暑假作业08 电能 能量守恒定律 分层练习-2026-2027学年高二物理人教版必修第三册

**基本信息** 分层设计覆盖电能与能量守恒全考点，从基础概念到综合应用形成完整逻辑链，注重物理观念与科学思维培养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础夯实|8道单选|聚焦基本概念与公式直接应用，如电功率计算、U-I图像斜率意义、能源分类|从电功单位、电源作用等概念生成，到闭合电路欧姆定律简单应用，构建能量观念基础| |能力提高|13题（多选4、填空3、实验2、解答4）|综合电路分析（电饭煲电路）、图像应用（电源与灯泡U-I图）、实验操作（伏安法）、实际问题（水电站/潮汐发电）|以能量守恒为核心，串联电动势内阻测量、电动机效率计算等，形成“概念-实验-应用”推导链条，体现科学探究与推理|

暑假作业08 电能 能量守恒定律 分层练习 分层一：基础夯实 一、单选题 1．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表： 规  格 后轮驱动直流永磁毂电机 最高时速 20km/h 额定电压 48V 续行里程 40km 额定电流 5A 由上表可知，此车的电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率 A．120W B．140W C．240W D．360W 2．在“测定电池电动势和内阻”的实验中，某同学根据实验数据，作出了正确的U﹣I图象，如图所示，其中图线斜率绝对值的物理含义是（ ） A．短路电流 B．电池内阻 C．电池电动势 D．全电路电阻 3．能源是人类社会活动的基础，节约能源应成为公民的行为习惯．下列说法中正确的是（    ） A．太阳能转化为电能过程中能量增加 B．能量耗散过程中能量在不断减少 C．能量耗散会降低能源的利用品质 D．能量转化在宏观上没有方向性 4．在国际单位制中，电功的单位是（　　） A．焦耳 B．安培 C．欧姆 D．瓦特 5．关于电源的以下说法，正确的是(　　) A．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差 B．电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差 C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流 D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量 6．下列能源属于可再生能源的是（　　） A．煤 B．石油 C．太阳能 D．天然气 7．室内有几种用电器，1.8kW的电热器，300W的电冰箱，900W的取暖器，350W的电视机和2kW的空调器，如果进线处有15A保险丝，供电电压为220V，下列情况中不能同时使用的是（　　） A．电热器和电冰箱 B．取暖器和空调器 C．电热器和空调器 D．电冰箱、电视机和空调器 8．如图所示电路中，电源的电动势为3.0V。闭合开关后，电压表示数为2.4V，电流表示数为0.60A。将电压表和电流表视为理想电表，则电源的内阻r为（　　） A．0.50 B．1.0 C．1.5 D．2.0 分层二：能力提高 二、多选题 9．电饭煲可以将米饭煮熟并自动切换到保温状态，其简化电路如图所示。是一个温控开关，手动闭合后，当温度到达居里点（103℃）时，此开关会自动断开；是一个自动控温开关，当温度低于70℃时，会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温状态时的指示灯，定值电阻，加热电阻丝，两灯电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．在标准大气压下，用电饭煲可以将水烧开 B．若不闭合手动开关，通电后也能将饭煮熟 C．若自动控温开关损坏，断开后不能闭合，则电饭煲将不能把饭煮熟 D．加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比为 10．图甲分别为电源A和B的U-I图线，图乙为某小灯泡的U-I图线，则下列说法正确的是（　　） A．电源A和B的内阻分别为5Ω和14Ω B．电源A的电动势大于B的电动势 C．把小灯泡直接与电源A串联组成闭合回路，小灯泡的功率约为0.6W D．把小灯泡直接与电源A串联组成闭合回路，电源消耗的总功率约为0.9W 11．如图所示，新安江水库发电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量113亿立方米（1亿），年发电量为18.6亿千瓦时，上下游高度差约73m，里面装有九台水电机组，装机总容量（即九台机组一起工作时的功率）662.5兆瓦（1兆），只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为200度，我们平时所说的一度电即为1千瓦时的电能，根据以上信息，以下分析正确的是（　　） A．一度电的能量约为10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能 B．新安江水力发电站可以为户家庭供电 C．一年平均开启的发电机组约3台 D．水电站是将水的机械能转化为电能，该发电站的转化效率约为32% 12．在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，电容器的电容为C，灯泡L的灯丝电阻不随温度变化，电压表和电流表均为理想电表。闭合开关S，待电路稳定后，缓慢减小电阻箱R接入电路中的阻值，与调节电阻箱之前相比，电压表示数变化量的绝对值为ΔU，在这个过程中电路中所有器件均不会被损坏，下列说法中正确的是 A．灯泡L将变亮 B．电压表和电流表的示数都将变大 C．电源两端电压变化量的绝对值将大于ΔU D．电容器所带电荷量增加，增加量小于CΔU 三、填空题 13．用如图所示的电路来测量冲牙器电机输出的机械功率，电源的电动势为，内阻为，电阻，电动机的内阻；电动机正常工作时电压表示数为，不计电动机的摩擦损耗，则流过电动机的电流强度为________A，电动机输出的机械功率为________W。 14．如图电路中，移动滑动变阻器可得到如图所示的图像，其中U为路端电压，Ⅰ为通过电源的电流。由图像可知，电源的电动势______V，电源的内阻______，短路电流为______A。 15．我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法。潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主。 (1)世界两大观潮胜地，一处是亚马孙河北河口，另一处是我国的___________入海口。 (2)图中，a、b是某些潮汐发电示意图。涨潮时开闸门（图a），水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门，当落潮时，开闸放水发电（图b）。设海湾水库面积为5.0×108m2，平均潮差为3.0m，一天涨落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，则一天内发电的平均功率约为（ρ水取1.0×103kg/m3，g取10m/s2）___________。 A．2.6×104kW B．5.2×104kW C．2.6×105kW D．5.2×105kW 四、实验题 16．(1)已粗略测得金属电阻丝的阻值约为6Ω，为了更精确地测量这根金属电阻丝的阻值，进而测得其电阻率，实验小组采用伏安法继续进行测量。现有实验器材如下： A．电源电压约为3V B．电压表V1（0~3V，内阻约3kΩ） C．电压表V2（0~15V，内阻约15kΩ） D．电流表A1（0~0.6A，内阻约0.125Ω） E．电流表A2（0~3A，内阻约0.025Ω） F．滑动变阻器R1（0~5Ω，3A） G．滑动变阻器R2（0~1750Ω，1.5A） H．开关S和导线若干 ①为了调节方便，测量准确，并能在实验中获得尽可能大的电压调节范围，滑动变阻器应选用__________，连接电路时，电压表应选__________，电流表应选__________（均选填选项前的字母）； ②根据电阻的粗测值以及选取的器材，并且电压有较大的调节范围，能较准确地测出金属丝的阻值，实验电路应选用图__________。 (2)某同学利用下列器材测定一节蓄电池的电动势和内阻。蓄电池的电动势约为1.5V。 A．电流表A，量程是1A，内阻RA=0.20Ω； B．电压表V1，量程是2V，内阻约为6kΩ； C．滑动变阻器R，阻值为0~100Ω； D．开关S一个，导线若干。 用甲图的实验电路进行测量，读出电压表和电流表的读数，画出对应的U-I图线如图乙所示，由图线可得该蓄电池的电动势E=__________V，内阻r=__________Ω。（结果均保留两位有效数字） 17．某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内阻r，所给的实验器材有： A．电压表V：“0~3V”“0~15V”     B．电流表A：“0~0.6A”“0~3A” C．滑动变阻器R：（20Ω，1A）     D．开关和导线若干 （1）实验中电压表应选用的量程为______（选填“0~3V”或“0~15V”），电流表应选用的量程为______（选填“0~0.6A”或“0~3A”）； （2）根据实验要求在图甲虚线框中画出电路图，______并补充连接实物电路图乙______； （3）测出几组电流、电压的数值，并画出图像如图丙所示，由图像知该电池的电动势______V。内阻r=______Ω。（结果均保留两位有效数字）    五、解答题 18．2024年11月11日，最新一代“机器狗”现身中国航展，其上方有个7.62毫米的机枪，可以对目标进行自动识别、自动打击，可在山地、丘陵等复杂地形行走，有效提升了综合作战能力，如图所示，某款军用机器狗的直流电动机的额定电压为U=10V，额定电流为I=2A，线圈电阻为R=0.5Ω，将它与电动势为E=12V，内阻为r=1.0Ω的直流电源构成闭合回路，电机恰好能正常工作，g取10m/s2，求：     (1)电动机的效率； (2)电源的输出功率。 19．规格为“220V，36W”的排气扇，线圈电阻为44Ω，求： (1)接上220V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率； (2)如果接上220V电源后，扇叶被卡住不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。 20．如图所示，电源电动势，E=8V，内电阻 r=1Ω，小灯泡标有“3V3W”字样，小灯泡标有“2V4W”字样，电动机D的内阻rD=0.5Ω，当闭合电键S，将滑动变阻器 R的阻值调到1Ω时，两灯泡和电动机均能正常工作。求： (1)流过电动机的电流； (2)电动机输出的机械功率； (3)电源的输出功率。 21．如图（1）所示，用电动势为、内阻为的电源，向滑动变阻器供电。合上电键后，改变变阻器的阻值，路端电压与电流均随之变化。 (1)请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。 (2)以为纵坐标，为横坐标，在图（2）中画出变阻器阻值变化过程中图像的示意图，取一点，用带网格的图形面积表示电流为时的电源内部发热功率，并推导该电源的最大输出功率及条件。 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 《暑假作业08 电能 能量守恒定律 分层练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B C A B C C B AD BD 题号 11 12 答案 BC AD 1．C 【详解】电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率：P=UI=48V×5A=240W，故C正确，ABD错误． 故选：C． 2．B 【详解】在闭合电路中，路端电压，由可知，U﹣I图象斜率的绝对值是r，即：斜率的绝对值是电源内阻。 故选B。 3．C 【详解】A．太阳能转化为电能过程中能量总和不变，故A错误； B．能量耗散说明能量在转化的过程中能量的可利用率越来越小，但总量不会减少，故B错误； C．能量耗散说明能量在转化的过程中能量的可利用率越来越小，可利用的品质降低了，故C正确； D．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故D错误。 故选C。 4．A 【详解】A．焦耳是能量和功的单位，故A正确； B．安培是电流的单位，故B错误； C．欧姆是电阻的单位，故C错误； D．瓦特是功率的单位，故D错误。 故选A。 5．B 【详解】电源能把内部的正电荷从负极移到正极，或者把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极间的稳定的电势差；故A错误，B正确；只有有电源和闭合回路才能形成电流；故C错误；电源是提供电能的装置；不再需要外界提供能量；故D错误；故选B． 6．C 【详解】A．煤属于化石燃料，形成周期漫长，不可再生，故A错误； B．石油属于化石燃料，储量有限，不可再生，故B错误； C．太阳能来自太阳辐射，可自然再生，永续利用，故C正确； D．天然气属于化石燃料，不可再生，故D错误。 故选C。 7．C 【详解】进线处有15A保险丝，供电电压为220V，则使用的电器的最大功率为 A．电热器和电冰箱同时使用的功率为 可以同时使用，故A不符合题意； B．电取暖器和空调器同时使用的功率为 可以同时使用，故B不符合题意； C．电热器和空调器同时使用的功率为 不可以同时使用，故C符合题意； D．电冰箱、电视机和空调器同时使用的功率为 可以同时使用，故D不符合题意。 故选C。 8．B 【详解】根据闭合电路欧姆定律知 代入数据有 求得 故选B。 9．AD 【详解】A．是一个温控开关，手动闭合后，当温度到达居里点（103℃）时，此开关会自动断开，所以在标准大气压下，用电饭煲可以将水烧开，故A正确； B．如果不闭合开关S1电饭煲不能将饭煮熟，如果不闭合开关S1，开始S2闭合，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80℃时，S2自动断开，功率降为P2，温度降低到70℃，S2自动闭合。温度只能在70℃~80℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭，故B错误； C．根据A选项分析手动闭合后，即可将饭煮熟，故C错误； D．加热时电饭煲消耗的电功率， 保温时电饭煲消耗的电功率为 从而有，故D正确。 故选AD。 10．BD 【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律可得 可得图甲中图像与纵轴的交点表示电动势，图像的斜率绝对值表示内阻，则有，，，，故A错误，B正确； CD．把电源A和小灯泡组成闭合回路，在题图乙中作该电源对应的U−I图像，如图所示 两U−I曲线的交点即小灯泡的电压、电流，则有， 则小灯泡的功率为 电路中的总功率为 故C错误，D正确。 故选BD。 11．BC 【详解】A．10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能为 而一度电，选项A错误； B．由 可得 B正确。 C．由 得 兆瓦 大约3台发电机组的功率，C正确。 D．转化效率 D错误。 故选BC。 12．AD 【详解】A．电阻箱阻值减小，整个电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律： 可知干路电流增大，通过灯泡的电流增大，灯泡L将变亮，故A正确； B．干路电流增大，电流表示数增大，根据闭合电路欧姆定律： 可知路端电压减小，通过灯泡的电流增大，分压增大，则电阻箱的分压减小，电压表示数减小，故B错误； C．根据闭合电路欧姆定律，结合数学推理可知： 则电源两端电压变化量的绝对值小于电压表示数的变化量的绝对值，故C错误； D．根据闭合电路欧姆定律： 结合数学推理可得： 根据方程可知：，电容器并联在灯泡两端，所以电压与灯泡的分压相同，所以电容器的电荷量增加量为： 故D正确。 故选AD。 13． 1 3 【详解】[1]通过电动机的电流等于干路的总电流，则 [2]电动机输出的机械功率 14． 6.0 2.0 3.0 【详解】[1][2]根据U=E-Ir结合图像可知，电源的电动势6.0V，电源的内阻 [3]短路电流为 15． 钱塘江 B 【详解】(1)[1]钱塘江是世界著名的观潮胜地，有“八月十八潮，壮观天下无”的说法。 (2)[2]发电时水减少的势能 ΔEp=mgΔh=ρ水ShgΔh 其中 Δh= 一天发电两次，转化成的电能 E=2ΔEp×10%，P= 代入数值得 P=5.2×104kW 故选B。 16．(1) F B D 乙 (2) 1.5 0.80 【详解】（1）[1]实验中为了获得尽可能大的电压调节范围，滑动变阻器应采用分压式接法，所以滑动变阻器应选择总阻值较小的F； [2]由于电源电压为3V，所以电压表应选择0~3V的电压表B； [3]流过金属丝的电流的最大值为 故电流表应选D； [4]由于滑动变阻器采用分压式接法，且 则电流表应采用外接法。 故选乙。 （2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得 变形可得 结合图线可得， 所以 17． 0~3V 0~0.6A 见解析 见解析 1.5 2.5 【详解】（1）[1]由于一节干电池的电动势约为1.5V，为了确保电压表的安全与精度，电压表量程选择0~3V； [2]根据图丙可知，实验数据电流值最大值为0.2A，为了确保电流表的安全与精度，电流表量程选择0~0.6A。 （2）[3]干电池的内阻一般远远小于电压表的内阻，而干电池的内阻一般与电流表的内阻相差不大，因此实验中应排除电流表的分流影响，使电压表直接测量电源的路端电压，则电路图如图所示    [4]根据电路图，连接实物图，如图所示    （3）[5]根据闭合电路欧姆定律有 结合图丙，电源电动势为 E=1.5V [6]根据上述，结合图丙，电源内阻为 18．(1)90% (2)20W 【详解】（1）电动机正常工作，其额定电压为U=10V，通过的电流为I=2A，则电动机的效率为 （2）电源的输出功率为 19．（1）34.82W，1.18W；（2）1100W，1100W 【详解】(1)接上220V电压后，排气扇消耗的电功率为36W，发热的功率为 P热=I2R=()2×44W1.18W 转化为机械能的功率为 =36W-1.18W=34.82W (2)当接上220V电压后，扇叶被卡住不能转动，此电路变为纯电阻电路，消耗的功率全部转化为热功率，可得 故电动机消耗的功率和发热的功率均为1100W。 20．(1)1A (2)3.5W (3)12W 【详解】（1）由题意可知，两灯泡和电动机均能正常工作时，由电功率公式可得，流过小灯泡的电流为 小灯泡的电流 由串、并联电路特点可得流过电动机的电流 （2）小灯泡的电阻 则有电动机两端的电压为 则有电动机的输入功率为 电动机的热功率 电动机输出的机械功率 （3）电源两端电压 电源的输出功率 21．(1)，见解析 (2)图像见解析，，当即时输出功率最大 【详解】（1）电源电动势等于非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功，即定义式为 根据能量守恒定律，在图1所示电路中，非静电力做功产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，即 联立解得 （2）当外电压为时，此时内电压为： 则此时电源内部发热功率为 如图中网格图形所示。 电路中的电流强度为 输出电功率 当，即时输出功率最大，最大电功率 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 $