只有S1接通时，求： ①电流表示数I1。 ②车灯的两端电压U1。 答案：①1.6 A　②38.4 V　 解析：①只有S1接通时，由闭合电路欧姆定律得E＝I1（R＋r） 代入数据解得I1＝＝ A＝1.6 A。 ②由部分电路欧姆定律得，此时车灯两端的电压为 U1＝I1R＝1.6×24 V＝38.4 V。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （2）当S1、S2都接通时，电流表示数为I＝4 A，此时电动机正常工作，求 电动机正常工作时： ①电源的输出功率P。 ②电动机的输出功率P出。 答案：①144 W　②85 W 解析：根据题意，由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir 代入数据解得U＝E－Ir＝（40－4×1）V＝36 V ①电源的输出功率为 P＝UI＝36×4 W＝144 W。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 ②此时通过车灯的电流为I2＝＝ A＝1.5 A 因此通过电动机的电流为 IM＝I－I2＝4 A－1.5 A＝2.5 A 电动机的输入功率为 P入＝UIM＝36×2.5 W＝90 W 电动机的热功率为 P热＝RM＝2.52×0.8 W＝5 W 电动机的输出功率为 P出＝P入－P热＝90 W－5 W＝85 W。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 $