第五章 电能与能源的可持续发展（单元分层自测·能力提高卷）物理粤教版必修第三册

**基本信息** 2026-2027学年高二年级必修三物理第五章单元自测卷，聚焦电路、能量、电场核心知识，通过风力发电机、扫地机器人等真实情境，融合物理观念与科学思维，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题/46分|电路功率（题1）、能量转化（题2）、电场感应（题4）|基础题（1-7）与提升题（8-10多选）梯度分布，结合科技情境（风力发电题3、9）| |实验题|2题/14分|电动势内阻测量（题11）、伏安特性曲线（题12）|立足科学探究，设计新旧电池对比实验（题11），考查数据处理能力| |计算题|3题/40分|电路综合分析（题13）、风力发电效率（题14）|注重科学推理，题15结合滑动变阻器动态分析，体现实际问题解决|

2026-2027学年高二年级必修三物理单元自测 第五章·提高通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．如图所示，电源的电动势为15V，电源内阻为1Ω，定值电阻R=2Ω，M为直流电动机，其线圈电阻也为2Ω，电动机正常运转时，理想电压表读数为U=9V，则（　　） A．电动机M的输出功率为10W B．电阻R消耗的功率为4W C．电源的输出功率为30W D．电动机M的输入功率为26W 2．构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。自动充电式电动自行车就是很好的一例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中的线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是（　　）    A．600J B．360J C．300J D．240J 3．如图所示，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成面积为S的圆面。某时间内该地区的风速是v，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机将风能转化为电能的效率为，则此风力发电机发电的功率为（    ） A． B． C． D． 4．某同学设想了一个奇妙的静电实验。如图所示，在带电体C附近，把原来不带电的绝缘导体A、B相碰一下后分开，然后分别接触一个小电动机的两个接线柱，小电动机便开始转动。接着再把A、B移到C附近，A、B相碰一下分开，再和小电动机两接线柱接触。重复上述步骤，小电动机便能不停地转动。下列说法正确的是（　　） A．小电动机一直转动下去，成为永动机 B．A、B相接触放在C附近时，A的电势高于B的电势 C．A、B相接触放在C附近时，A内部中心点的场强大于B内部中心点的场强 D．A、B相接触放在C附近，由于静电感应，A左端带负电B右端带正电 5．如图所示的电路，4个电阻乙、丙、戊、己的阻值均为，两个电阻丁、庚的阻值均为，还有一个电阻甲的阻值为，将、与电源相连，已知甲的电流为1A，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙、丙串联的总电阻为3Ω B．电路的总电阻为2Ω C．电阻丁两端的电压为2V D．除电阻庚之外，其他6个电阻的热功率之和为8W 6．一车载加热器（额定电压为）发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为、、，则（    ） A． B． C． D． 7．图甲所示，光滑绝缘斜面顶端固定带电量为+q的小球A，质量为0.1 kg的带电小球B（与A带同种等量电荷，小球A、B均可视为点电荷）从斜面底端，以某一初速度沿斜面向上运动。以小球A位置为坐标原点沿斜面向下建立x轴，物块B沿斜面向上运动过程中，A、B系统的电势能和B的重力势能随x变化规律如图乙实线部分所示，M点的切线与重力势能随变化的直线平行。已知斜面总长度L=0.8 m，规定地面为重力场零势面，无穷远为电场零势面，重力加速度g取10 m/s2，在小球B向上运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球B速度变化率的绝对值越来越小 B．斜面倾角为30° C．小球B的初始动能为1.66 J D．小球B运动到xm处，B受到的库仑力与重力大小相等 8．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图为某扫地机器人，已知其电池容量2000mA·h，额定工作电压15V，额定功率30W。下列说法正确的是（　　） A．扫地机器人的电阻小于7.5Ω B．扫地机器人的电阻等于7.5Ω C．扫地机器人的电阻大于7.5Ω D．扫地机器人充满电后可连续工作1小时 9．如图所示为超大容量海上风力发电机组。每台风力发电机叶片转动时可形成面积约为的圆面，当地风向可视为与叶片转动的圆面垂直，发电机能将此圆内20%的空气动能转化为电能，空气密度为。当海上风速为时，下列说法正确的是（　　） A．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流体积约为 B．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流动能约为 C．每台风力发电机的发电功率约为 D．在该风速下持续工作4小时，每台风力发电机发电量约为 10．某同学找到一个玩具风扇中的直流电动机，制作了一个提升重物的装置，如图所示，某次提升试验中，电源内阻，电动势，定值电阻，内阻的直流电动机正常工作时，将一个质量的重物竖直向上匀速提起，此时路端电压。不计空气阻力和摩擦，重力加速度g 取。下列说法正确的是（    ） A．电动机两端的电压为5.5V B．电动机的输出功率为1.5W C．重物匀速上升时的速度大小为 D．电源的输出效率为67% 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）近年来新能源汽车得到了空前发展，使用新能源的车主发现新旧电池不能混用，更换电池时须整体更换。某学习小组为了探究新旧电池不能混用的原因，利用普通5号碱性电池做了如下模拟实验。实验器材如下： 新、旧5号碱性电池若干； 灵敏电流计G（量程0~2mA，内阻为5Ω）； 电流表A（量程0~0.6A，内阻为2Ω）； 滑动变阻器（最大阻值为20Ω）； 电阻箱（最大阻值为9999Ω）； 开关、导线若干。 (1)小王同学用上述器材分别测量5号碱性电池A、B的电源电动势和内阻（每次测量一节电池）。首先他把灵敏电流计和电阻箱串联改装成量程为0~3V的电压表，电阻箱的阻值应调至______Ω； (2)电压表改装完成后，小王同学设计了如图甲所示的电路进行实验，利用实验数据作出了如图乙所示的U-I图像。由图乙可知，有可能是旧电池的是______（选填“A”或“B”），其电动势为______V，内阻为______Ω（结果保留两位有效数字）。 (3)小李同学对标有“2.0V，0.5W”的小灯泡描绘出了伏安特性曲线，如乙图中的C所示。若将上述A、B两节电池串联起来为该小灯泡供电，则该电池组的发热功率为______W（结果保留两位有效数字）。由此他们推测新旧电池不能混用的原因可能是混用后电池内阻消耗的功率太大。 12．（8分）某同学用图1所示的电路测量电池的电动势和内阻。 (1)调节滑动变阻器，测得多组电压U和电流I的数据，在图2中已标出若干组数据对应的坐标点，请画出U-I图线__________，并根据图线得出电池的电动势E=__________V，内阻r=__________Ω。（结果保留小数点后两位） (2)在图3所示的U-I图像中，a为电池的路端电压与电流的关系图线，b、c、d分别为三个电学元件的电压与电流的关系图线。若将这三个元件分别与该电池连接成闭合电路，则电池与元件__________连接，电池的输出功率最大；电池与元件__________连接，电池中非静电力做功的功率最大。（选填“b”“c”或“d”） (3)恒流源（输出电流大小恒定）与定值电阻R0并联后可视为一个电源，将其与电流表（内阻很小且未知）、电阻箱R、开关S和若干导线按图4连接电路。为测量恒流源的输出电流I0和并联电阻R0，某同学进行如下操作：闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，记录多组R和I的值，绘出图5所示的图线，图线的纵轴截距为b、斜率为k。 根据图5可得恒流源的输出电流I0=__________和并联电阻R0=__________。（用b和k表示） 若考虑电流表的内阻，上述结果与恒流源输出电流的真实值I0真和并联电阻的真实值R0真的大小关系为__________。（选填选项前字母） A．I0>I0真    B．I0=I0真    C．R0>R0真    D．R0=R0真 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分） 如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，电阻R1=1Ω，电阻R2=6Ω，开关S闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U=6V，线圈电阻R=0.5Ω，求： (1)流过电动机的电流IM； (2)电动机正常工作时产生的机械功率； (3)电源的效率。 14.（14分）图甲是风力发电机的发电原理简化图，水平风力推动叶片转轴a低速旋转，通过齿轮升速箱使转轴b高速旋转，驱动发电机的线圈同步转动，实现将机械能转化为电能的过程。某型号的风力发电机叶片旋转半径为40m，调整其叶尖速比（叶片尖端线速度与自然风速的比值），可以优化发电效率。 (1)已知自然风速为20m/s，叶尖速比为4时，转轴b的转速为，求齿轮升速箱使转轴b的转速提高到a的多少倍； (2)线圈发电功率与自然风速的关系如图乙，自然风可认为垂直叶片组所在平面吹入，叶片旋转一圈所扫过的面积为风吹入的有效面积，已知空气密度为，取。当风速为10m/s时，求： ①1min内通过有效面积的风的总动能； ②该风力发电机的发电效率。 15.（16分）在如图所示的电路中，电源的电动势E=6V，内阻 定值电阻 滑动变阻器 的阻值范围为0~20Ω。电压表为理想电表。 (1)当滑动变阻器的滑片位于 ab中点时，求电压表示数和此时电源的效率； (2)当滑片由左端a向右端b滑动的过程中，求定值电阻 消耗的最大功率； (3)当滑片由左端a向右端b滑动的过程中，求滑动变阻器消耗的最大功率，并求此时滑动变阻器接入电路的阻值。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年高二年级必修三物理单元自测 第五章·提高通关 一、选择题：本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D A D B D C AD AC BC 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．(1)1495 （1分） (2) A （1分） 1.4 （1分） 26 （1分） (3)0.14（2分） 12．(1) （1分） 1.47 （1分） 1.33（1分） (2) c（1分） d（1分） (3) （1分） （1分） C（1分） 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）（1）根据闭合电路的欧姆定律可知，流过电源的干路电流为（1分） 则流过电动机的电流为（1分） （2）电动机的发热功率为（1分） 输出功率为（2分） 解得（1分） （3）电源的输出功率为（2分） 代入数据解得（1分） 电源的效率（1分） 14．（14分）（1）根据题意有（1分） 又， ， （1分） 联立并代入数据，解得（1分） （2）①有效面积（1分） 在t时间内通过叶片的风的总质量（1分） t时间内通过叶片的风的总动能（1分） 联立并代入数据，解得内风的总动能（2分） ②发电效率（2分） 内发电量（2分） 由图乙可知（1分） 联立并代入数据，解得（1分） 15．（16分）（1）当滑动变阻器的滑片位于a中点时，滑动变阻器接入电路的电阻（1分） 由闭合电路欧姆定律则有（1分） 此时电压表的示数（2分） 此时电源的效率（2分） （2）定值电阻R2消耗的功率（2分） 当滑片由左端a向右端b滑动的过程中，当时，定值电阻R2消耗的功率最大则有（2分） （3）当滑片由左端a向右端b滑动的过程中，滑动变阻器消耗的功率（2分） 整理可得    （2分） 当时，即（1分） 滑动变阻器消耗的功率最大，则有（1分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年高二年级必修三物理单元自测 第五章·提高通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．如图所示，电源的电动势为15V，电源内阻为1Ω，定值电阻R=2Ω，M为直流电动机，其线圈电阻也为2Ω，电动机正常运转时，理想电压表读数为U=9V，则（　　） A．电动机M的输出功率为10W B．电阻R消耗的功率为4W C．电源的输出功率为30W D．电动机M的输入功率为26W 【答案】A 【详解】A．由题意可知电路电流 则电动机M的输出功率为，故A正确； B．电阻R消耗的功率为，故B错误； C．电源的输出功率为，故C错误； D．电动机M的输入功率为，故D错误。 故选A。 2．构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。自动充电式电动自行车就是很好的一例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中的线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是（　　）    A．600J B．360J C．300J D．240J 【答案】D 【详解】设自行车的总质量为m，第一次关闭自动充电装置，由动能定理有 第二次启动自动充电装置，由功能关系有 代入数据解得 故选D。 3．如图所示，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成面积为S的圆面。某时间内该地区的风速是v，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机将风能转化为电能的效率为，则此风力发电机发电的功率为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设t时间内与叶片相互作用的空气柱长度为l，则 空气柱质量为 气流的动能 风的动能转化为的电能 风力发电机发电的功率 故选A。 4．某同学设想了一个奇妙的静电实验。如图所示，在带电体C附近，把原来不带电的绝缘导体A、B相碰一下后分开，然后分别接触一个小电动机的两个接线柱，小电动机便开始转动。接着再把A、B移到C附近，A、B相碰一下分开，再和小电动机两接线柱接触。重复上述步骤，小电动机便能不停地转动。下列说法正确的是（　　） A．小电动机一直转动下去，成为永动机 B．A、B相接触放在C附近时，A的电势高于B的电势 C．A、B相接触放在C附近时，A内部中心点的场强大于B内部中心点的场强 D．A、B相接触放在C附近，由于静电感应，A左端带负电B右端带正电 【答案】D 【详解】A．上述过程在把AB分开的过程中要克服AB之间的静电力做功，这是把机械能转化为电能，然后再把电能转化为机械能，因此还要外力做功消耗机械能，小电动机不能成为永动机，A错误； B．由于A、B相接触放在C附近，所以A和B是等势体，电势相等，B错误； C．A、B相接触放在C附近时，AB是等势体，内部合场强始终为零，则A内部中心点的场强等于B内部中心点的场强，C错误； D．A、B相接触放在C附近，由于静电感应，A左端带负电B右端带正电，D正确。 故选D。 5．如图所示的电路，4个电阻乙、丙、戊、己的阻值均为，两个电阻丁、庚的阻值均为，还有一个电阻甲的阻值为，将、与电源相连，已知甲的电流为1A，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙、丙串联的总电阻为3Ω B．电路的总电阻为2Ω C．电阻丁两端的电压为2V D．除电阻庚之外，其他6个电阻的热功率之和为8W 【答案】B 【详解】A．甲、乙、丙串联的总电阻为，故A错误； B．与丁（）并联的总电阻为 与戊、己串联的总电阻为 与庚（）并联的总电阻 则电路的总电阻为 故B正确； C．甲的电流为1A，由欧姆定律可得的电压为 两端的电压即丁两端的电压为，故C错误； D．由欧姆定律可得丁的电流为1A，则戊、己的电流均为2A，除电阻庚之外，根据可得其他6个电阻的热功率之和为 故D错误。 故选B。 6．一车载加热器（额定电压为）发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为、、，则（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】接ab，则电路的总电阻为 接ac，则电路的总电阻为 接bc，则电路的总电阻为 由题知，不管接那两个点，电压不变，为U=24V，根据 可知 故选D。 7．图甲所示，光滑绝缘斜面顶端固定带电量为+q的小球A，质量为0.1 kg的带电小球B（与A带同种等量电荷，小球A、B均可视为点电荷）从斜面底端，以某一初速度沿斜面向上运动。以小球A位置为坐标原点沿斜面向下建立x轴，物块B沿斜面向上运动过程中，A、B系统的电势能和B的重力势能随x变化规律如图乙实线部分所示，M点的切线与重力势能随变化的直线平行。已知斜面总长度L=0.8 m，规定地面为重力场零势面，无穷远为电场零势面，重力加速度g取10 m/s2，在小球B向上运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球B速度变化率的绝对值越来越小 B．斜面倾角为30° C．小球B的初始动能为1.66 J D．小球B运动到xm处，B受到的库仑力与重力大小相等 【答案】C 【详解】A．小球B沿斜面向上运动过程中A、B间的库仑力在增大，小球B受的合力在增大，根据牛顿第二定律，小球B的速率变化率越来越大，故A错误； B．小球B的重力势能随x变化关系为 图像斜率为 所以 故B错误； C．根据图线上实线部分的横坐标截止到可知，小球B在该处时速度为零，到达最高点，根据图中曲线可知初始位置时AB间的电势能为，最高点时AB间的电势能为，整个过程根据能量守恒有 解得 故C正确； D．根据题意可知小球B沿斜面向上运动过程中，表示A、B系统的电势能的变化曲线上某点处斜率绝对值为该位置A、B间库仑力的大小，M点的切线与直线平行，故可知该处库仑力的大小等于，故D错误 故选C。 8．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图为某扫地机器人，已知其电池容量2000mA·h，额定工作电压15V，额定功率30W。下列说法正确的是（　　） A．扫地机器人的电阻小于7.5Ω B．扫地机器人的电阻等于7.5Ω C．扫地机器人的电阻大于7.5Ω D．扫地机器人充满电后可连续工作1小时 【答案】AD 【详解】ABC．扫地机器人是非纯电阻用电器，则， 代入数据可得， 故A正确，BC错误； D．扫地机器人充满电后一次工作时间为 故D正确。 故选AD。 9．如图所示为超大容量海上风力发电机组。每台风力发电机叶片转动时可形成面积约为的圆面，当地风向可视为与叶片转动的圆面垂直，发电机能将此圆内20%的空气动能转化为电能，空气密度为。当海上风速为时，下列说法正确的是（　　） A．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流体积约为 B．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流动能约为 C．每台风力发电机的发电功率约为 D．在该风速下持续工作4小时，每台风力发电机发电量约为 【答案】AC 【详解】A.单位时间内气流运动10m，可视为通过气流的高为 则体积为 故A正确； B.通过气流的质量 气流动能为 故B错误； C.发电功率为 故C正确； D.发电量为 故D错误。 故选AC。 10．某同学找到一个玩具风扇中的直流电动机，制作了一个提升重物的装置，如图所示，某次提升试验中，电源内阻，电动势，定值电阻，内阻的直流电动机正常工作时，将一个质量的重物竖直向上匀速提起，此时路端电压。不计空气阻力和摩擦，重力加速度g 取。下列说法正确的是（    ） A．电动机两端的电压为5.5V B．电动机的输出功率为1.5W C．重物匀速上升时的速度大小为 D．电源的输出效率为67% 【答案】BC 【详解】A．路端电压，根据闭合电路欧姆定律可知电源内阻的电压为 根据欧姆定律可得电流为 可得定值电阻分压为，可知电动机两端电压为，故A错误； B．电动机内阻的功率为，电动机总功率为 可得电动机的输出功率为，故B正确； C．根据，可得重物匀速上升时的速度大小为，故C正确； D．电源的输出功率为 电源的总功率为 可知电源效率为，故D错误。 故选BC。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）近年来新能源汽车得到了空前发展，使用新能源的车主发现新旧电池不能混用，更换电池时须整体更换。某学习小组为了探究新旧电池不能混用的原因，利用普通5号碱性电池做了如下模拟实验。实验器材如下： 新、旧5号碱性电池若干； 灵敏电流计G（量程0~2mA，内阻为5Ω）； 电流表A（量程0~0.6A，内阻为2Ω）； 滑动变阻器（最大阻值为20Ω）； 电阻箱（最大阻值为9999Ω）； 开关、导线若干。 (1)小王同学用上述器材分别测量5号碱性电池A、B的电源电动势和内阻（每次测量一节电池）。首先他把灵敏电流计和电阻箱串联改装成量程为0~3V的电压表，电阻箱的阻值应调至______Ω； (2)电压表改装完成后，小王同学设计了如图甲所示的电路进行实验，利用实验数据作出了如图乙所示的U-I图像。由图乙可知，有可能是旧电池的是______（选填“A”或“B”），其电动势为______V，内阻为______Ω（结果保留两位有效数字）。 (3)小李同学对标有“2.0V，0.5W”的小灯泡描绘出了伏安特性曲线，如乙图中的C所示。若将上述A、B两节电池串联起来为该小灯泡供电，则该电池组的发热功率为______W（结果保留两位有效数字）。由此他们推测新旧电池不能混用的原因可能是混用后电池内阻消耗的功率太大。 【答案】(1)1495 (2) A 1.4 26 (3)0.14 【详解】（1）灵敏电流计改装电压表需要串联分压电阻，根据欧姆定律 （2）[1]旧电池的特性是电动势接近标称值，但内阻远大于新电池。根据闭合电路欧姆定律，对本实验电路有 U-I图像斜率的绝对值等于，斜率越大，电源内阻越大。 由图可知，图线A斜率更大，内阻更大，因此A是旧电池，故选A； [2]U-I图像纵轴截距等于电动势，得； [3]斜率绝对值 电源内阻 （3）同理可得新电池B的参数， A、B串联后，总电动势，总内阻 电源供电时满足 即 该线与小灯泡伏安特性C的交点工作电流约为，因此电池组发热功率 12．（8分）某同学用图1所示的电路测量电池的电动势和内阻。 (1)调节滑动变阻器，测得多组电压U和电流I的数据，在图2中已标出若干组数据对应的坐标点，请画出U-I图线__________，并根据图线得出电池的电动势E=__________V，内阻r=__________Ω。（结果保留小数点后两位） (2)在图3所示的U-I图像中，a为电池的路端电压与电流的关系图线，b、c、d分别为三个电学元件的电压与电流的关系图线。若将这三个元件分别与该电池连接成闭合电路，则电池与元件__________连接，电池的输出功率最大；电池与元件__________连接，电池中非静电力做功的功率最大。（选填“b”“c”或“d”） (3)恒流源（输出电流大小恒定）与定值电阻R0并联后可视为一个电源，将其与电流表（内阻很小且未知）、电阻箱R、开关S和若干导线按图4连接电路。为测量恒流源的输出电流I0和并联电阻R0，某同学进行如下操作：闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，记录多组R和I的值，绘出图5所示的图线，图线的纵轴截距为b、斜率为k。 根据图5可得恒流源的输出电流I0=__________和并联电阻R0=__________。（用b和k表示） 若考虑电流表的内阻，上述结果与恒流源输出电流的真实值I0真和并联电阻的真实值R0真的大小关系为__________。（选填选项前字母） A．I0>I0真    B．I0=I0真    C．R0>R0真    D．R0=R0真 【答案】(1) 1.47 1.33 (2) c d (3) C 【详解】（1）[1]如图所示 [2][3]闭合电路欧姆定律有 根据图像斜率与截距可知， （2）[1] 电源输出功率P=UI，等于电源U-I图线与元件U-I图线交点坐标的乘积。根据输出功率规律：当外电阻越接近电源内阻时输出功率越大，元件的 接近电源内阻r时，对应元件c，因此电池与c连接输出功率最大； [2] 电池非静电力做功的功率 P=EI，电动势E恒定，电流I越大功率越大。元件d与电源相交时电流I最大，因此非静电力做功功率最大。 （3）[1] 根据并联电路电压相等，不考虑电流表内阻时，有 整理得 根据图像的斜率和截距可知， 则， [2] 若考虑电流表内阻，真实关系为 整理得 可得测量值， 故选C。 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，电阻R1=1Ω，电阻R2=6Ω，开关S闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U=6V，线圈电阻R=0.5Ω，求： (1)流过电动机的电流IM； (2)电动机正常工作时产生的机械功率； (3)电源的效率。 【答案】(1)2A (2)10W (3)75% 【详解】（1）根据闭合电路的欧姆定律可知，流过电源的干路电流为 则流过电动机的电流为 （2）电动机的发热功率为 输出功率为 解得 （3）电源的输出功率为 代入数据解得 电源的效率 14．（14分）图甲是风力发电机的发电原理简化图，水平风力推动叶片转轴a低速旋转，通过齿轮升速箱使转轴b高速旋转，驱动发电机的线圈同步转动，实现将机械能转化为电能的过程。某型号的风力发电机叶片旋转半径为40m，调整其叶尖速比（叶片尖端线速度与自然风速的比值），可以优化发电效率。 (1)已知自然风速为20m/s，叶尖速比为4时，转轴b的转速为，求齿轮升速箱使转轴b的转速提高到a的多少倍； (2)线圈发电功率与自然风速的关系如图乙，自然风可认为垂直叶片组所在平面吹入，叶片旋转一圈所扫过的面积为风吹入的有效面积，已知空气密度为，取。当风速为10m/s时，求： ①1min内通过有效面积的风的总动能； ②该风力发电机的发电效率。 【答案】(1) (2)①；② 【详解】（1）根据题意有 又， ， 联立并代入数据，解得 （2）①有效面积 在t时间内通过叶片的风的总质量 t时间内通过叶片的风的总动能 联立并代入数据，解得内风的总动能 ②发电效率 内发电量 由图乙可知 联立并代入数据，解得 15.（16分）在如图所示的电路中，电源的电动势E=6V，内阻 定值电阻 滑动变阻器 的阻值范围为0~20Ω。电压表为理想电表。 (1)当滑动变阻器的滑片位于 ab中点时，求电压表示数和此时电源的效率； (2)当滑片由左端a向右端b滑动的过程中，求定值电阻 消耗的最大功率； (3)当滑片由左端a向右端b滑动的过程中，求滑动变阻器消耗的最大功率，并求此时滑动变阻器接入电路的阻值。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）当滑动变阻器的滑片位于a中点时，滑动变阻器接入电路的电阻 由闭合电路欧姆定律则有 此时电压表的示数 此时电源的效率 （2）定值电阻R2消耗的功率 当滑片由左端a向右端b滑动的过程中，当时，定值电阻R2消耗的功率最大则有 （3）当滑片由左端a向右端b滑动的过程中，滑动变阻器消耗的功率 整理可得     当时，即 滑动变阻器消耗的功率最大，则有 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2026-2027学年高二年级必修三物理单元自测 第五章·提高通关 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．如图所示，电源的电动势为15V，电源内阻为1Ω，定值电阻R=2Ω，M为直流电动机，其线圈电阻也为2Ω，电动机正常运转时，理想电压表读数为U=9V，则（　　） A．电动机M的输出功率为10W B．电阻R消耗的功率为4W C．电源的输出功率为30W D．电动机M的输入功率为26W 2．构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。自动充电式电动自行车就是很好的一例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以600J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中的线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是（　　）    A．600J B．360J C．300J D．240J 3．如图所示，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成面积为S的圆面。某时间内该地区的风速是v，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机将风能转化为电能的效率为，则此风力发电机发电的功率为（    ） A． B． C． D． 4．某同学设想了一个奇妙的静电实验。如图所示，在带电体C附近，把原来不带电的绝缘导体A、B相碰一下后分开，然后分别接触一个小电动机的两个接线柱，小电动机便开始转动。接着再把A、B移到C附近，A、B相碰一下分开，再和小电动机两接线柱接触。重复上述步骤，小电动机便能不停地转动。下列说法正确的是（　　） A．小电动机一直转动下去，成为永动机 B．A、B相接触放在C附近时，A的电势高于B的电势 C．A、B相接触放在C附近时，A内部中心点的场强大于B内部中心点的场强 D．A、B相接触放在C附近，由于静电感应，A左端带负电B右端带正电 5．如图所示的电路，4个电阻乙、丙、戊、己的阻值均为，两个电阻丁、庚的阻值均为，还有一个电阻甲的阻值为，将、与电源相连，已知甲的电流为1A，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙、丙串联的总电阻为3Ω B．电路的总电阻为2Ω C．电阻丁两端的电压为2V D．除电阻庚之外，其他6个电阻的热功率之和为8W 6．一车载加热器（额定电压为）发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为、、，则（    ） A． B． C． D． 7．图甲所示，光滑绝缘斜面顶端固定带电量为+q的小球A，质量为0.1 kg的带电小球B（与A带同种等量电荷，小球A、B均可视为点电荷）从斜面底端，以某一初速度沿斜面向上运动。以小球A位置为坐标原点沿斜面向下建立x轴，物块B沿斜面向上运动过程中，A、B系统的电势能和B的重力势能随x变化规律如图乙实线部分所示，M点的切线与重力势能随变化的直线平行。已知斜面总长度L=0.8 m，规定地面为重力场零势面，无穷远为电场零势面，重力加速度g取10 m/s2，在小球B向上运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球B速度变化率的绝对值越来越小 B．斜面倾角为30° C．小球B的初始动能为1.66 J D．小球B运动到xm处，B受到的库仑力与重力大小相等 8．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图为某扫地机器人，已知其电池容量2000mA·h，额定工作电压15V，额定功率30W。下列说法正确的是（　　） A．扫地机器人的电阻小于7.5Ω B．扫地机器人的电阻等于7.5Ω C．扫地机器人的电阻大于7.5Ω D．扫地机器人充满电后可连续工作1小时 9．如图所示为超大容量海上风力发电机组。每台风力发电机叶片转动时可形成面积约为的圆面，当地风向可视为与叶片转动的圆面垂直，发电机能将此圆内20%的空气动能转化为电能，空气密度为。当海上风速为时，下列说法正确的是（　　） A．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流体积约为 B．单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流动能约为 C．每台风力发电机的发电功率约为 D．在该风速下持续工作4小时，每台风力发电机发电量约为 10．某同学找到一个玩具风扇中的直流电动机，制作了一个提升重物的装置，如图所示，某次提升试验中，电源内阻，电动势，定值电阻，内阻的直流电动机正常工作时，将一个质量的重物竖直向上匀速提起，此时路端电压。不计空气阻力和摩擦，重力加速度g 取。下列说法正确的是（    ） A．电动机两端的电压为5.5V B．电动机的输出功率为1.5W C．重物匀速上升时的速度大小为 D．电源的输出效率为67% 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）近年来新能源汽车得到了空前发展，使用新能源的车主发现新旧电池不能混用，更换电池时须整体更换。某学习小组为了探究新旧电池不能混用的原因，利用普通5号碱性电池做了如下模拟实验。实验器材如下： 新、旧5号碱性电池若干； 灵敏电流计G（量程0~2mA，内阻为5Ω）； 电流表A（量程0~0.6A，内阻为2Ω）； 滑动变阻器（最大阻值为20Ω）； 电阻箱（最大阻值为9999Ω）； 开关、导线若干。 (1)小王同学用上述器材分别测量5号碱性电池A、B的电源电动势和内阻（每次测量一节电池）。首先他把灵敏电流计和电阻箱串联改装成量程为0~3V的电压表，电阻箱的阻值应调至______Ω； (2)电压表改装完成后，小王同学设计了如图甲所示的电路进行实验，利用实验数据作出了如图乙所示的U-I图像。由图乙可知，有可能是旧电池的是______（选填“A”或“B”），其电动势为______V，内阻为______Ω（结果保留两位有效数字）。 (3)小李同学对标有“2.0V，0.5W”的小灯泡描绘出了伏安特性曲线，如乙图中的C所示。若将上述A、B两节电池串联起来为该小灯泡供电，则该电池组的发热功率为______W（结果保留两位有效数字）。由此他们推测新旧电池不能混用的原因可能是混用后电池内阻消耗的功率太大。 12．（8分）某同学用图1所示的电路测量电池的电动势和内阻。 (1)调节滑动变阻器，测得多组电压U和电流I的数据，在图2中已标出若干组数据对应的坐标点，请画出U-I图线__________，并根据图线得出电池的电动势E=__________V，内阻r=__________Ω。（结果保留小数点后两位） (2)在图3所示的U-I图像中，a为电池的路端电压与电流的关系图线，b、c、d分别为三个电学元件的电压与电流的关系图线。若将这三个元件分别与该电池连接成闭合电路，则电池与元件__________连接，电池的输出功率最大；电池与元件__________连接，电池中非静电力做功的功率最大。（选填“b”“c”或“d”） (3)恒流源（输出电流大小恒定）与定值电阻R0并联后可视为一个电源，将其与电流表（内阻很小且未知）、电阻箱R、开关S和若干导线按图4连接电路。为测量恒流源的输出电流I0和并联电阻R0，某同学进行如下操作：闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，记录多组R和I的值，绘出图5所示的图线，图线的纵轴截距为b、斜率为k。 根据图5可得恒流源的输出电流I0=__________和并联电阻R0=__________。（用b和k表示） 若考虑电流表的内阻，上述结果与恒流源输出电流的真实值I0真和并联电阻的真实值R0真的大小关系为__________。（选填选项前字母） A．I0>I0真    B．I0=I0真    C．R0>R0真    D．R0=R0真 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，电阻R1=1Ω，电阻R2=6Ω，开关S闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U=6V，线圈电阻R=0.5Ω，求： (1)流过电动机的电流IM； (2)电动机正常工作时产生的机械功率； (3)电源的效率。 14．（14分）图甲是风力发电机的发电原理简化图，水平风力推动叶片转轴a低速旋转，通过齿轮升速箱使转轴b高速旋转，驱动发电机的线圈同步转动，实现将机械能转化为电能的过程。某型号的风力发电机叶片旋转半径为40m，调整其叶尖速比（叶片尖端线速度与自然风速的比值），可以优化发电效率。 (1)已知自然风速为20m/s，叶尖速比为4时，转轴b的转速为，求齿轮升速箱使转轴b的转速提高到a的多少倍； (2)线圈发电功率与自然风速的关系如图乙，自然风可认为垂直叶片组所在平面吹入，叶片旋转一圈所扫过的面积为风吹入的有效面积，已知空气密度为，取。当风速为10m/s时，求： ①1min内通过有效面积的风的总动能； ②该风力发电机的发电效率。 15.（16分）在如图所示的电路中，电源的电动势E=6V，内阻 定值电阻 滑动变阻器 的阻值范围为0~20Ω。电压表为理想电表。 (1)当滑动变阻器的滑片位于 ab中点时，求电压表示数和此时电源的效率； (2)当滑片由左端a向右端b滑动的过程中，求定值电阻 消耗的最大功率； (3)当滑片由左端a向右端b滑动的过程中，求滑动变阻器消耗的最大功率，并求此时滑动变阻器接入电路的阻值。 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $