第十二章 电能 能量守恒定律 单元测试-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 聚焦高中物理第十二章电能与能量守恒，通过智能台灯、机器人模型等真实情境，融合物理观念与科学思维，适配单元复习的综合性评估需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择|7/35|电动势概念（题1）、光敏电阻电路动态分析（题2）|结合“智能台灯”情境（题3），考查电路分析与科学推理| |多项选择|3/18|伏安特性曲线（题8）、电源功率图线（题9）|通过“带电小球平衡”（题10），综合电场与电路知识| |非选择题|3/47|电流表内阻测量（题11）、电路计算（题12）、电动机喷泉问题（题13）|第13题结合电动机效率与喷泉高度，体现能量守恒与科学探究|

第十二章 电能 能量守恒定律 一、单项选择题（本题共7小题，每小题5分，共35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．电源电动势反映了电源把其他形式的能转化为电势能的能力，下列说法错误的是（ ） A. 电动势由电源中非静电力的特性决定 B. 电动势越大，表明电源储存的电能越多 C. 电动势在数值上等于未接入电路时电源两端的电压 D. 电动势等于把的正电荷在电源内部从负极移到正极非静电力做的功 2．如图所示，电路中电源电动势为，内阻为，、为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小.光照强度变化时，电压表示数的变化量绝对值为，电流表示数的变化量绝对值为，两电表均为理想电表.若光照强度增加，下列说法正确的是（ ） A．电流表的示数变大，电压表的示数变小 B． C．有从右向左的电流流过 D．的功率变大，电源的输出功率变大 3．小明同学家里有一盏“智能”台灯，它能根据环境的光照强度自动调节亮度，也可以手动调节台灯的亮度，小明查阅资料后，猜想台灯内部的电路结构可能如图所示，已知光敏电阻在光照强度增大时，电阻会减小，则当闭合开关后，小明的分析正确的是（ ） A．光照强度增大时，光敏电阻两端的电压增大 B．光照强度减弱时，小灯泡变暗 C．在光照条件不变时，滑动变阻器的滑片向左滑，电源的输出功率一定增加 D．在光照条件不变时，滑动变阻器的滑片向左滑，小灯泡变暗 4．某机器人社团的学生用积木和电动机搭建了旋转飞椅模型（图甲）,其内部简化电路图如图乙所示.已知电源电动势、内阻 ,指示灯的规格为“”,电动机线圈的电阻 .开关闭合后,指示灯和电动机均正常工作,则此时该电动机输出的机械功率为（ ） 甲 乙 A． B． C． D． 5．在图甲所示电路中,电流表和电压表均为理想电表,移动滑动变阻器的滑片以改变滑动变阻器（最大阻值为）接入电路的阻值,测得电阻和电源的伏安特性曲线分别如图乙中图线、所示.若改变滑动变阻器接入电路的阻值,电压表、和电流表A的示数变化分别表示为、和,下列说法错误的是（ ） 甲 乙 A．电流表的示数最大值为 B． C． D．滑动变阻器消耗的最大功率为 6．如图所示的电路中，闭合开关，灯、正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯变亮，灯变暗，电流表的示数变小，根据分析，发生的故障可能是（ ） A．断路 B．断路 C．短路 D．短路 7．如图所示的电路中，电源电动势为、内阻，电阻 ，电阻 ，电阻，滑动变阻器接入电路的阻值为 ，电容器的电容，电阻与电容器间的导线记为，单刀双掷开关与触点1连接，下列说法正确的是（ ） A．如果仅将的滑片向上滑动，消耗的功率减小 B．如果仅将的滑片向上滑动，电源的输出功率减小 C．如果仅将的滑片向下滑动，电容器两极板间的电势差增大 D．若仅将开关由触点1拨向触点2，流过导线某横截面的电荷量为 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8．如图甲所示的电路中,定值电阻，电源电动势,内阻不计.灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关断开时,灯泡消耗的实际功率为,则（ ） 甲 乙 A． B． C．若开关闭合，则灯泡消耗的实际功率约为 D．若开关闭合,则灯泡消耗的实际功率约为 9．小明同学将一电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流变化的图线画在了同一坐标系上,如图中的、、所示,以下判断正确的是（ ） A．直线表示电源的总功率与电流的图线 B．曲线表示电源的输出功率与电流的图线 C．电源的电动势,内阻 D．电源的最大输出功率 10．、两块正对的金属板竖直放置,在金属板的内侧表面系一绝缘细线,细线下端系一带电小球（可视为点电荷），两块金属板接在如图所示的电路中,为光敏电阻（其阻值随所受光照强度的增大而减小）,为滑动变阻器,为定值电阻.当的滑片在中间时闭合开关,此时电流表和电压表的示数分别为和,带电小球静止时绝缘细线与金属板的夹角为 .电源电动势和内阻一定,且,下列说法中正确的是（ ） A．小球带正电 B．若将的滑片向端移动,则减小,减小, 变小 C．保持的滑片不动,用较强的光照射,则增大,减小, 变小 D．保持的滑片不动,用较强的光照射,则电源的输出功率减小 三、非选择题（本题共3小题，共47分） 11．（13分）利用如图甲所示的电路测量电流表的内阻,实验仪器有： 甲 待测电流表（量程,内阻约）； 电流表（量程,内阻约）； 直流电源（电动势,内阻不计）； 滑动变阻器 ,额定电流； 电阻箱（最大阻值）. 主要实验步骤如下： （1） ①开关闭合、断开,调节滑动变阻器的阻值,使电流表指针偏转到满刻度,读出此时电流表的示数； ②开关、均闭合,同时调节滑动变阻器和电阻箱,使电流表的示数仍为,并使电流表指针偏转到满刻度的一半,记录此时电阻箱的阻值. 若步骤②中记录的电阻箱的阻值为 ,则电流表内阻的测量值为____ . （2） 若将该电流表改装成量程为的电流表A,则改装表A的内阻____（结果保留2位有效数字）. （3） 为测量一节旧干电池的电动势和内阻,现利用电流表A和其他实验器材设计了如图乙所示的电路.在实验中,多次改变电阻箱阻值,记录每组的电阻箱阻值和电流表A的示数,画出图像,如图丙所示,已知图线的斜率为,纵截距为,则该电池的电动势______,内阻________.（结果用字母、、表示） 12．（16分）如图所示的电路中，电容器的电容，定值电阻的阻值 ,, , ，电源的电动势、内阻 ，电流表A、电压表均为理想电表，求： （1） 开关闭合、断开时，电压表的示数及电容器所带的电荷量； （2） 开关闭合后，当开关由断开到闭合后稳定时，电容器所带电荷量的变化量. 13．（18分）某同学想研究电动机驱动喷泉时水柱能达到的最大高度，他用如图所示的电路进行了探究，其中定值电阻 、，直流电动机的线圈电阻 ，电流表A为理想电表.闭合开关，断开开关和，电流表A的示数为；同时闭合开关和，断开开关，电流表A的示数为；仅闭合开关，直流电动机正常工作，电流表A的示数为.喷管的横截面积，水的密度，重力加速度取，不计空气阻力. （1） 求电源的电动势和内阻； （2） 仅闭合开关，求电动机正常工作时的效率 ；（结果保留一位小数） （3） 仅闭合开关，电动机用以驱动喷泉竖直向上喷出，求水柱能达到离喷管口的最大高度. 参考答案 1．【答案】B 【解析】电动势是描述电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量,是非静电力做功能力的反映,由非静电力的特性决定；电动势越大,表明电源将其他形式的能转化为电势能的本领越大,但不表明电源储存的电能越多,故A正确,B错误；电源未接入电路时,电流,由闭合电路欧姆定律,可知,所以电动势在数值上等于未接入电路时电源两端的电压,故C正确；电动势在数值上等于非静电力把的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功,故D正确符合题意. 2．【答案】A 光照强度增加，则光敏电阻阻值变小，外电路的总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律得，可知总电流变大，即电流表的示数变大，根据可知，电压表的示数变小，故正确；根据可得，故错误；根据电路可知，电容器右极板带正电，左极板带负电，由选项分析知，电压表的示数减小，根据可知电容器所带电荷量变小，电容器放电，则有从左向右的电流流过，故错误；的功率为，因电流变大，故的功率变大，因不知道与电源内阻的大小关系，故电源的输出功率变化情况无法确定，故错误. 3．【答案】D 由题意可知,光照强度增大时,光敏电阻阻值减小,则电路中总电阻减小,电路中总电流增大,由,可知光敏电阻两端电压减小,故错误；同理,光照强度减弱时,光敏电阻阻值增大,电路中总电阻增大,总电流减小,由闭合电路欧姆定律可知,光敏电阻与小灯泡两端电压增大,所以小灯泡变亮,故错误；在光照条件不变时,滑动变阻器的滑片向左滑,则滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路中总电阻变大,所以总电流变小,小灯泡与光敏电阻两端电压变小,小灯泡变暗,电源的输出功率,因为内、外电阻的关系未知,故无法确定电源的输出功率的变化情况,故错误,正确. 4．【答案】B 指示灯和电动机均正常工作，可知两端电压，由于电动机与指示灯并联,根据并联电路特点，有,由闭合电路欧姆定律得，解得干路电流,指示灯正常工作,则有,故通过电动机的电流,电动机的总功率,电动机线圈的热功率,则电动机输出的机械功率,故选. 5．【答案】C 根据闭合电路欧姆定律有,整理得,结合题图乙中的图线可知,,解得电源的内阻 ,电源电动势，即 ,正确;测两端的电压，图像对应题图乙中的图线，可知电阻 ,把和电源等效为新的电源，则等效电阻 ,当 时,滑动变阻器消耗的功率最大,为,正确;当接入电路的阻值为零时，电流表的示数最大，为,正确;测两端的电压，根据欧姆定律有 ,错误.本题选说法错误的,故选. 6．【答案】A 左侧与并联，若断路，电路中总电阻增大，总电流减小，右侧与并联后与串联的总电阻再与并联，后与左侧串联，由于右侧部分总电阻没有变，右侧分压减小，电流表A示数减小，灯应变暗，两端的电压将增大，则灯将变亮，故A正确；若断路，电路中电阻增大，电路中的电流减小，左侧部分总电阻没有变，左侧分压减小，可知应变暗，故B错误；若短路，则被短路，电路中总电阻将减小，电路中电流增大，左侧部分两端的电压增大，则两端电压减小，可知变亮，灯变暗，根据并联分流可知电流表示数将增大，故C错误；若短路，电路中总电阻减小，电路中电流增大，变亮，两端的电压减小，变暗，根据并联分流可知电流表A的示数增大，故D错误． 【快解】 断路等效为阻值变成无穷大，根据“串反并同”可知，断路，灯泡将变亮，电流表A示数减小，灯泡应变暗；断路，灯泡应变亮，灯泡将变暗，电流表A示数减小．短路等效于阻值变成零，根据“串反并同”可知，短路时变亮，电流表A示数增大，灯泡变暗；短路时变亮，电流表A示数增大，变暗，A正确，B、C、D错误． 7．【答案】D 开关与触点1连接,电路中和串联,如果仅将的滑片向上滑动,总电阻减小,总电流增大,根据可知,消耗的功率增大,故错误；电源的输出功率随外电阻的变化关系如图所示,原来和接入电路的总电阻大于电源内阻,如果仅将的滑片向上滑动,外电阻接近电源内阻,则电源的输出功率增大,故错误；开关与触点1连接,电容器两端电压等于两端电压,如果仅将的滑片向下滑动,总电阻增大,总电流减小,两端电压减小,则电容器两极板间的电势差减小,故错误；开关与触点1连接,电路的电流,两端电压,两端电压,此时电容器所带的电荷量,电容器左极板电势高,若仅将开关由触点1拨向触点2,电路稳定后电容器所带的电荷量,此时电容器左极板电势低,所以流过导线某横截面的电荷量为,代入数据解得,故正确. 8．【答案】AC 当开关断开时,灯泡消耗的实际功率为,即电压与电流的乘积为,根据题图乙可知,此时电压为,电流为,由电路图可得，解得 ,正确,错误；根据题意,定值电阻 ,可知 ,开关闭合后,可把电源、和等效成一个新电源,此新电源电动势和内阻分别为、 ,此新电源的短路电流为,在题图乙中画出此新电源的图线,如图所示，图线与灯泡的伏安特性曲线的交点即为灯泡工作时的电压、电流,则,,灯泡消耗的实际功率,正确，错误. 【关键点拨】 开关闭合后,可把电源和、等效成一个新电源,求出此新电源的电动势和内阻.新电源与灯泡串联组成闭合回路,灯泡此时的工作电压和电流可以通过新电源电流与路端电压的关系图线与灯泡的伏安特性曲线的交点找到. 9．【答案】ABD 电源的总功率,可知图线为直线,故正确;电源的输出功率,可知图线应为开口向下的曲线,所以曲线表示电源的输出功率与电流的图线,故正确;由图线可知,当时,,说明此时外电路短路,则电源电动势,内阻 ,故错误;电源的输出功率，由曲线可知,当时,电源的输出功率最大,可得,故正确. 【方法总结】 总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流变化的图线是我们所不熟悉的图线,我们需要把三个表达式写出来,利用数学知识判断图像是何种图像,，图线是一条直线，我们很容易区分,另外两条图线是曲线，我们可以根据顶点坐标和开口方向来区分. 10．【答案】AC 由题图知,板带正电,板带负电,两板间的电场方向水平向右,由平衡条件可知小球受到的电场力方向也水平向右,则小球带正电,故正确;滑动变阻器处于含容支路中,相当于导线,所以若将的滑片向端移动,电路中电流和电压均不变，即、均不变，两板间的场强不变,则 也不变,故错误;保持的滑片不动,用较强的光照射,阻值减小,电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律得,可知干路电流增大，路端电压减小,即电压表示数减小，两板间电压减小,根据,可知板间场强减小,则 变小,故正确;保持的滑片不动,用较强的光照射,则阻值减小，电源输出功率,且，根据数学知识可知，电源的输出功率将增大,故错误. 11．【答案】（1） 9.9 （2） 0.30 （3） ； （1） 由于两次测量过程中,电流表的示数始终不变,当开关、均闭合时,电流表指针偏转到满刻度的一半,此时通过电阻箱的电流与通过的电流相等，电阻箱的阻值为 ,则电流表内阻的测量值也为 . （2） 若将该电流表改装成量程为的电流表,有，代入数据解得 . （3） 根据闭合电路欧姆定律可得,整理可得,结合图像可得，斜率,纵截距,联立解得,. 12．【答案】（1） ； （2） 减少了 （1） 开关闭合、断开时,电流表示数,解得, 电压表示数,解得, 电容器所带的电荷量为. （2） 开关闭合电路稳定后,外电阻 , 总电流,电压表示数,电流表示数， 电容器两端电压, 所以此时电容器所带的电荷量为,故电容器的电荷量变化量,即电荷量减少了. 13．【答案】（1） ； （2） （3） （1） 闭合开关,断开开关和,由闭合电路欧姆定律有, 同时闭合开关和,断开开关,由闭合电路欧姆定律有, 解得, . （2） 仅闭合开关,设电动机两端的电压为,由闭合电路欧姆定律有, 电动机的输出功率为, 电动机正常工作时的效率, 代入数据解得. （3） 设水的初速度大小为,在时间内从喷管喷出的水的质量为,则, 电动机的输出功率为,化简得, 解得, 由竖直上抛运动规律得,解得. 学科网（北京）股份有限公司 $