第十二章 电能 能量守恒定律 章末检测卷-2026-2027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与能量守恒定律单元卷，通过基础概念辨析、实验探究与综合计算，全面考查电能转化、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|能源利用、电动机功率、U-I图像分析|结合智能扫地机器人等生活情境，考查能量观念与电路规律| |实验题|2题|水果电池/干电池电动势与内阻测量|强调器材选择与误差分析，培养科学探究能力| |计算题|3题|电解槽能量转化、电容器充放电、电动机效率|综合应用能量守恒与电路模型，提升科学推理能力|

第十二章 电能 能量守恒定律 章末检测卷 一、选择题(本题共10小题) 1.关于开发能源和节约能源，你认为以下观点错误的是(　　) A.能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为 B.根据能量守恒定律，担心能源枯竭实在是一种杞人忧天的表现 C.能源的开发利用，必须同时考虑对环境的影响 D.利用核能是目前开发新能源的一种有效途径 2.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2 W C.电源的输出功率为4 W D.电动机的输出功率为16 W 3.电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2。则(　　) A.I1<I2 B.U1＝I1R1 C.＝ D.U2＝I2R2 4.智能扫地机器人是一种智能家用电器，能自动在房间内完成地板清洁工作，如今已慢慢普及，成为现代家庭的常用家用电器。如图为某款智能扫地机器人，其参数见下表，工作时将电池内部化学能转化为电能的效率η＝60%。下列说法正确的是(　　) 产品名称 科沃斯地宝 尘盒容量 0.3 L 清扫路线 自由式 液晶显示 有 电池容量 5 000 mA·h 充电器输出 24 V/1 000 mA 噪声 ≤60 dB 额定功率 40 W 行走速度 20 cm/s 工作电压 24 V A.该扫地机器人的电池从完全没电到充满电所需时间约为8.3 h B.该扫地机器人最多能储存的能量为4.32×105 J C.该扫地机器人充满电后能工作5 h D.该扫地机器人充满电后能工作4 h 5.汽车启动时由蓄电池给电动机供电，启动完成后电动机断开。图示是汽车蓄电池供电简化电路图，图中M表示电动机，L是汽车的车灯，蓄电池E的内阻不能忽略。当汽车启动时，先闭合开关S1，然后闭合开关S2，则(　　) A.当闭合开关S2时，车灯会变亮 B.当闭合开关S2时，蓄电池输出功率减小 C.开关S2断开，车灯会变亮 D.开关S2断开，蓄电池输出功率增大 6.如图所示的U－I图像，直线a为一电源的路端电压与电流的关系，直线b为电阻R两端电压与电流的关系。若将该电源与电阻R连成闭合回路，闭合开关后，下列说法正确的是(　　) A.闭合回路路端电压为6 V B.闭合回路中总电阻为4 Ω C.电源的输出功率为4 W D.电源的总功率为4 W 7.（多选）某同学按如图所示的电路进行实验，电压表内阻看做无限大。实验过程中，由于电路发生故障，发现两电压表示数相同，若这种情况的发生是由某一用电器引起的，则可能的故障原因是(　　) A.R2断开 B.R3短路 C.R2短路 D.R1短路 8.（多选）在如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2为定值电阻，现使R3阻值增大，则(　　) A.V表读数变大 B.A表读数变大 C.R1上的电压升高 D.流过R2的电流增大 9.（多选）在如图所示的电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，R1、R2、R3均为定值电阻，平行板电容器中带电粒子P现处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是(　　) A.电流表读数增大 B.电压表读数增大 C.粒子P将向下运动 D.R3上消耗的功率保持不变 10.(多选)在如图所示的电路中，电表均为理想电表。闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向左移动时，下列说法正确的是(　　) A.电流表A读数变大 B.电压表V1读数变大 C.电压表V2读数变大 D.灯泡L变亮 二、实验题(本题共2小题) 11.将一铜片和一锌片分别插入一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5 V，可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5 V、额定电流为 0.3 A的手电筒上的小灯泡。原因是流过小灯泡的电流太小了，经实验测得电流约为3 mA。现要较精确地测定“水果电池”的电动势和内电阻，提供的仪器如下： A.电流表A1 (量程0～3 mA，内阻约0.5 Ω) B.电流表A2 (量程0～0.6 A，内阻约0.1 Ω) C.电压表V(量程0～1.5 V，电阻约3 kΩ) D.滑动变阻器R1(阻值0～30 Ω，额定电流为1 A) E.滑动变阻器R2(阻值0～3 kΩ，额定电流为0.5 A) F.以及开关、导线等实验器材 G.待测“水果电池” (1)本实验中电流表应该选用________，滑动变阻器应该选________(均用序号字母表示)。 (2)请在虚线框中画出实验原理图。 (3)在实验中根据电压表的示数U与电流表的示数I的值，经描点、连线得到 U－I图像，如图所示，根据图中所给数据，则“水果电池”的电动势与内阻分别为E＝________V，r＝________Ω。 12.要测定一节干电池(电动势约1.5 V，内阻约0.5 Ω，放电电流不允许超过0.6 A)的电动势和内电阻，要求测量结果尽量准确。提供的器材有： A.电流表A1：量程1(0～3 A，内阻约0.05 Ω)， 量程2(0～0.6 A，内阻约0.2 Ω) B.电流表A2：0～300 μA，内阻rA＝100 Ω C.定值电阻：R0＝2 Ω，R1＝900 Ω，R2＝4 900 Ω D.滑动变阻器：R3(0～5 Ω，2 A)，R4(0～15 Ω，1 A) E.开关一只、导线若干 (1)测量电流的仪表：应选择电流表A1的量程________(填“1”或者“2”)。 (2)测量电压的仪表：应将定值电阻________(填“R0”“R1”或“R2”)与A2串联，使其成为改装后的电压表。 (3)干电池内阻太小，应选择定值电阻________(填“R0”“R1”或“R2”)来保护电源。 (4)若要求A1表电流在0.1 A～0.5 A范围内连续可调。则滑动变阻器应选择________(填“R3”或“R4”)。 (5)为消除电流表内阻对测量精度可能造成的影响，在给出的两种电路原理图中(图中V表为改装后的电压表)，应选择________[填“图(a)”或“图(b)”]。 (6)进行实验并记录数据。用I1、I2分别表示A1、A2表的示数，根据测量数据作出如图(c)所示的I2－I1图像，由图像可得：电池的电动势为________V，内阻为________Ω(保留到小数点后2位)。 三、计算题(本题共3小题。计算要有必要的文字说明和解题步骤，有数值的要注明单位) 13.如图所示，A为电解槽，N为电炉，当S、S1闭合，S2断开时，电流表示数I1＝5 A；当S、S2闭合，S1断开时，电流表示数I2＝3 A。已知电源电动势E＝15 V，电源内阻r＝1 Ω，电解槽内阻RA＝2 Ω，电流表可视为理想电表。求： (1)电炉N的电阻RN； (2)当S、S2闭合，S1断开时，电能转化为化学能的功率P化。 14.如图所示的电路，电源电动势E＝6 V，内阻忽略不计，电容C＝10 μF，R1＝R2＝10 kΩ，R3＝20 kΩ。当开关S接“1”时，电源给电容器充电，稳定后S接“2”。求： (1)S接通“1”的瞬间，流过R1的电流I； (2)S接通“2”后，通过R2的电量Q。 15.某同学利用图甲所示装置测定某电动机的效率。分别用电压表和电流表测得电动机的输入电压和输入电流与时间的关系图像分别如图丙、丁所示，当重物匀速上升时，重物上升的位移与时间的关系图线如图乙所示，电动机提升的重物的质量为91.2 g，不计一切摩擦及电表内阻的影响，取g＝10 m/s2。求： (1)该电源的电动势与内阻； (2)该电动机在图乙所示时间内的效率； (3)该电动机的内阻(保留2位有效数字)。 参考答案： 1.答案　B解析　能量虽然守恒，但在利用过程中，其形式在不断向低品质转化，可见能源是有限的。在利用能源的同时，还应注意保持与环境的平衡，应选B。 2.答案　D解析　由E＝30 V，电动机两端电压为10 V可得R和电源内阻上分担的电压为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错误； 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＝4×1 W＝4 W， 电动机的输出功率P输出＝P－P热＝20 W－4 W＝16 W，故D正确。 3.答案　B解析　小电珠与电动机串联，所以I1＝I2，故A错误；对小电珠，由欧姆定律可得U1＝I1R1，故B正确；电动机不是纯电阻电路，则U2>I2R2，且U1＝I1R1，则<，故C、D错误。 4.答案　B解析　由题表可知，电池的容量为5 000 mA·h，所带的电荷量为q＝5 000×10－3 A×3 600 s＝1.8×104 C，充电器输出电流为I＝1 000 mA＝1 A，所以该扫地机器人的电池从完全没电到充满电所需时间为t＝＝ s＝5 h，故A错误；该扫地机器人最多能储存的能量为W＝qU＝1.8×104×24 J＝4.32×105 J，故B正确；该扫地机器人的额定功率为40 W，所以充满电后工作的时间t＝＝ s＝1.8 h，故C、D错误。 5.答案　C解析　当闭合开关S2时，外电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，则车灯会变暗；当开关S2断开，同理，则外电压增大，那么车灯会变亮，故A错误，C正确；当闭合或断开开关S2时，因电池的内电阻与外电阻大小关系不确定，因此蓄电池输出功率增大还是减小也无法确定，故B、D错误。 6.答案　C 7.答案　AB解析　由图可知R1与R2、R3串联，电压表V1测R2和R3两端的总电压；V2测R2两端的电压；若两电压表示数相同，则是两电表接在了同一部分的两端，故可能是R2断路或者R3短路；故A、B正确，C、D错误。 8.答案　AD解析　由图可知，R2与R3并联，再与R1串联，当R3阻值增大时，电路中总阻值增大，由闭合电路的欧姆定律可知，电路中电流减小，故电流表示数减小，故B错误；内电压减小，由U＝E－Ir可知，路端电压增大，电压表示数增大，故A正确；因电流减小，故R1两端的电压降低，故C错误；因内电压以及R1两端的电压降低，故并联部分电压增大，R2中电流增大，故D正确。 9.答案　AC解析　粒子P原来处于静止状态，重力和静电力平衡；滑动变阻器R4的滑片向b端移动，R4接入电路的阻值变小，电路总电阻变小，总电流变大，内电阻和R1两端的电压变大，并联电路两端的电压变小，电容器两端的电压变小，粒子P所受静电力变小，带电粒子P将向下运动，故C正确；由于并联电路两端电压变小，定值电阻R3的电流IR3变小，电流表读数IA＝I总－IR3，所以电流表的读数变大，电阻R2两端的电压变大，所以R4两端的电压变小，电压表的读数变小，故A正确，B错误；由于R3两端的电压减小，P3＝，所以电阻R3上消耗的功率减小，故D错误。 10.答案　BC解析　滑动变阻器滑片P向左移动，接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，总电流减小，内电压变小，路端电压变大，电流表A读数变小，电压表V1读数变大；总电流减小，灯L两端电压减小，灯泡L变暗，而路端电压变大，则滑动变阻器两端电压变大，所以电压表V2读数变大，故A、D错误，B、C正确。 11.答案　(1)A　E　(2)实验原理图见解析　(3)1.35　450 解析　(1)电路电流约为3 mA，则电流表应选A；电源的内阻大约r＝＝ Ω ＝500 Ω ，若选用0～30 Ω的滑动变阻器，移动滑片，电流基本不变，因此滑动变阻器应选E。 (2)由题意可知水果电池内阻较大，为减小实验误差，相对于电源来说，电流表应采用内接法，实验原理图如图所示。 (3)由图示电源U－I图线可知，图像与纵轴截距为1.35 V， 则电源电动势E＝1.35 V 电池内阻r＝＝ Ω＝450 Ω。 12答案　(1)2　(2)R2　(3)R0　(4)R4　(5)图(a)　(6)1.49　0.49 解析　(1)测量电流的仪表：应选择电流表A1的量程2。 (2)测量电压的仪表：应将定值电阻R2与A2串联，使其成为改装后量程为U＝Ig(rA＋R2)＝300×10－6×5 000 V＝1.5 V的电压表。 (3)干电池内阻太小，应选择与内阻阻值相当的定值电阻R0来保护电源。 (4)若要求A1表电流在0.1 A～0.5 A范围内连续可调。则滑动变阻器最大值为 Rmax＝ Ω＝12.5 Ω 最小值Rmin＝Ω＝0.5 Ω 则滑动变阻器应选择R4。 (5)因改装后的电压表内阻已知，则为消除电流表内阻对测量精度可能造成的影响，在给出的两种电路原理图中，应选择图(a)。 (6)由闭合电路的欧姆定律知E＝I2(rA＋R2)＋I1r 变形有I2＝－I1， 由I2－I1关系图像知:纵截距＝298×10－6 A，解得E＝1.49 V， 斜率绝对值＝， 解得r＝0.49 Ω。 13.[答案]　(1)2 Ω　(2)18 W [解析]　(1)根据闭合电路欧姆定律得I1＝ 解得RN＝2 Ω。 (2)电源功率P电＝EI2 热功率P热＝I(RA＋r) 电能转化为化学能的功率P化＝P电－P热 解得P化＝18 W。 14.[答案]　(1)0.6 mA　(2)4×10－5 C [解析]　(1)S接通“1”的瞬间，流过R1的电流I＝＝0.6 mA。 (2)电容器充满电后，电量 Q总＝CU＝10×10－6×6 C＝6×10－5 C 根据并联电路电流与电阻成反比，则电量与电阻成反比，所以通过R2的电量 Q＝Q总＝4×10－5 C。 15.[答案]　(1)3.2 V　1.25 Ω　(2)95%　(3)0.94 Ω [解析]　(1)电动机与电源构成闭合回路 刚启动时U1＝2.8 V，I1＝0.32 A，E＝U1＋I1r 电动机稳定工作时U2＝3.0 V，I2＝0.16 A，E＝U2＋I2r 联立解得E＝3.2 V，r＝1.25 Ω (2)电动机的输入功率为P入＝U2I2 由题图乙可知重物匀速上升时的速度为v＝ 电动机的输出功率为P出＝mgv 电动机的效率为η＝×100% 联立解得η＝95% (3)设电动机的内阻为r0 电动机稳定工作时，根据焦耳定律得P＝Ir0 P＝P入－P出 联立解得r0≈0.94 Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $