章末整合提升12 电能 能量守恒定律（Word练习）-【精讲精练】2026-2027学年高中物理必修第三册（人教版）

**基本信息** 高中物理电路单元复习卷，以电动势、电路分析、电阻定律等为核心，结合“龙芯”芯片等科技情境及实验题，考查物理观念与科学探究，适配单元知识巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选|8/24|电动势概念、电路动态分析|结合芯片电阻等科技情境，基础概念辨析| |多选|4/16|电源特性曲线、电路功率|考查科学推理，如电源效率与输出功率关系| |非选择|6/60|实验（测电动势和内阻、电阻率）、电路综合计算|综合U-I图像分析，结合浙江/江苏真题改编，注重科学探究与综合应用|

(本卷满分：100分) 一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24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．关于电动势，下列说法错误的是(　　) A．电动势的大小是非静电力做功能力的反映 B．电源两极间的电压即是电源电动势 C．电源电动势在数值上等于内、外电压之和 D．电源电动势与外电路的组成无关 答案　B 2．如图所示，E为内阻不能忽略的电源，R1、R2、R3为定值电阻，初始时S1闭合、S2断开，现将S2闭合，电压表和电流表A1示数变化的绝对值分别为ΔU和ΔI，则(　　) A．电流表A1和A2的示数均变大 B．电压表的示数变大 C．电源的输出功率变大 D．＝R3＋r 解析　S2闭合后，电路总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小，则电流表A1的示数变大，R3两端电压变大，则电压表示数变小，即R1两端电压变小，通过R1的电流变小，则电流表A2的示数变小，故选项A、B错误；当外电路总电阻与电源内阻相等时，电源输出功率最大，但是题目没告诉定量关系，所以无法判断电源的输出功率如何变化，故选项C错误；设电压表示数为U，电流表A1示数为I，根据闭合电路欧姆定律可得E＝U＋I(R3＋r)，则有＝R3＋r，故选项D正确。 答案　D 3．如图甲是我国自行研制成功的中央处理器(CPU)芯片“龙芯”系列，图乙中，R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻，R2的尺寸远远小于R1的尺寸。现给R1、R2通以相同的电流，则(　　) A．芯片两端的电压U1＝U2 B．通过两芯片的电流I1<I2 C．芯片在相同时间内产生的焦耳热Q1>Q2 D．芯片的电功率P1>P2 解析　设电阻R1的厚度为d，其正方形的边长为a，则R1＝ρ＝，可见电阻值的大小仅与材料和厚度有关，与尺寸大小无关，则R1＝R2，给R1、R2通以相同的电流，根据U＝IR可知U1＝U2，选项A正确，B错误；根据Q＝I2Rt可知芯片在相同时间内产生的焦耳热Q1＝Q2，选项C错误；根据P＝I2R可知P1＝P2，故D错误。 答案　A 4．如图所示，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，三个灯泡亮度的变化情况是(　　) A．L1变亮，L2和L3均变暗 B．L1变亮，L2不能确定，L3变暗 C．L1变暗，L2和L3均变亮 D．L1变亮，L2变亮，L3变暗 解析　当滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，所以L3变亮。因为U3变大，且路端电压变小，所以L1变暗。总电流变大，流过L1的电流变小，所以流过L2的电流增大，L2变亮。故选项C正确。 答案　C 5．如图所示的电路，开关闭合后小灯泡甲和乙均正常发光，电流表的示数不为零；突然两灯均熄灭且电流表的示数也变为零。将电压表与甲、乙两灯泡并联，电压表有示数，电压表与甲灯并联，电压表无示数。则下列说法正确的是(　　) A．甲灯短路 B．电流表烧断 C．甲灯烧断 D．乙灯烧断 解析　开关闭合后，两灯突然熄灭且电流表的示数也变为零，说明某用电器烧断，选项A错误；将电压表与甲、乙两灯泡并联电压表有示数，说明开关、电流表、电源均正常，选项B错误；电压表与甲灯并联电压表无示数，说明甲灯正常，乙灯烧断，选项C错误，D正确。 答案　D 6．用如图甲所示的电路研究电容器两端的电压变化，从t＝0开始，开关接“1”，t＝2 s时把开关改接到“2”，得到电容器两端的电压UAB随时间t变化的图像如图乙所示。已知电容器的电容为0.1 F，R＝2 Ω，则整个过程电路中产生的焦耳热为(　　) A．4.5 J　　　　　 B．0.45 J C．9 J D．0.9 J 解析　充电完成后电容器的带电量为q＝CU＝0.3 C。设此时电容器储存的能量为W1，根据图像可知电源电动势为E＝3 V，该过程中电源的非静电力做功为W＝Eq，转化为电容器储存的能量和电路中的焦耳热，故充电过程中电路中的焦耳热为Q1＝W－W1＝Eq－W1，放电过程中根据能量守恒定律可知，电容器储存的能量转化为电路中通过电阻R时的焦耳热，可得Q2＝W1，故整个过程电路中产生的焦耳热为Q＝Q1＋Q2＝Eq－W1＋W1＝Eq＝3×0.3 J＝0.9 J，故选D。 答案　D 7.如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r(R2＜r＜R1＋R2)，电表均视为理想电表，闭合开关S后，调节R的阻值，使电流表的示数增大ΔI，在这一过程中电压表示数的变化量的大小为ΔU，则(　　) A．通过R的电流增大，但增大量小于ΔI B．的大小随R的变化而变化 C．电源的输出功率一定增大了 D．电源的效率降低了 解析　因总电流增大，则r与R2分压增大，并联部分电压减小，则流过R1的电流减小，因此流过R的电流增大，且增大量大于ΔI，故A错误；由＝r，可知的大小不会随R的变化而变化，故B错误；当内、外电阻相等时，电源的输出功率最大，因不明确内、外电阻的关系，故无法明确功率的变化情况，故C错误；电源的效率η＝×100%，因电压表示数的减少量为ΔIr，得电源的效率降低了，故D正确。 答案　D 8．如图所示，电源的电动势E＝2 V，内阻r＝2 Ω，两个定值电阻均为8 Ω，平行板电容器的电容C＝3×10－6 F，则(　　) A．开关断开时两极板间的电压为 V B．开关断开时电容器所带电荷量为4×10－6 C C．开关接通时两极板间的电压为 V D．开关接通时电容器所带电荷量为4×10－6 C 解析　电容器两极板间的电压等于R2两端的电压，开关S断开时，电路中的总电流为I＝＝ A＝0.2 A，电容器两极板间的电压为U＝IR2＝0.2×8 V＝1.6 V，此时电容器所带电荷量为Q＝CU＝3×10－6×1.6 C＝4.8×10－6 C，故选项A、B错误；开关接通时两定值电阻并联，电容器两极板间的电压等于路端电压，电路中的总电流I′＝＝ A＝ A，电容器两极板间的电压U′＝I′ R外＝×4 V＝ V，此时电容器所带的电荷量Q′＝CU′＝3×10－6×C＝4×10－6 C，故C错误，D项正确。 答案　D 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 9．如图甲所示，电源的电动势E＝6 V、内阻为r，闭合开关S，滑动变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中，电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示；图Ⅰ描述电源的输出功率随路端电压的变化规律，图Ⅱ描述路端电压随电流的变化规律，图Ⅲ描述电源的效率随外电阻的变化规律，电表、导线对电路的影响不计。则下列说法正确的是(　　) A．电源的内阻r为2 Ω B．滑动变阻器最大阻值6 Ω C．Ⅰ图上b点的坐标(3 V,4.5 W) D．Ⅱ图上a点的坐标(0.6 A,4.5 V) 解析　由题图Ⅱ可知，当路端电压为0时，电路中的电流为3 A，则电源的内阻为r＝＝2 Ω，故选项A正确；电源的效率η＝＝＝，外电阻R越大，电源的效率越大，因此当滑动变阻器的阻值全部连入电路时电源的效率最高，则＝80%，解得Rm＝8 Ω，故选项B错误；电源的输出功率P出＝IU＝U＝－0.5(U－3)2＋4.5，即当U＝3 V时，输出功率最大，故题图Ⅰ上b点的坐标为(3 V,4.5 W)，故选项C正确；路端电压U＝E－Ir＝6－2I，故当电流I最小时，即滑动变阻器的阻值全部连入电路时，路端电压最大，由闭合电路欧姆定律得I＝＝0.6 A，路端电压U＝4.8 V，题图Ⅱ上a点的坐标为(0.6 A,4.8 V)，故选项D错误。 答案　AC 10.如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是(　　) A．电源1与电源2的内阻之比是11∶7 B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1 C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2 D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2 解析　根据电源的路端电压随输出电流变化的特性图线斜率的绝对值表示电源内阻可知，电源1与电源2的内阻之比是11∶7，选项A正确；根据电源的路端电压随输出电流变化的特性图线在纵轴的截距表示电源电动势可知，电源1与电源2的电动势之比是1∶1，选项B正确；根据曲线交点表示工作点，交点的纵、横坐标的乘积表示电源输出功率，在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2，选项C正确；根据曲线交点的纵、横坐标的比值表示小灯泡电阻，在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是18∶25，选项D错误。 答案　ABC 11．如图所示，A和B为竖直放置的平行金属板，在两极板间用绝缘线悬挂一带电小球，开始时开关S闭合且滑动变阻器的滑动触头P在a处，此时绝缘线向右偏离竖直方向，电源的内阻不能忽略，则下列判断正确的是(　　) A．小球带正电 B．当滑动触头从a向b滑动时，绝缘线的偏角θ变小 C．当滑动触头从a向b滑动时，电流计中有电流，方向从上向下 D．当滑动触头停在b处时电源的输出功率一定大于滑动触头在a处时电源的输出功率 解析　由题图知，A板带正电，B板带负电，电容器内电场方向水平向右，绝缘线向右偏，静电力向右，则小球带正电，故A正确；滑动触头向右移动时，R接入电路的阻值变小，外电路总电阻变小，总电流变大，路端电压U＝E－Ir变小，R1两端电压变小，则电容器电压变小，绝缘线偏角变小，故B正确；滑动触头向右移动时，电容器电压变小，电容器放电，因A板带正电，则流过电流计的电流方向从上向下，故C正确；根据电源的输出功率与外电阻的关系，当外电阻等于内阻时，输出功率最大，外电阻大于内阻时，外电阻减小，输出功率增大；外电阻小于内阻时，外电阻减小，输出功率减小。本题不知道外电阻与内阻大小关系，故无法比较电源输出功率的大小，故D错误。 答案　ABC 12.将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．图线b表示电源内部的发热功率Pr随电流I的变化关系 B．M点对应的功率为最大输出功率 C．在图线上A、B、C三点的纵坐标一定满足关系PA＜PB＋PC D．两个交点M与N的横坐标之比一定为1∶4，纵坐标之比一定为1∶2 解析　由电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率表达式：PE＝EI、PR＝EI－I2r、Pr＝I2r可知，a表示的是电源的总功率随电流I的变化关系，b表示的是电源内部的发热功率随电流I的变化关系，c表示输出功率PR随电流I的变化关系，A正确；当R＝r时，输出功率最大，M点是输出功率最大的位置，B正确；A、B、C为在a、b、c三条图线上横坐标相同的三点，因为直流电源的总功率等于输出功率和电源内部的发热功率之和，所以这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC，C错误；M点输出功率最大，R＝r，IM＝，IN＝，＝，＝，D错误。 答案　AB 三、非选择题(本题共6小题，共60分) 13．(6分) (2025·浙江6月卷)在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中： (1)为了减小测量误差，如图所示的电路中应该选择的是________(选填“甲”或“乙”)。 (2)通过调节滑动变阻器，测得多组U、I数据，记录于下表。试在图丙中作出U-I图像，由此求得电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。(结果均保留到小数点后两位) 丙 次数 1 2 3 4 5 U/V 1.35 1.30 1.25 1.20 1.15 I/A 0.14 0.22 0.30 0.37 0.45 解析　(1)因乙电路中电流表内阻对电源内阻的测量影响较大，则为了减小测量误差，如图所示的电路中应该选择的是甲。 (2)根据实验数据做出电源的U-I图像如图所示 由U＝E－Ir结合图像可知E＝1.45 V 内阻r＝＝ Ω＝0.67 Ω。 答案　(1)甲　(2)见解析图　1.45　0.67 14．(8分)(2024·江苏卷)某同学在实验室做“测定金属的电阻率”的实验，除被测金属丝外，还有如下实验器材可供选择： 甲 乙 A．直流电源：电动势约为3 V，内阻可忽略不计； B．电流表A：量程0～100 mA，内阻约为5 Ω； C．电压表V：量程0～3 V，内阻为3 kΩ； D．滑动变阻器：最大阻值为100 Ω，允许通过的最大电流为0.5 A； E．开关、导线等。 (1)该同学用刻度尺测得金属丝接入电路的长度L＝0.820 m，用螺旋测微器测量金属丝直径时的测量结果如图甲所示，从图中读出金属丝的直径为________mm。 (2)用多用电表欧姆“×1”挡测量接入电路部分的金属丝电阻时，多用电表的示数如图乙所示，从图中读出金属丝电阻约为________ Ω。 (3)若该同学根据伏安法测出金属丝的阻值R＝10.0 Ω，则这种金属材料的电阻率为________ Ω·m。(结果保留两位有效数字) 解析　(1)根据螺旋测微器的读数规律，该读数为d＝0.5 mm＋28.7×0.01 mm＝0.787 mm。 (2)根据欧姆表的读数规律，该读数为Rx＝9.0×1 Ω＝9.0 Ω。 (3)根据电阻定律有R＝ρ＝ρ＝，变形可得ρ＝ 代入数据解得ρ＝＝＝5.9×10－6 Ω·m。 答案　(1)0.787(0.785～0.789)　(2)9.0 (3)5.9×10－6 15.(7分)如图所示，M为一线圈电阻RM＝0.4 Ω的电动机，R＝24 Ω，电源电动势E＝40 V，当开关S断开时，理想电流表的示数I1＝1.6 A，当开关S闭合时，理想电流表的示数为I2＝4.0 A，求： (1)电源内阻r； (2)开关S闭合时，通过电动机的电流及电动机消耗的总功率。 解析　(1)S断开时，电源与定值电阻构成串联回路，E＝I1(R＋r)，电源内阻r＝－R＝1 Ω。 (2)S闭合后，定值电阻与电动机构成并联电路，电流表测干路电流，路端电压U＝E－I2r＝36 V， 通过定值电阻的电流I2′＝＝1.5 A， 通过电动机的电流I2″＝I2－I2′＝2.5 A。 电动机消耗的总功率即电动机的电功率， P＝UI2″＝90 W。 答案　(1)1 Ω　(2)2.5 A　90 W 16.(9分)如图所示，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的总阻值为2R，电阻阻值为R，a、b为竖直放置相距为d的一对平行金属板(带电后两板之间为匀强电场)，质量为m的带电小球，用长为L的绝缘细绳悬挂在两板间。闭合电键，将变阻器的滑动端P由左端缓慢向右滑动，小球向右逐渐缓慢偏起，当滑到中点时，细绳与竖直方向夹角为60°。求： (1)此时两板间的电压； (2)小球所带电荷的电性和电量； (3)上述过程中电场力对小球所做的功。 解析　(1)当滑片滑到中点时，滑动变阻器的左半部分与R并联后再与右半部分串联，并联部分电阻为R并＝＝R 两板间的电压U＝×R并＝。 (2)根据题图可知a板电势高，即匀强电场的电场线方向向右，小球受到的电场力方向向右，所以小球带正电；两板间的电场强度E场强＝＝ 对小球，受到重力、电场力和拉力，如图所示 根据平衡条件可得qE场强＝mgtan 60°，解得 q＝。 (3)缓慢移动，小球动能变化为零，根据动能定理可得W电－WG＝0 解得W电＝mgL(1－cos 60°)＝mgL。 答案　(1)　(2)正电　 (3)mgL 17．(14分)如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3 为一滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化的图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求： (1)电源的电动势和内阻； (2)定值电阻R2的阻值； (3)滑动变阻器的最大阻值。 解析　(1)由闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir，结合题图乙可知UA＝E－IAr，UB＝E－IBr， 代入数据，联立解得E＝20 V，r＝20 Ω。 (2)当P滑到R3的右端时，R1被短路，电路参数对应题图乙中的B点，即U2＝4 V、I2＝0.8 A， 得R2＝＝5 Ω。 (3)当P滑到R3的左端时， 由题图乙知此时U外＝16 V，I总＝0.2 A， 所以R外＝＝80 Ω。 因为R外＝＋R2，所以滑动变阻器的最大阻值为R3＝300 Ω。 答案　(1)20 V 　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω 18．(16分) 由滑动变阻器R1、定值电阻R2以及电源、电表、开关组成的电路如图甲所示。闭合开关S，从左端向右移动滑动变阻器R1的滑片，根据电表数据得到U-I图像如图乙所示，电表均为理想电表，滑动变阻器R1的阻值调节范围足够大。求： (1)电源电动势E、内阻r以及电阻R2的阻值； (2)电源的最大输出功率； (3)滑动变阻器R1的最大功率。 解析　(1)设电源电动势为E，内阻为r，根据闭合电路欧姆定律有 U1＝E－Ir，U2＝E－I(r＋R2) 图线b反映了V1表示数随I的变化，则有 E＝4 V，r＝Ω＝1 Ω 图线c反映了V2表示数随I的变化，则有 r＋R2＝Ω＝4 Ω 解得R2＝3 Ω。 (2)电源的输出功率为P＝I2(R1＋R2)＝＝ 从左向右移动变阻器的滑片，R1增大，根据数学知识可知，当R1＋R2>r时，电源的输出功率P随R1的增大而减小，当R1＝0时，P有最大值，最大值Pmax＝3 W。 (3)R1的输出功率为P1＝I2R1＝＝ 根据数学知识可知当R1＝R2＋r时，P1有最大值，P1max＝1 W。 答案　(1)4 V　1 Ω　3 Ω　(2)3 W　(3)1 W 学科网（北京）股份有限公司 $