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

**基本信息** 高中物理第十二章“电能 能量守恒定律”单元检测，以充电宝登机、新能源汽车等生活情境和电路综合问题设计，覆盖电能、电路分析等核心知识，适配单元复习，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题/46分|电源、电流、能量守恒、电路动态分析|结合充电宝规格、新能源汽车能耗等时代情境，基础题（1-7题）与能力题（8-10题）梯度分布| |非选择题|5题/54分|电动势测量、电路与力学综合|实验题（11-12题）注重科学探究（如电动势内阻测量），解答题（13-15题）体现科学推理与模型建构（如含电容器电路分析）|

第十二章 电能 能量守恒定律 单元检测 第I卷（选择题） 一、选择题（共46分，本题共10小题，1-7题每小题4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，8-10题每小题6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3分，有选错的得0分）。 1．中国民航局规定，规格“”的充电宝允许以随身物品的形式随乘客登机，“100Wh~160Wh"规格的充电宝需要经航司批准后方可携带，“>160Wh”规格严禁携带，以下为同一品牌不同型号充电宝的规格，其中严禁携带登机的是（    ） A． B． C． D． 2．关于电源和电流，以下说法正确的是（　　） A．通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 B．导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成的 C．由于电源内部存在电阻，所以在电源内部也会有电势的降落 D．电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大 3．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 4．关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是（　　） A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散 B．能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散 C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量的数量不但减少，而且可利用的品质降低了 D．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 5．如图甲所示，R0是定值电阻，R是滑动变阻器，两者与一理想电流表串联后接在恒压直流电源上，当滑动变阻器的触头从a端滑向b端的过程中，得到定值电阻的功率随电流变化的图线如图乙所示，其中电流为0.15A时对应的触头在a端，电流为Ic时对应的触头在c点，且ab=4bc，下列说法正确的是（　　） A．电流Ic的大小为0.6A B．定值电阻R0=25Ω C．滑动变阻器的全阻值为R=280Ω D．当滑动变阻器消耗的功率为6.3W时，对应的电流一定为2.1A 6．如图所示为某种加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的金属滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；R0为定值电阻。两弹簧处于原长时，M下端位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央，当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上进行测量，若加速度a变化，电压表的示数U也会发生相应变化，定义为该加速度计的灵敏度，则下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比 B．若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右 C．若电压表指针位于表盘右侧，则物体加速度方向向右 D．若仅减小R0，则该加速度计的灵敏度将变大 7．如图所示的电路中，定值电阻、、、的阻值均为，电源电动势为E，内阻为r，R为滑动变阻器，电表均为理想电表。闭合开关，滑动变阻器的滑片从最右端向左端滑动的过程中，、分别表示电压表V2和电流表A示数的变化量，下列正确的是（　　） A．电流表A示数减小，电压表V1示数减小 B．A、B两点间的并联部分电路消耗的功率先增大后减小 C． D．电源的效率减小 8．在家庭常用的台灯电路中，电源电动势为、内阻为，电路结构如图所示．闭合开关后小灯泡正常发光，若将滑动变阻器的滑动触头P向下滑动，下列说法正确的是（    ） A．小灯泡亮度不变 B．小灯泡变亮 C．路端电压变大 D．电流表示数变小 9．随着新能源汽车的普及，电池容量与能耗成为用户关注的核心指标。已知一款主流电动家用新能源汽车的电池容量为，在一段综合路况下行驶平均百公里能耗为。假设家用充电桩的输出电压，充电电流，则下列说法正确的是（　　） A．理论上充满一次电后能行驶的总里程为 B．该汽车电动机正常工作时的输出功率为 C．将电池电量从零充满至，所需要的时间约为 D．充满电时电池存储的电能为 10．如图甲所示，M为一电动机，当滑动变阻器R的触头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所示。已知电流表读数小于0.2A时，电动机不转动，电表均为理想电表，则（　　） A．电源电动势为3.6V、内阻为2Ω B．变阻器向左滑动时，V2的读数逐渐增大 C．电动机的内阻为10Ω D．当电动机输入功率最大时，其输出功率为0.54W 第II卷（非选择题） 本题共5小题，共54分。 二、实验题 11．（8分）某实验小组要测量两节干电池的电动势和内阻，小组成员根据实验室提供的器材设计了如图甲所示的电路。 (1)闭合开关，将开关拨至1，调节电阻箱。当电阻箱接入电路的电阻为时，电流表的示数为，电压表（量程为）指针所指的位置如图丙所示，则电压表的示数为___________，电流表的内阻为___________。 (2)闭合开关，将开关拨至2，多次调节电阻箱，记录每次调节后电压表和电流表的示数和，根据测得的数据作图像，获得的图像如图丁所示，则两节干电池的电动势为___________，内阻为___________。 12．（10分）“祖冲之”研究小组设计了如图甲所示的电路测电源电动势及电阻和的阻值。实验器材有：待测电源（不计内阻），待测电阻，待测电阻，电流表A（量程为0.6A，内阻较小），电阻箱，单刀单掷开关，单刀双掷开关，导线若干。 (1)先测电阻的阻值。闭合，将切换到，调节电阻箱，读出其示数和对应的电流表示数，将切换到，调节电阻箱，使电流表示数仍为，读出此时电阻箱的示数，则电阻的表达式为______。 (2)已经测得电阻，继续测电源电动势和电阻的阻值。闭合，将切换到，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数和对应的电流表示数，由测得的数据，绘出了如图乙所示的图线，则电源的电动势______，电阻______。（结果均保留两位有效数字） (3)用此方法测得的电源电动势的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 (4)请分析的测量值是否有偏差，并说明其原因______。 三、解答题 13．（8分）如图所示，电源电动势，电动机铭牌上标有“”字样。当S闭合后，电动机恰好正常工作。求： (1)通过电动机的电流。 (2)电源内阻。 (3)电源内阻的热功率。 14．（12分）如图所示电路中，定值电阻，，平行板电容器两极板水平放置，极板间距离，极板长、竖直放置的屏到极板右侧边缘的距离。闭合开关，稳定后平行板电容器极板上所带的电荷量。一电子以大小为的初速度，沿水平方向从电容器上极板左侧边缘进入平行板电容器。已知电子的电荷量，质量，电源内阻。 (1)若平行板电容器的电容，求电源的电动势； (2)求电子从进入电容器到打在屏上过程中竖直方向的位移大小。 15．（16分）如图所示电路中，电源电动势E1=8V，内阻r=2Ω，定值电阻R1=4Ω，R2=5Ω，待电路稳定后，一质量m=0.5kg，电荷量q=+0.1C 的带正电小球以初速度v0=1m/s沿平行板电容器MN的中心线射入，恰好沿直线运动，然后从 P 板中点处的小孔O进入平行板电容器PQ之间。已知MN间距为 d1=10cm，PQ间距为d2=6cm，极板长均为l=40cm。当PQ极板间电压为U0时，小球恰好从P极板的下端离开。忽略电容器的边缘效应，重力加速度g=10m/s2。求： (1)滑动变阻器两端的电压U； (2)电源的效率； (3)PQ极板间电压U0。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第十二章 电能 能量守恒定律 单元检测》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C D A C D C CD AC AD 1．C 【详解】根据E=Pt=IUt可知A中电池的容量为50W∙h；B中电池的容量为90W∙h；C中电池的容量为180W∙h>160Wh；D中电池的容量为144W∙h；可知严禁携带登机的是C。 故选C。 2．C 【详解】A．电流的定义为，电流大小取决于单位时间内通过导体横截面的电荷量，而不仅仅是电荷量本身。若电荷量多但时间长，电流可能较小，故A错误； B．电流可由自由电子、离子或其他带电粒子的定向移动形成，不限于自由电子。例如，在电解质溶液中，电流主要由离子定向移动形成，故B错误； C．电源内部存在内阻，根据欧姆定律，当电流通过时，电源内部会产生电势降落，大小为，故C正确； D．电动势是电源本身的特性，定义为非静电力将单位正电荷从负极移到正极所做的功，表征电源转化能量的本领，但与实际转化的能量总量无关。转化的能量多并不改变电动势的大小，故D错误。 故选C。 3．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。 4．A 【详解】A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散，A正确； B．能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，B错误； C．能源的使用过程中能的总量保持守恒，能量耗散表明，在能源的利用过程中，虽然能量总量不会减少，但是可利用的品质降低了，C错误； D．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。D错误。 故选A。 5．C 【详解】B．由图乙可知，电流为0.15A时对应的功率为0.45W，根据，可得，故B错误； A．由图乙可知，电流为时对应的功率为5 W，根据，可得，故A错误； C．当滑动变阻器在a端时，有 当滑动变阻器在c点时，有 联立解得，，故C正确； D．当滑动变阻器消耗的功率为6.3W时，设滑动变阻器两端的电压为U1，则有， 联立解得，或， 回路最大电流和最小电流分别为， 故当滑动变阻器消耗的功率为6.3W时，对应的电流可能为或，故D错误。 故选C。 6．D 【详解】A．设滑块质量为，单个弹簧劲度系数为，滑动变阻器总长度为，总电阻为，电源电动势为。当滑块相对于原中点偏移位移大小为时，两个弹簧的总合力为 得 。 滑动变阻器全部串联接入电路，总电流 故I恒定，电压表测滑片与间的电压，电压变化量满足 代入得： 与成正比，且加速度方向不同时，加速度增大示数可能减小，故A错误； 选项A：由 因此A错误； B．电压表指针偏左，说明滑片M的电势减小，对应滑片左偏，说明滑块左移，加速度方向向右，但加速度方向不代表速度方向，物体可以向左减速（速度向左、加速度向右），故B错误； C．指针偏右说明滑片M的电势增大，对应滑片右偏，滑块右移，合力向左，加速度方向向左，故C错误； D．由前面推导结合灵敏度表达式灵敏度 减小时，分母减小，增大，灵敏度变大，因此D正确； 故选D。 7．C 【详解】A．滑动变阻器的滑片从最右端向左端滑动的过程中,回路总电阻增加，根据闭合电路欧姆定律，干路电流为 可知干路电流减小，电压表示数满足 可知电压表示数增加，定值电阻、上的电流增加，所在电路电流减小，故A错误； B．A、B两点间的电路可看成先将、并联，并联结果为，再将该并联电阻与和并联，故A、B两点间的并联部分电路总电阻为 由于不知道滑动变阻器的电阻范围，故 并联部分消耗的功率满足 可知当时，并联部分消耗的功率最大，由并联部分电路总电阻的取值范围可知，滑动变阻器从最右端向左端滑动的过程中，随着的增加，其消耗的功率逐渐增大，故B错误； C．根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数满足 化简得 可知，故C正确； D．电源的效率满足 滑动变阻器从最右端向左端滑动的过程中，随着的增加，电源的效率逐渐增大，故D错误。 故选C。 8．CD 【详解】将滑动变阻器的滑动触头P向下滑动，滑动变阻器接入电路阻值变大，电路总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流减小，路端电压增大，则电流表示数变小，通过小灯泡的电流减小，小灯泡变暗。 故选CD。 9．AC 【详解】A．根据题意可知总里程为，故A正确； B．题目中没有给出该汽车电动机正常工作时的额定电压和额定电流，无法计算出电动机正常工作的输出功率，故B错误； C．充电时间，故C正确； D．充满电时电池存储的电能为，故D错误。 故选AC。 10．AD 【详解】A。由于电压表测量的是电源的路端电压，根据闭合电路欧姆定律，有 所以在电压表与电流表的图像中，其斜率的绝对值表示内电阻，有 当回路电流为时，路端电压为，此时电源内电压为 所以电源的电动势为，故A正确； B．变阻器向左滑动时，接入电路的总电阻减小，回路电流强度增加，由 路端电压减小，的示数减小，故B错误； C．电流表读数在以下时，电动机没有发生转动，即此时的电动机可以看成纯电阻电路，而电压表测量电动机两端的电压，电流表测量的电流为流过电动机的电流，所以此时电动机内阻，故C错误； D．当滑动变阻器调到零时，回路中的电流最大，此时电动机的输出功率最大，有 电动机产热的功率为 电动机输出最大功率为，故D正确。 故选AD。 11．(1) 2.50 2.5 (2) 2.91 0.30 【详解】（1）[1]由图丙，可知电压表示数为； [2]根据 解得 （2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有 变形得 结合丁图， 图像的纵截距为电源电动势，可得 图像斜率的绝对值为 解得 12．(1) (2) 2.0 3.0 (3)等于 (4)是，原因：电流表会有内阻，的测量值比真实值偏大 【详解】（1）由题意可知，若控制电流不变，则电路中的总电阻不变，将切换到时，电流表的示数为，电路的总电阻 第二步应将切换到，电路的总电阻 联立解得 （2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律得 可得 由图乙可得，图线斜率 解得电源电动势 由纵截距 解得 （3）当考虑电流表内阻后，将切换到，调节电阻箱，电流表的示数为，电路的总电阻 将切换到，调节电阻箱，使电流表的示数仍为。电路的总电阻不变 故 与第一问求解相同，根据闭合电路欧姆定律得 解得 比较两次表达式的斜率，电源电动势不变，故电源电动势的测量值等于真实值。 （4）若不考虑电流表内阻，由上述分析可知 纵截距为 若考虑电流表内阻，由上一问可知 纵截距变为 故的测量值比真实值偏大。 13．(1)2A (2)0.5Ω (3)2W 【详解】解析：（1）根据题意，设通过电动机的电流为I，则电机功率 代入数据可得 （2）由闭合电路欧姆定律 代入数据可得 （3）根据题意，电源内阻的热功率 14．(1) (2) 【详解】（1）根据电容器电容的定义式可得，平行板电容器两板间的电压为 设电路中的电流为，则根据欧姆定律有 解得 所以根据闭合电路欧姆定律可得电源的电动势为 （2）电子在极板间做类平抛运动，设电子在极板间运动的加速度大小为，则根据牛顿第二定律有 解得 由类平抛运动规律可得电子在极板间运动的时间为 则电子在极板间竖直方向偏转的距离为 设电子从电容器穿出时，沿电场强度方向的速度为，则有 穿出电容器后电子做匀速直线运动，则到达屏MN所经历的时间为 所以在此时间内电子在竖直方向移动的距离为 故电子从进入电容器到打在屏上过程中竖直方向的位移大小为 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）由图可知，滑动变阻器两端电压与电容器两极板间电压相同。 小球在电容器间沿直线运动，电场力与重力平衡 解得 （2）滑动变阻器两端电压，设干路电流为，则 解得 电源的效率 解得 （3）小球从 P 板中点进入，从下端离开 竖直方向自由落体运动 水平方向匀减速直线运动，其中 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $