12.3 电池电动势和内阻的测量 12.4能源与可持续发展 专题训练-2026-2027学年高二上学期物理同步知识点解读与专题训练（人教版必修第三册）

**基本信息** 聚焦电池电动势内阻测量与能源可持续发展，以实验探究与理论应用为双主线，覆盖从基础测量到社会议题的知识链条，强化能量观念与科学探究能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |电池电动势和内阻测量|13题（含普通电源、水果电池）|以伏安法、图像法为核心，结合电路设计与误差分析，突出科学探究|从基本测量原理（U-I图像）到特殊电源（高内阻水果电池），构建实验方法体系| |能源与可持续发展|20题（含能量转化、守恒应用等）|结合风力发电、充电宝等实例，考查能量观念与社会责任|从能量转移转化本质到守恒定律应用，延伸至能源分类与社会发展，体现科学态度|

12.3~12.4电池电动势和内阻的测量及能源与可持续发展（专题训练） 【人教版（2019）： 必修第三册】 题型归纳 【题型1 测量普通电源的电动势和内阻】 1 【题型2 测量水果电池的电动势和内阻】 11 【题型3 能量可以进行转移或转化】 17 【题型4 用能量守恒定律解决实际问题】 18 【题型5 能量转移或转化的方向性】 22 【题型6 能量耗散】 23 【题型7 能源的分类与应用】 24 【题型8 能源与社会发展】 27 【题型1 测量普通电源的电动势和内阻】 1．如图，小明分别按甲、乙两种电路来测量某节干电池的电动势和内阻，并根据所测数据在丙图中作出对应的U﹣I图线，下列说法正确的是（　　） A．由图线a可得出电池电动势为1.5V，内阻为3.0Ω B．甲电路中实验误差主要源于电流表的分压 C．乙电路对应的是图线b D．用乙电路测得的电池电动势更准确，甲电路测得的内阻更准确 【答案】D 【解答】解：A．U﹣I图像纵截距表示电源电动势，斜率绝对值表示电源内阻，由图线a可得出电源电动势的测量值为纵截距，为1.5V，内阻的测量值为，故A错误； BCD．甲电路中实验误差是由于电压表分流引起的，流经电源的电流比电流表示数大，测得的电源电动势为 测得的内阻为 故利用甲电路测量的电动势和内阻值均小于真实值； 乙电路中误差由电流表分压引起，测得的电动势为E测＝E真 测得的内阻为r测＝r+RA＞r真 故利用乙电路测量的电动势的值等于真实值，内阻测量值大于真实值。 根据甲电路实验数据作出的是b图线，根据乙电路数据作出的是a图线；采用乙电路测量的电源电动势更准确。因为电压表内阻比电源内阻大得多，而电流表内阻与电源内阻相差不多，故采用甲电路测量的电源内阻更准确，故BC错误，D正确。 故选：D。 2．图甲电路中的R1是可变电阻，R2是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节R1的阻值，得到多组电压和电流的数据，用这些数据作出的U﹣I图像如图乙中的直线AB所示。下列说法正确的是（　　） A．直线a的斜率表示R1的阻值，直线b的斜率表示R2的阻值 B．本实验电源电动势的测量值为2V C．R1消耗的最大电功率为0.225W D．若不考虑偶然误差，本实验测得的电动势大于电源电动势的实际值 【答案】C 【解答】解：A．将R2等效成电源总内阻的一部分，直线AB为电源的外特性曲线，而跟R1、R2的伏安特性曲线无关，故A错误； BC．由闭合电路有欧姆有U＝E﹣I（R2+r） 2＝E﹣0.1（R2+r） 1＝E﹣0.2（R2+r） 解方程组得E＝3V 当R1＝R2+r＝10Ω时，R1消耗功率最大为 故B错误，C正确； D．此实验相当于用电流表的内接法，测出电动势没有误差，故D错误。 故选：C。 3．两位同学在实验室利用图甲所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一同学记录电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录电流表A和电压表V2的测量数据。根据数据描绘了如图乙所示的两条U﹣I直线。则图像中两直线的交点表示的物理意义是（　　） A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端 B．定值电阻R0上消耗的功率为1.0W C．在图甲所示的电路中电源的输出功率达到最大 D．在图甲所示的电路中电源的效率达到最大值 【答案】C 【解答】解：AB．图线①为电源的外特性曲线，即U1﹣I图像，由图得电源内阻 图线②为U2﹣I图像，即R0的伏安特性曲线，R0 交点的含义就是把该电源和电阻并联，即滑动变阻器滑动头P滑到了最左端，故A错误； 由交点得 R0上消耗的功率为P＝UI＝1×0.5W＝0.5W，故B错误； C．交点的含义就是滑动变阻器被短路，外电阻始终大于内电阻，外电路电阻最小，电源的输出功率达到最大，故C正确； D．交点的含义就是滑动变阻器被短路，电源的效率达到最小，故D错误。 故选：C。 4．（多选）硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻R的U﹣I图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的电动势和内阻为（　　） A．5.5Ω B．5.0V C．12.0Ω D．3.6V 【答案】AD 【解答】解：由闭合电路欧姆定律得U＝E﹣Ir， 当I＝0时，E＝U， 由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为E＝3.6V， 根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压和电流分别为U＝2.5V，I＝0.2A， 则硅光电池的内阻为。 故选：AD。 5．（多选）如图所示，图1、图2是伏安法测电源电动势和内阻的两种常用方法，由于电流表和电压表都不是理想电表，所以测量结果有系统误差。下列分析正确的是（　　） A．采用图1的方法，引起系统误差的原因是电压表的分流作用；采用图2的方法，引起系统误差的原因是电流表的分压作用 B．图3是用“图1”电路处理的结果，其中图线②表示测量图线，图线①表示真实图线 C．图4是用图2电路处理的结果，其中图线③表示测量图线，图线④表示真实图线 D．图3和图4结合处理实验数据，可以消除因电表不理想而引起的系统误差 【答案】ABD 【解答】解：A．由于电流表和电压表都不是理想电表，则电压表内阻不是无穷大电流表存在内阻，采用图2的方法，由于电流表的分压使电压表读数偏小，引入系统误差的原因是电流表的分压作用，采用图1的方法，由于电压表的分流使电流表的读数偏小，引入系统误差的原因是电压表的分流作用，故A正确； B．采用图1的方法，由于电压表的分流使电流表读数偏小，当外电路短路时，电压表分流为0，即图1方法中测量图线和真实图线与横轴交点相同，则图3是用“图1”电路处理的结果，其中图线②表示测量图线，图线①表示真实图线，故B正确； C．采用图2的方法，由于电流表的分压使电压表读数偏小，当外电路断路时，电流表的分压为0，即图2方法中测量图线和真实图线与纵轴交点相同，则图4是用图2电路处理的结果，其中图线③表示真实图线，图线④表示测量图线，故C错误； D．利用图3中图线与横轴交点、图4中图线与纵轴交点，连接后可得出真实的图线，可以消除因电表不理想而引起的系统误差，故D正确。 故选：ABD。 6．某同学要测量一段特制的圆柱形导体材料的电阻率ρ，同时测量电源的电动势E和内阻r。实验室提供了如下器材：待测的圆柱形导体Rx（阻值未知）、螺旋测微器、游标卡尺、理想电流表A、电阻箱R、待测电源、开关S、开关K、导线若干。 （1）该同学用游标卡尺测量该导体的长度，结果如图甲所示，则L＝　4.14　 cm。 （2）该同学设计了如图乙所示的电路，并进行了如下的操作： ①断开开关K，闭合开关S，改变电阻箱的阻值R，记录不同R对应的电流表示数I，并作出图像，如图丙中直线Ⅰ； ②将开关S、K均闭合，改变电阻箱的阻值R，再记录不同R对应的电流表示数I，并作出图像，如图丙中直线Ⅱ。 （3）根据（2）中的步骤①，可求出电源电动势E＝　3.0　 V，内阻r＝　2.1　 Ω（结果均保留2位有效数字）。 （4）根据（2）中的步骤②，可求出待测圆柱形导体的电阻Rx＝　2.8　 Ω（结果保留2位有效数字）。 【答案】（1）4.14；（3）3.0，2.1；（4）2.8。 【解答】解：（1）游标卡尺是10分度的，精确度为0.1mm，所以L＝41mm+0.1×4mm＝41.4mm＝4.14cm （3）断开开关K，闭合开关S，根据闭合电路欧姆定律可知E＝I（R+r） 可得 由直线Ⅰ可得， 解得E＝3.0V，r＝2.1Ω （4）开关K、S均闭合，根据闭合电路欧姆定律可知 可得 由直线Ⅱ可知， 解得Rx＝2.8Ω 故答案为：（1）4.14；（3）3.0，2.1；（4）2.8。 7．某实验小组用如图（a）所示的电路图测量毫安表G的内阻以及电源的电动势和内阻。可用器材如下： A.待测毫安表G（量程3mA，内阻约为100Ω） B.电阻箱R0（最大阻值为9999.9Ω） C.电源E（电动势约为6V） D.电压表V（量程6V，内阻RV约为10kΩ） E.滑动变阻器R1（最大阻值为1kΩ） F.滑动变阻器R2（最大阻值为2kΩ） （1）测量毫安表G的内阻，正确连接电路后，进行如下操作： ①将滑动变阻器R的滑片滑到最右端，闭合S； ②闭合S1，调节滑动变阻器R使毫安表满偏，闭合S2，调节电阻箱R0使毫安表达到满偏的一半，记录此时电阻箱的读数为100.0Ω； ③由上述操作可知，毫安表的内阻Rg＝ 　100.0　 Ω； ④本实验中滑动变阻器应选择 　F　 （选填“E”或“F”）。 （2）测量电源的电动势和内阻。 ①将毫安表改装成量程为0.75A的电流表，需要将电阻箱R0的阻值调为 　0.4　 Ω（结果保留1位小数）。 ②多次改变滑动变阻器连入电路的阻值，使得毫安表和电压表都有较大的读数，根据实验数据画出U﹣I图如图（b）所示，若电压表内阻对实验的影响忽略不计，根据图线可求出电源的电动势E＝ 　5.9　 V，电源的内阻r＝ 　50　 Ω。（结果均保留2位有效数字） 【答案】（1）③100.0；④F； （2）①0.4；②5.9，0.50。 【解答】解：（1）③当调节滑动变阻器使毫安表满偏时，干路中的总电流大小为3mA，开关S2闭合前后认为干路总电流不变，当调节电阻箱R0使毫安表达到满偏的一半时，流经电阻箱R0的电流大小为满偏的一半。根据并联电路的分流原理可知，毫安表的内阻就是此时电阻箱的电阻大小，即为100.0Ω。 ④为了使得毫安表能够得到满偏，回路中的总电阻要达到R总 代入数据得R总＝2000Ω 所以要选择最大阻值为2kΩ的元件F； （2）①根据电表改装的原理，要改装成0.75A的电流表，应并联的电阻大小为 代入数据得R0≈0.4Ω ②根据电路图可写出闭合电路欧姆定律的形式E＝U+250Ir 根据图像可知，截距b＝E＝5.9V 斜率 代入数据得r＝0.50Ω 故答案为：（1）③100.0；④F； （2）①0.4；②5.9，0.50。 8．某物理小组利用如图甲所示装置精确测量电源内阻、电流表内阻和电压表内阻。 实验操作步骤如下： ①根据电路图连接实物图； ②将单刀双掷开关K2旋至1，闭合开关K1，调节滑动变阻器，得到多组电压表和电流表的数据； ③将单刀双掷开关K2旋至2，闭合开关K1，调节滑动变阻器，得到多组电压表和电流表的数据； ④将②③数据在同一坐标纸上描点，得到如图乙所示图像。 （1）图乙中，与步骤②中数据对应的图线为　AB　 （选填“AB”或“CD”）。 （2）若图乙中AB图线与纵、横轴的截距分别为U1、I1，CD图线与纵、横轴的截距分别为U2、I2，则电源内阻r＝　　 ，电流表内阻RA＝　　 ，电压表内阻RV＝　　 。 （3）为了进一步精确测量滑动变阻器的总电阻R，该小组将单刀双掷开关旋至2，滑片P调至滑动变阻器最左端，闭合开关K1，读取电压表、电流表示数分别为U3、I3，则R＝　　 。 【答案】（1）AB；（2）；；；（3）。 【解答】解：（1）将单刀双掷开关K2旋至1，闭合开关K1，不考虑电流表的分压作用，根据闭合电路欧姆定律U＝E﹣r•I 图像的纵截距表示电动势，电动势的测量值E＝b 图像斜率的绝对值表示内阻，内阻的测量值r＝k 实验误差来源于电流表的分压作用，根据闭合电路欧姆定律U＝E﹣（r+RA）•I 图像的纵截距表示电动势，电动势的真实值E真＝b＝E 电动势的测量值与真实值相等 图像斜率的绝对值k＝r真+RA 内阻的真实值r真＝k﹣RA＜r 内阻的测量值大于真实值； 将单刀双掷开关K2旋至2，闭合开关K1，实验误差来源于电压表分流作用，根据闭合电路欧姆定律 变形得 图像的纵截距 电动势的真实值E真′＞E 电动势的测量值小于真实值 图像斜率的绝对值 内阻的真实值r真′＞r 内阻的真实值大于测量值； 可知，题图乙中，与步骤②中数据对应的图线为AB。 （2）结合上述分析，开关K2旋至1时，电动势的测量值等于真实值，电动势E＝U1 开关K2旋至2时，闭合开关K1，短路电流真实，短路电流I短＝I2 根据闭合电路欧姆定律，内阻 开关K2旋至1时，图线斜率的绝对值表示电源内阻与电流表内阻之和，图像斜率绝对值 电流表的内阻 将单刀双掷开关K2旋至2，闭合开关K1，图像的纵截距 代入数据联立解得电压表内阻 （3）将单刀双掷开关旋至2，滑片P调至滑动变阻器最左端，闭合开关K1，根据欧姆定律 解得滑动变阻器总电阻。 故答案为：（1）AB；（2）；；；（3）。 9．某同学准备测量如图甲所示的锂电池的电动势和内阻，所用器材为：一个多用电表、一个电阻箱、一个阻值未知的定值电阻R0（小于10Ω）、开关、导线若干。实验步骤如下： （1）将该锂电池充满电。 （2）测量R0的阻值：将多用电表选择开关置于直流电流挡合适挡位作为直流电流表使用，按图乙连接电路，先只闭合S1，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为R1＝7.0Ω时，电流表示数为I；接着闭合S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为R2＝13.0Ω时，电流表示数仍为I，则R0的阻值为　6.0　 Ω； （3）测量电动势与内阻：因该电池内阻较小，为了方便测量，将多用电表选择开关置于直流电压10V挡作为直流电压表使用，按图丙连接电路；闭合S，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后电阻箱的阻值R及多用电表直流电压挡的示数U，某次测量时多用电表指针如图戊所示，该读数为　3.4　 V； （4）结合以上步骤与图丁，可求得该锂电池的电动势E＝　4.0　 V，内阻r＝　0.25　 Ω；（结果均保留2位有效数字） （5）考虑到实验原理的不足，电动势的测量值与真实值之间的关系是E测　＜　 E真（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 【答案】（2）6.0；（3）3.4；（4）4.0，0.25；（5）＜。 【解答】解：（2）只闭合S1，根据闭合电路欧姆定律E＝I（R1+R0+r） 闭合S2，根据闭合电路欧姆定律E＝I（R2+r） 解得R0＝6.0Ω （3）由图戊可知，，读数为U＝3.4V （4）根据闭合电路欧姆定律 整理可得 即图像的斜率，纵截距为 可得电动势 内阻 （5）考虑到电压表分流，有 整理可得 图像的斜率，纵截距为 可得电动势 和比较可得电动势的测量值小于真实值。 故答案为：（2）6.0；（3）3.4；（4）4.0，0.25；（5）＜。 【题型2 测量水果电池的电动势和内阻】 10．实验小组利用铜片、锌片和橙子制作了橙子电池。他们用如图所示的电路测得橙子电池的电动势为1.06V，内阻为1.2kΩ。实验中若不及时断开开关，会发现电流表示数明显减小。已知电流表的内阻为100Ω，调节电阻箱的阻值为4kΩ时，电流表示数为I，则（　　） A．I＝200μA B．I＝259μA C．电流表示数明显减小是因为电池内阻减小 D．电流表示数明显减小是因为电池电动势减小 【答案】A 【解答】解：AB．电流表的内阻为RA＝100Ω，电池电动势E＝1.06V，内阻r＝1.2kΩ，则根据闭合电路欧姆定律，当调节电阻箱的阻值为R＝4kΩ时，电流为 代入数据解得I＝0.2×10﹣3A＝200μA 故A正确，B错误； CD．电流表示数明显减小是因为电池内阻增大的原因，故CD错误。 故选：A。 11．将一铜片和一锌片分别插入同一只橙子内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1V，可是这种电池并不能点亮规格为“1V，0.3A”的小灯泡，原因是“水果电池”的内阻太大，流过小灯泡的电流太小，经测量仅约为3mA。某实验小组要测量“水果电池”的电动势和内电阻。现有下列器材： A.待测“水果电池” B.电流表：量程0～3mA，电阻约40Ω C.电压表：量程0～3V，电阻约1000Ω D.定值电阻R0＝1000Ω E.电阻箱R1（0～999.9Ω） F.滑动变阻器R2（阻值0～10Ω，额定电流0.5A） G.滑动变阻器R3（阻值0～200Ω，额定电流0.3A） H.电源电动势E＝3V，内阻不计 I.开关、导线等实验器材 （1）从测量原理来看，利用图甲所示电路所得的“水果电池”的测量值与真实值相比，电动势E测　等于　 E真，内电阻r测　大于　 r真（均选填“大于”“等于”或“小于”）。 （2）小组成员利用甲图电路测量“水果电池”的电动势和内电阻，多次改变电阻箱R1的阻值R，读出电流表A示数I，根据测得的数据作出图像，如图乙所示。根据图像可得，“水果电池”的电动势E测＝　1.11　 V，内电阻r测＝　522　 Ω（结果均保留三位有效数字）。 （3）为了测出电流表的内阻RA的阻值，小组成员选用器材H作为电源设计了如图丙所示的电路，滑动变阻器选择　F　 （选填“F”或“G”），实验过程中，某次测量电流表示数为2.70mA时，电压表示数如图丁所示，由此结合图乙可求得“水果电池”内阻r＝　485　 Ω（保留三位有效数字）。 【答案】（1）等于，大于；（2）1.11，522；（3）F，485。 【解答】解：（1）图甲所示电路测量电源电动势与内阻时，系统误差在于电流表的分压，将电流表与电源看为一个整体，整体可以等效为一个新电源，实验中的测量值实际上测量的是等效新电源的电动势与内阻，由于电流表与电源串联，则有E测＝E真，r测＝r真+RA＞r真 （2）根据闭合电路欧姆定律有IR1＝E测﹣Ir测 变形得 结合图乙有， 解得E测≈1.11V，r测≈522Ω （3）图丙中控制电路中的滑动变阻器采用分压式接法，为了确保测量数据的连续性强一些，滑动变阻器总阻值选择小一些的，即滑动变阻器选择F； 图丁中电压表的最小分度值为0.1V，读数为2.80V，根据欧姆定律有 结合上述有r测＝r真+RA 解得r真≈485Ω 故答案为：（1）等于，大于；（2）1.11，522；（3）F，485。 12．某科技小组，利用铜片，锌片和橙子制作了橙汁电池，该电池的内阻约为500Ω。 （1）该科技小组，用多用电表的2.5V电压挡测量了该电池的电动势，如图所示，该小组读取电池的电动势为　0.95　 V。 （2）为更精确地测量该电池的电动势和内阻，利用以下仪器，设计实验电路，进行实验。 A、电流表A1（量程1mA，内阻为500Ω） B、电流表A2（量程100μA，内阻为1000Ω） C、滑动变阻器R（阻值范围0∼2000Ω） D、定值电阻R0为1000Ω E、定值电阻R1为9000Ω ①该电路中，定值电阻应选择　E　 （填写序号）； ②该小组以电流表A2的示数I2为纵坐标，以电流表A1的示数I1为横坐标；描绘了I2﹣I1图像，截距如图所示；则该电源的内阻为　510　 Ω；（结果保留三位有效数字） ③在不考虑偶然误差的情况下，该实验电源内阻的测量值　＝　 （填“＞”、“＝”或“＜”）真实值。 【答案】（1）0.95；（2）E，510，＝。 【解答】解：（1）电压表最小刻度为0.05V，从而读出电池的电动势为0.95V。 （2）①设电流表A1、A2的内阻分别为r1、r2。由于电池的电动势为0.95V，接近1.0V，所以考虑电流表A2满偏时电压应达到1.0V，根据欧姆定律有： ，解得：R＝9000Ω 所以定值电阻应该选择E； ②根据闭合电路欧姆定律可得I2（R1+r2）+I1（r1+r）＝E 整理可得 所以I2﹣I1图线的斜率的绝对值为 代入数据，解得r≈510Ω ③该实验中对于电源内阻测量，根据I2﹣I1，并考虑了电流表内阻问题，显然电源内阻的测量值等于真实值。 故答案为：（1）0.95；（2）E，510，＝。 13．某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的橙子制作了橙汁电池，实验器材如图（a）所示，他们利用这些器材测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间的距离对内阻的影响。 （1）测量电动势E和内阻r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和输出的电流I，根据公式 　U＝E﹣Ir　 ，利用电压表和电流表的测量结果作U﹣I图，求出E和r。 （2）已知电流表的内阻为100Ω，电压表的内阻未知，要准确测量E和r，请将图（a）中未连接的导线补充完整。 （3）实验中依次减小铜片与锌片间的距离，作出果汁电池相应的U﹣I图像依次为图（b）中的甲、乙、丙、丁。根据图像可以得到，减小铜片与锌片间的距离，电源的电动势 　不变　 ；电源的内阻 　增大　 （均选填“增大”、“不变”或“减小”）。 （4）当果汁电池U﹣I图线为图甲时，若外电路的电阻可调节为任意值，该电池的最大输出功率为 　1.6　 mW（结果保留两位有效数字）。 【答案】（1）U＝E﹣Ir；（2） （3）不变，增大；（4）1.6。 【解答】解：（1）根据闭合电路的欧姆定律得U＝E﹣Ir； （2）因电流表的内阻已知为100Ω，电压表的内阻未知，用电流表的内接法，先将电流表的内阻等效为电源的总内阻，测出总的等效内阻后再减去，电流表的内阻，可减小测量电源内阻的误差，故实物连线如图 （3）图（b）中的纵截距表示电源电动势，故电源电动势不变，斜率的绝对值表电源内阻，图像变陡，斜率增大，故内阻增大； （4）由图甲算出电源内阻为，r＝150Ω 故该电池的最大输出功率为 故答案为：（1）U＝E﹣Ir；（2） （3）不变，增大；（4）1.6。 【题型3 能量可以进行转移或转化】 14．关于太阳能电池、电流与电路，以下说法正确的是（　　） A．家庭电路中的电风扇、电视机、电冰箱之间是串联的 B．太阳能电池板可以把太阳能直接转化为电能 C．闭合电路中电流的方向是由电源的正极到电源的负极 D．电源的作用就是将电能转化为其他形式的能 【答案】B 【解答】解：A．家庭电路中各用电器独立工作，互不影响，因此是并联的，故A错误； B．太阳能电池通过光伏效应直接将太阳能转化为电能，中间不经过其他能量形式转换，故B正确； C．闭合电路中，电流方向在电源外部由正极到负极，内部由负极到正极，故C错误； D．电源的作用是将其他形式的能转化为电能，故D错误。 故选：B。 15．（多选）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．图乙中，太阳能热水器通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能 C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能 【答案】AB 【解答】解：A.图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，故A正确； B.图乙中，太阳能热水器通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能，故B正确； C.图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能转化为电能，再把电能转化为信号灯的光能，故C错误； D.图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能转化为电能，再把电能转化为飞机的机械能，故D错误。 故选：AB。 【题型4 用能量守恒定律解决实际问题】 16．如图是我国自主研发的全球最大海上风力发电机，其叶片转动时可形成直径300m的圆面。某时间内该地区的风速是10m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，完整转一圈产生电能60kW•h，已知空气的密度为1.2kg/m3，假如这个风力发电机能将此圆内40%的空气动能转化为电能。下列估算正确的是（　　） A．叶轮的转速约为47r/min B．发电机的发电功率约1.7×107W C．叶尖线速度大小约12m/s D．叶轮完整转一圈冲击叶片圆面的空气动能约2×104J 【答案】B 【解答】解：B、发电机的发电功率为，故B正确； A、转一圈的产生电能对应需要的时间为12.7s，转速为n，代入数据解得n≈4.7r/min，故A错误； C.v74.2m/s，故C错误； D、由转化效率为40%，得转一圈的空气动能h＝5.4×108J，故D错误； 故选：B。 17．智能手机和平板电脑的耗电量大，因此移动充电宝深受大众喜爱，它是能直接为移动设备充电的储能装置。充电宝的转换率是指充电宝放电总量占充电宝容量的比值，一般在0.7～0.9。某一款移动充电宝的参数见表。下列说法错误的是（　　） 容量 10000mA•h 兼容性 大部分智能手机和平板电脑 边充边放 是 保护电器 是 输入 DC5V2A 输出 DC5V1A或2A 尺寸 156*82*22mm 转换率 0.85 产品名称 xxx 重量 约296g A．充电宝充电时将电能转化为化学能 B．用该充满电的充电宝给电荷量为零、容量为2000mA•h的手机充电，理论上能充满5次 C．该充电宝电荷量从零到完全充满所用时间约为5h D．该充电宝最多能储存的能量为1.8×105J 【答案】B 【解答】解：A．充电宝充电时将电能转化为化学能，故A正确； B．根据铭牌可得，充电宝最多可以释放的电量为 10000mA•h×0.85＝8500m•Ah 给容量为2000m•Ah的手机充电的次数 故B错误； D．该充电宝的容量为 q＝10000mA•h＝10000×10﹣3×3600C＝3.6×104C 根据铭牌可得电动势为5V，所以充电宝储存的能量 故D正确； C．以2A的电流为充电宝供电则充电时间 故C正确。 本题选择错误的，故选：B。 18．（多选）电动汽车是近几年国家提倡的流行汽车，其电池包括铅酸蓄电池、镍基电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池等，现有一辆汽车装有镍基电池，对于其工作原理，下列说法正确的是（　　） A．工作时化学能转化为电能和内能 B．充电时化学能转化为电能和内能 C．工作时电能转化为化学能和内能 D．充电时电能转化为化学能和内能 【答案】AD 【解答】解：AC、电池工作时化学能转化为电能，同时由于用电元件发热，也转化为部分内能，故A正确，C错误； BD、充电时电能转化为化学能，同时由于用电元件发热，也转化为部分内能，故B错误，D正确。 故选：AD。 19．（多选）某地区常年有风，风速基本保持在8m/s，该地区有一风力发电机，其叶片转动可形成半径为10m的圆面，若保持风垂直吹向叶片，空气密度为1.25kg/m3，风的动能转化为电能的效率为20%。下列结论正确的是（　　） A．每秒流经该涡轮机空气的动能约为200kJ B．该风力发电机的功率约为20kW C．若风速变为24m/s，则该风力发电机的功率变为原来的9倍 D．某纯电动家用汽车每充36kW•h的电能，可以行驶500公里，一般家用汽车的年行驶里程约10000公里。则这台风力发电机一年的发电量能给大约240台正常使用的此型号家用汽车提供一年的电能 【答案】BD 【解答】解：A．每秒流经该涡轮机空气的动能约为：，故A错误； B．该风力发电机的功率约为： ，故B正确； C．该风力发电机的功率为 ，可知若风速变为24m/s，则该风力发电机的功率变为原来的27倍，故C错误； D．根据能量守恒有 解得：n≈243，故这台风力发电机一年的发电量能给大约240台正常使用的此型号家用汽车提供一年的电能，故D正确。 故选：BD。 20． 2022年12月，我国“西电东送”的国家重大工程—白鹤滩水电站全部机组投产发电，如图所示。白鹤滩水电站位于金沙江干流河段上，坝址年平均流量Q＝1.3×1011m3，共安装16台单机容量为100万千瓦的水轮发电机组，每台发电机组平均每年发电时间为3.6×103h。若白鹤滩水电站大坝蓄水水面与水轮机组位置的高度差H＝200m，已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，火电厂每发一度电大约需排放二氧化碳1kg。求： （1）相比于同功率的火电厂，每年可减少二氧化碳的排放量； （2）白鹤滩水电站将水能转化为电能的效率（结果保留三位有效数字）。 【解答】解：（1）由题意可知，水电站所有发电组每年的发电总量为：W＝16Pt 代入数据解得：W＝5.76×1010kW•h 故每年减少二氧化碳的排放量为：m＝5.76×1010kg （2）每年平均流过坝址水的总质量为：m＝ρQ 解得：m＝1.3×1014kg 下落过程中减少的重力势能为：Ep＝mgH 解得： 转化为电能的总量：E＝5.76×1010×103×3.6×103J＝2.0736×1017J 转化为电能的效率为：η 解得：η＝79.8% 答：（1）相比于同功率的火电厂，每年可减少二氧化碳的排放量为5.76×1010kg； （2）白鹤滩水电站将水能转化为电能的效率为79.8%。 【题型5 能量转移或转化的方向性】 21．2025年11月25日神舟二十二号飞船按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接。中国空间站装有太阳能电池板，为空间站正常工作提供能量。则（　　） A．太阳能的利用，说明能量可以消灭 B．太阳能的利用，说明能量可以创生 C．电池板可以将吸收的太阳能全部转化为电能 D．电池板将吸收的太阳能转化为电能满足能量守恒定律 【答案】D 【解答】解：A.能量守恒定律指出能量既不能消灭也不能创生，太阳能的利用是能量形式的转化，并非能量消灭，故A错误； B.同理，能量不能创生，太阳能的利用是能量的转化，故B错误； C.电池板在转化太阳能时会有能量损耗，无法将吸收的太阳能全部转化为电能，故C错误； D.电池板将太阳能转化为电能的过程中，总能量保持不变，满足能量守恒定律，故D正确。 故选：D。 22．（多选）如图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量E0为7×103J/（m2•s）。一台热水器的聚热面积为2m2，若每天相当于太阳直射热水器4h，太阳能的20%可转化为水的内能，则下列说法正确的是（　　） A．只有20%的太阳能可转化为水的内能，说明能量不守恒 B．太阳能可转化为水的内能，但水的内能不可转化为太阳能，说明能量转化具有方向性 C．这台热水器一天内最多能利用的太阳能为4.032×107J D．这台热水器一天内最多能利用的太阳能为5.6×104J 【答案】BC 【解答】解：A.只有20%的太阳能可转化为水的内能，其余能量被耗散到空气中，则仍然满足能量的转化和守恒定律，故A错误； B.太阳能可转化为水的内能，但水的内能不可转化为太阳能，说明能量转化具有方向性，故B正确； CD.这台热水器一天内最多能利用的太阳能为，故C正确，D错误。 故选：BC。 【题型6 能量耗散】 23．关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是（　　） A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量耗散 B．能量在转化过程中变少的现象叫能量耗散 C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量的数量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源，而自然界的能量是不守恒的 D．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 【答案】A 【解答】解：根据能量守恒定律可知，不论在能量的转化还是在能量的转移过程中，能量的总量都是不变的，由能量耗散可知，在能量转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境的内能，而我们无法把这部分内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但是在品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的，而自然界的能量仍是守恒的，故A正确，BCD错误。 故选：A。 24．（多选）关于能源和能量，下列说法中正确的是（　　） A．电磁波的传播过程是能量传递的过程 B．在电磁感应现象中，电能转化为机械能 C．自然界的能量是守恒的，但地球上的能源不会永不枯竭 D．能源的利用过程有能量耗散，表明能量在转化过程中不守恒 【答案】AC 【解答】解：A、电磁波的传播同时伴随着能量的传递，故A正确。 B、在电磁感应现象中，机械能转化为电能，故B错误， C、自然界的能量是守恒的，在数量上并未减少，但可利用率越来越小，地球上的能源不会永不枯竭，故C正确。 D、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D错误。 故选：AC。 【题型7 能源的分类与应用】 25．下列关于能源的说法正确的是（　　） A．太阳能是地球上最主要的能量源泉 B．珠江的水能是用之不尽的 C．天然气是可再生能源 D．基本粒子的运动规律不遵守能量守恒定律 【答案】A 【解答】解：A、太阳能是地球上最主要的能量源泉，故A正确； B、珠江的水能不是用之不尽的，故B错误； C、天然气是不可再生能源，故C错误； D、基本粒子的运动规律遵守能量守恒定律。能量守恒定律是自然界的基本定律之一，适用于宏观物体和微观粒子的运动，故D错误。 故选：A。 26．PM2.5主要来自化石燃料、生活物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用资源。关于能源和能量，下列说法正确的是（　　） A．自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用 B．能量被使用后就消灭了，所以要节约资源 C．人类应多开发与利用太阳能、风能等新资源 D．能量耗散说明自然界的能量正在不断减少 【答案】C 【解答】解：A、煤、石油虽然是当今人类利用的主要能源，但不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，故A错误； B、根据能量的转化和守恒定律可知，能量被使用后转化为其他形式的能；能量并没有消失，故B错误； C、太阳能和风能，包括水能等都是可再生资源且为清洁能源，应该尽量开发，故C正确； D、能量虽然守恒，但有些能量使用以后不可能再被利用，所以要节约资源，但能量是不会减少，也不会被消灭掉的，只是形式发生转变，故D错误。 故选：C。 27．抽水蓄能电站是一种在电力负荷低谷时利用电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站，被誉为电网“超级充电宝”。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能电站通过抽水将电能转化为势能的效率不可能为100% B．抽水蓄能电站的工作说明能量的转化都是可逆的 C．抽水蓄能电站的工作说明能量可以凭空产生 D．抽水蓄能电站利用的水能是不可再生能源 【答案】A 【解答】解：A.抽水时电能转化为水的重力势能，过程中会存在机械摩擦损耗、电流热损耗等能量损失，因此抽水蓄能电站通过抽水将电能转化为势能的效率不可能为100%，故A正确； B.能量转化具有方向性，并非所有能量转化都是可逆的，抽水蓄能电站只是实现了电能与重力势能的双向转化，但不能说明所有能量转化可逆，故B错误； C.能量守恒定律表明“能量不会凭空产生或消失”，抽水蓄能电站的能量是电能与重力势能的转化，并非凭空产生，故C错误； D.水能是通过水循环（降水、径流等）持续补充的能源，属于可再生能源，故D错误。 故选：A。 28．（多选）关于能源的利用，下列说法正确的是（　　） A．由于煤和石油的储量是无限的，没有必要开发太阳能和核能 B．能源的利用过程实质是能的转化过程 C．因为存在能量守恒定律，所以没必要节约能源 D．煤、石油和天然气的化学能归根结底来自太阳能 【答案】BD 【解答】解：A．虽然我国的煤不和石油的储量十分丰富，但是它们是化石能源，用完以后不能再短时间内形成，太阳能和核能的开发和利用是十分重要的，故A错误； B．能源的利用过程，实质上是能的转化和转移过程，故B正确； C．能量虽然守恒，但是有些能量耗散了不能再利用，所以要节约能源，故C错误； D．石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能，即间接来自太阳能，故D正确； 故选：BD。 29．（多选）某地区常年有风，风速基本保持在4m/s，有一风力发电机，其叶片转动可形成半径为10m的圆面，若保持风垂直吹向叶片，空气密度为1.3kg/m3，风的动能转化为电能的效率为20%。为了合理利用能源，小刘同学设想建一抽水蓄能电站，抽水蓄能电站在用电低谷时利用风力发出的电将水抽到高处，在用电高峰时再利用水能发电，若平均用4度谷电能换3度峰电。（已知每天8：00～22：00为用电高峰，其余时间为用电低谷，峰电价格0.50元，谷电价格0.30元），下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能电站平均用4度谷电能换3度峰电，该过程能量是守恒的 B．风力发电机把风能转化为电能，能量在可利用的品质上发生了变化，而抽水蓄能电站实现电能转化为水的势能储存，需要时再转化为电能，能量在可利用的品质上是不变的 C．若采用小刘同学的方案，一台风力发电机发出的电每年多产生的经济效益约为1700元 D．风力发电机的发电功率约为2.6×103W 【答案】AD 【解答】解：A.抽水蓄能电站平均用4度谷电能换3度峰电，在电能与机械能间的转化过程中会有一部分能量转化为内能，该过程能量是守恒的，故A正确； B.抽水蓄能电站实现电能转化为水的势能储存，需要时再转化为电能，能量在可利用的品质上是变化的，故B错误； D.每秒风的动能转化为的电能为 E＝ηEk＝ηηρSv3t 风力发电机的发电功率约为 P 解得P＝2.6×103W 故D正确； C.若采用小刘同学的方案，一台风力发电机发出的电每年多产生的经济效益约为365×（0.5×3﹣0.3×4）元＝712元 故C错误； 故选：AD。 30．瀑布从20m高处以Q＝103m3/s的流量竖直落下，流进底部的水轮机后再以2m/s的速度流出，水轮机再带动发电机发电．如果水的机械能转化为电能的效率是80%，那么发电机发电的电功率有多大？（水在山顶的速度可忽略不计，取g＝10m/s2，结果保留三位有效数字） 【解答】解：每秒钟流过发电机的水的质量为：m＝ρV＝1×106kg， 每秒钟水流机械能损失为ΔE＝mghmv2＝1×106×10×201×106×22J＝1.98×108J 发电机的电功率：P＝80%×ΔE＝1.584×108W； 答：发电机发电的电功率1.584×108W； 【题型8 能源与社会发展】 31．下列说法正确的是（　　） A．自然界中的能量总是守恒的，所以没必要节约能源 B．电池工作时将化学能转化为电能和内能 C．水能、风能、天然气都属于可再生能源 D．电磁波是由电场和磁场的相互“激发”而产生的，不具有能量 【答案】B 【解答】解：A．自然界中的能量虽然是守恒的，但是能量会耗散，可利用的能源在减少，所以需要节约能源，故A错误； B．电池工作时化学能主要转化为电能，部分因内阻转化为内能，故B正确； C．水能、风能属可再生能源，天然气属不可再生能源，故C错误； D．电磁波传播时伴随电磁场能量传递（如光能、辐射能），故D错误。 故选：B。 32．北京时间2022年11月1日4时27分，梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口，形成“T”字基本构型。12块太阳能电池板为中国空间站的正常工作提供能量。下列说法正确的是（　　） A．太阳能电池板能将太阳能100%转化为电能 B．能量守恒的过程不一定能自发地发生 C．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机 【答案】B 【解答】解：A．能量的转化存在能量耗散，能量的转化达不到100%，故A错误； B．能量守恒的过程不一定能自发地发生，自然发生的热学现象具有方向性，比如摩擦生热就不能自发转化成机械能，故B正确； C．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，能量可以相互转化，故C错误； D．能量在利用和转化的过程中是由方向性的，有些能量很难被重新利用，所以还是存在能源危机，故D错误。 故选：B。 33．（多选）下列关于能量耗散的说法，正确的是（　　） A．能量耗散违背了能量守恒定律 B．节约能源是没必要的 C．能量耗散导致能量品质降低 D．能源的利用是有条件的，也是有代价的 【答案】CD 【解答】解：AB、能量耗散并不违背能量守恒定律，因为能量守恒定律指出能量在转化过程中总量保持不变，但能量耗散导致能量品质下降，使得部分能量难以再被有效利用，故AB错误； C、能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源，故C正确； D、能源的利用是有条件的，也是有代价的，故D正确。 故选：CD。 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.3~12.4电池电动势和内阻的测量及能源与可持续发展（专题训练） 【人教版（2019）： 必修第三册】 题型归纳 【题型1 测量普通电源的电动势和内阻】 1 【题型2 测量水果电池的电动势和内阻】 6 【题型3 能量可以进行转移或转化】 10 【题型4 用能量守恒定律解决实际问题】 10 【题型5 能量转移或转化的方向性】 12 【题型6 能量耗散】 13 【题型7 能源的分类与应用】 13 【题型8 能源与社会发展】 14 【题型1 测量普通电源的电动势和内阻】 1．如图，小明分别按甲、乙两种电路来测量某节干电池的电动势和内阻，并根据所测数据在丙图中作出对应的U﹣I图线，下列说法正确的是（　　） A．由图线a可得出电池电动势为1.5V，内阻为3.0Ω B．甲电路中实验误差主要源于电流表的分压 C．乙电路对应的是图线b D．用乙电路测得的电池电动势更准确，甲电路测得的内阻更准确 2．图甲电路中的R1是可变电阻，R2是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节R1的阻值，得到多组电压和电流的数据，用这些数据作出的U﹣I图像如图乙中的直线AB所示。下列说法正确的是（　　） A．直线a的斜率表示R1的阻值，直线b的斜率表示R2的阻值 B．本实验电源电动势的测量值为2V C．R1消耗的最大电功率为0.225W D．若不考虑偶然误差，本实验测得的电动势大于电源电动势的实际值 3．两位同学在实验室利用图甲所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一同学记录电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录电流表A和电压表V2的测量数据。根据数据描绘了如图乙所示的两条U﹣I直线。则图像中两直线的交点表示的物理意义是（　　） A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端 B．定值电阻R0上消耗的功率为1.0W C．在图甲所示的电路中电源的输出功率达到最大 D．在图甲所示的电路中电源的效率达到最大值 4．（多选）硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻R的U﹣I图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的电动势和内阻为（　　） A．5.5Ω B．5.0V C．12.0Ω D．3.6V 5．（多选）如图所示，图1、图2是伏安法测电源电动势和内阻的两种常用方法，由于电流表和电压表都不是理想电表，所以测量结果有系统误差。下列分析正确的是（　　） A．采用图1的方法，引起系统误差的原因是电压表的分流作用；采用图2的方法，引起系统误差的原因是电流表的分压作用 B．图3是用“图1”电路处理的结果，其中图线②表示测量图线，图线①表示真实图线 C．图4是用图2电路处理的结果，其中图线③表示测量图线，图线④表示真实图线 D．图3和图4结合处理实验数据，可以消除因电表不理想而引起的系统误差 6．某同学要测量一段特制的圆柱形导体材料的电阻率ρ，同时测量电源的电动势E和内阻r。实验室提供了如下器材：待测的圆柱形导体Rx（阻值未知）、螺旋测微器、游标卡尺、理想电流表A、电阻箱R、待测电源、开关S、开关K、导线若干。 （1）该同学用游标卡尺测量该导体的长度，结果如图甲所示，则L＝　 　 cm。 （2）该同学设计了如图乙所示的电路，并进行了如下的操作： ①断开开关K，闭合开关S，改变电阻箱的阻值R，记录不同R对应的电流表示数I，并作出图像，如图丙中直线Ⅰ； ②将开关S、K均闭合，改变电阻箱的阻值R，再记录不同R对应的电流表示数I，并作出图像，如图丙中直线Ⅱ。 （3）根据（2）中的步骤①，可求出电源电动势E＝　 　 V，内阻r＝　 　 Ω（结果均保留2位有效数字）。 （4）根据（2）中的步骤②，可求出待测圆柱形导体的电阻Rx＝　 　 Ω（结果保留2位有效数字）。 7．某实验小组用如图（a）所示的电路图测量毫安表G的内阻以及电源的电动势和内阻。可用器材如下： A.待测毫安表G（量程3mA，内阻约为100Ω） B.电阻箱R0（最大阻值为9999.9Ω） C.电源E（电动势约为6V） D.电压表V（量程6V，内阻RV约为10kΩ） E.滑动变阻器R1（最大阻值为1kΩ） F.滑动变阻器R2（最大阻值为2kΩ） （1）测量毫安表G的内阻，正确连接电路后，进行如下操作： ①将滑动变阻器R的滑片滑到最右端，闭合S； ②闭合S1，调节滑动变阻器R使毫安表满偏，闭合S2，调节电阻箱R0使毫安表达到满偏的一半，记录此时电阻箱的读数为100.0Ω； ③由上述操作可知，毫安表的内阻Rg＝ 　 　 Ω； ④本实验中滑动变阻器应选择 　 　 （选填“E”或“F”）。 （2）测量电源的电动势和内阻。 ①将毫安表改装成量程为0.75A的电流表，需要将电阻箱R0的阻值调为 　 　 Ω（结果保留1位小数）。 ②多次改变滑动变阻器连入电路的阻值，使得毫安表和电压表都有较大的读数，根据实验数据画出U﹣I图如图（b）所示，若电压表内阻对实验的影响忽略不计，根据图线可求出电源的电动势E＝ 　 　V，电源的内阻r＝ 　 　 Ω。（结果均保留2位有效数字） 8．某物理小组利用如图甲所示装置精确测量电源内阻、电流表内阻和电压表内阻。 实验操作步骤如下： ①根据电路图连接实物图； ②将单刀双掷开关K2旋至1，闭合开关K1，调节滑动变阻器，得到多组电压表和电流表的数据； ③将单刀双掷开关K2旋至2，闭合开关K1，调节滑动变阻器，得到多组电压表和电流表的数据； ④将②③数据在同一坐标纸上描点，得到如图乙所示图像。 （1）图乙中，与步骤②中数据对应的图线为　 　 （选填“AB”或“CD”）。 （2）若图乙中AB图线与纵、横轴的截距分别为U1、I1，CD图线与纵、横轴的截距分别为U2、I2，则电源内阻r＝　 　 ，电流表内阻RA＝　 　 ，电压表内阻RV＝　 　 。 （3）为了进一步精确测量滑动变阻器的总电阻R，该小组将单刀双掷开关旋至2，滑片P调至滑动变阻器最左端，闭合开关K1，读取电压表、电流表示数分别为U3、I3，则R＝　 　。 9．某同学准备测量如图甲所示的锂电池的电动势和内阻，所用器材为：一个多用电表、一个电阻箱、一个阻值未知的定值电阻R0（小于10Ω）、开关、导线若干。实验步骤如下： （1）将该锂电池充满电。 （2）测量R0的阻值：将多用电表选择开关置于直流电流挡合适挡位作为直流电流表使用，按图乙连接电路，先只闭合S1，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为R1＝7.0Ω时，电流表示数为I；接着闭合S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为R2＝13.0Ω时，电流表示数仍为I，则R0的阻值为　 　 Ω； （3）测量电动势与内阻：因该电池内阻较小，为了方便测量，将多用电表选择开关置于直流电压10V挡作为直流电压表使用，按图丙连接电路；闭合S，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后电阻箱的阻值R及多用电表直流电压挡的示数U，某次测量时多用电表指针如图戊所示，该读数为　 　 V； （4）结合以上步骤与图丁，可求得该锂电池的电动势E＝　 　 V，内阻r＝　 　 Ω；（结果均保留2位有效数字） （5）考虑到实验原理的不足，电动势的测量值与真实值之间的关系是E测　 　 E真（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 【题型2 测量水果电池的电动势和内阻】 10．实验小组利用铜片、锌片和橙子制作了橙子电池。他们用如图所示的电路测得橙子电池的电动势为1.06V，内阻为1.2kΩ。实验中若不及时断开开关，会发现电流表示数明显减小。已知电流表的内阻为100Ω，调节电阻箱的阻值为4kΩ时，电流表示数为I，则（　　） A．I＝200μA B．I＝259μA C．电流表示数明显减小是因为电池内阻减小 D．电流表示数明显减小是因为电池电动势减小 11．将一铜片和一锌片分别插入同一只橙子内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1V，可是这种电池并不能点亮规格为“1V，0.3A”的小灯泡，原因是“水果电池”的内阻太大，流过小灯泡的电流太小，经测量仅约为3mA。某实验小组要测量“水果电池”的电动势和内电阻。现有下列器材： A.待测“水果电池” B.电流表：量程0～3mA，电阻约40Ω C.电压表：量程0～3V，电阻约1000Ω D.定值电阻R0＝1000Ω E.电阻箱R1（0～999.9Ω） F.滑动变阻器R2（阻值0～10Ω，额定电流0.5A） G.滑动变阻器R3（阻值0～200Ω，额定电流0.3A） H.电源电动势E＝3V，内阻不计 I.开关、导线等实验器材 （1）从测量原理来看，利用图甲所示电路所得的“水果电池”的测量值与真实值相比，电动势E测　 　 E真，内电阻r测　 　 r真（均选填“大于”“等于”或“小于”）。 （2）小组成员利用甲图电路测量“水果电池”的电动势和内电阻，多次改变电阻箱R1的阻值R，读出电流表A示数I，根据测得的数据作出图像，如图乙所示。根据图像可得，“水果电池”的电动势E测＝　 　 V，内电阻r测＝　 　 Ω（结果均保留三位有效数字）。 （3）为了测出电流表的内阻RA的阻值，小组成员选用器材H作为电源设计了如图丙所示的电路，滑动变阻器选择　 　 （选填“F”或“G”），实验过程中，某次测量电流表示数为2.70mA时，电压表示数如图丁所示，由此结合图乙可求得“水果电池”内阻r＝　 　 Ω（保留三位有效数字）。 12．某科技小组，利用铜片，锌片和橙子制作了橙汁电池，该电池的内阻约为500Ω。 （1）该科技小组，用多用电表的2.5V电压挡测量了该电池的电动势，如图所示，该小组读取电池的电动势为　 　 V。 （2）为更精确地测量该电池的电动势和内阻，利用以下仪器，设计实验电路，进行实验。 A、电流表A1（量程1mA，内阻为500Ω） B、电流表A2（量程100μA，内阻为1000Ω） C、滑动变阻器R（阻值范围0∼2000Ω） D、定值电阻R0为1000Ω E、定值电阻R1为9000Ω ①该电路中，定值电阻应选择　 　 （填写序号）； ②该小组以电流表A2的示数I2为纵坐标，以电流表A1的示数I1为横坐标；描绘了I2﹣I1图像，截距如图所示；则该电源的内阻为　 　 Ω；（结果保留三位有效数字） ③在不考虑偶然误差的情况下，该实验电源内阻的测量值　 　 （填“＞”、“＝”或“＜”）真实值。 13．某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的橙子制作了橙汁电池，实验器材如图（a）所示，他们利用这些器材测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间的距离对内阻的影响。 （1）测量电动势E和内阻r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和输出的电流I，根据公式 　 　 ，利用电压表和电流表的测量结果作U﹣I图，求出E和r。 （2）已知电流表的内阻为100Ω，电压表的内阻未知，要准确测量E和r，请将图（a）中未连接的导线补充完整。 （3）实验中依次减小铜片与锌片间的距离，作出果汁电池相应的U﹣I图像依次为图（b）中的甲、乙、丙、丁。根据图像可以得到，减小铜片与锌片间的距离，电源的电动势 　 　 ；电源的内阻 　 　 （均选填“增大”、“不变”或“减小”）。 （4）当果汁电池U﹣I图线为图甲时，若外电路的电阻可调节为任意值，该电池的最大输出功率为　 mW（结果保留两位有效数字）。 【题型3 能量可以进行转移或转化】 14．关于太阳能电池、电流与电路，以下说法正确的是（　　） A．家庭电路中的电风扇、电视机、电冰箱之间是串联的 B．太阳能电池板可以把太阳能直接转化为电能 C．闭合电路中电流的方向是由电源的正极到电源的负极 D．电源的作用就是将电能转化为其他形式的能 15．（多选）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．图乙中，太阳能热水器通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能 C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能 【题型4 用能量守恒定律解决实际问题】 16．如图是我国自主研发的全球最大海上风力发电机，其叶片转动时可形成直径300m的圆面。某时间内该地区的风速是10m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，完整转一圈产生电能60kW•h，已知空气的密度为1.2kg/m3，假如这个风力发电机能将此圆内40%的空气动能转化为电能。下列估算正确的是（　　） A．叶轮的转速约为47r/min B．发电机的发电功率约1.7×107W C．叶尖线速度大小约12m/s D．叶轮完整转一圈冲击叶片圆面的空气动能约2×104J 17．智能手机和平板电脑的耗电量大，因此移动充电宝深受大众喜爱，它是能直接为移动设备充电的储能装置。充电宝的转换率是指充电宝放电总量占充电宝容量的比值，一般在0.7～0.9。某一款移动充电宝的参数见表。下列说法错误的是（　　） 容量 10000mA•h 兼容性 大部分智能手机和平板电脑 边充边放 是 保护电器 是 输入 DC5V2A 输出 DC5V1A或2A 尺寸 156*82*22mm 转换率 0.85 产品名称 xxx 重量 约296g A．充电宝充电时将电能转化为化学能 B．用该充满电的充电宝给电荷量为零、容量为2000mA•h的手机充电，理论上能充满5次 C．该充电宝电荷量从零到完全充满所用时间约为5h D．该充电宝最多能储存的能量为1.8×105J 18．（多选）电动汽车是近几年国家提倡的流行汽车，其电池包括铅酸蓄电池、镍基电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池等，现有一辆汽车装有镍基电池，对于其工作原理，下列说法正确的是（　　） A．工作时化学能转化为电能和内能 B．充电时化学能转化为电能和内能 C．工作时电能转化为化学能和内能 D．充电时电能转化为化学能和内能 19．（多选）某地区常年有风，风速基本保持在8m/s，该地区有一风力发电机，其叶片转动可形成半径为10m的圆面，若保持风垂直吹向叶片，空气密度为1.25kg/m3，风的动能转化为电能的效率为20%。下列结论正确的是（　　） A．每秒流经该涡轮机空气的动能约为200kJ B．该风力发电机的功率约为20kW C．若风速变为24m/s，则该风力发电机的功率变为原来的9倍 D．某纯电动家用汽车每充36kW•h的电能，可以行驶500公里，一般家用汽车的年行驶里程约10000公里。则这台风力发电机一年的发电量能给大约240台正常使用的此型号家用汽车提供一年的电能 20． 2022年12月，我国“西电东送”的国家重大工程—白鹤滩水电站全部机组投产发电，如图所示。白鹤滩水电站位于金沙江干流河段上，坝址年平均流量Q＝1.3×1011m3，共安装16台单机容量为100万千瓦的水轮发电机组，每台发电机组平均每年发电时间为3.6×103h。若白鹤滩水电站大坝蓄水水面与水轮机组位置的高度差H＝200m，已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度g＝10m/s2，火电厂每发一度电大约需排放二氧化碳1kg。求： （1）相比于同功率的火电厂，每年可减少二氧化碳的排放量； （2）白鹤滩水电站将水能转化为电能的效率（结果保留三位有效数字）。 【题型5 能量转移或转化的方向性】 21．2025年11月25日神舟二十二号飞船按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接。中国空间站装有太阳能电池板，为空间站正常工作提供能量。则（　　） A．太阳能的利用，说明能量可以消灭 B．太阳能的利用，说明能量可以创生 C．电池板可以将吸收的太阳能全部转化为电能 D．电池板将吸收的太阳能转化为电能满足能量守恒定律 22．（多选）如图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量E0为7×103J/（m2•s）。一台热水器的聚热面积为2m2，若每天相当于太阳直射热水器4h，太阳能的20%可转化为水的内能，则下列说法正确的是（　　） A．只有20%的太阳能可转化为水的内能，说明能量不守恒 B．太阳能可转化为水的内能，但水的内能不可转化为太阳能，说明能量转化具有方向性 C．这台热水器一天内最多能利用的太阳能为4.032×107J D．这台热水器一天内最多能利用的太阳能为5.6×104J 【题型6 能量耗散】 23．关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是（　　） A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量耗散 B．能量在转化过程中变少的现象叫能量耗散 C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量的数量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源，而自然界的能量是不守恒的 D．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 24．（多选）关于能源和能量，下列说法中正确的是（　　） A．电磁波的传播过程是能量传递的过程 B．在电磁感应现象中，电能转化为机械能 C．自然界的能量是守恒的，但地球上的能源不会永不枯竭 D．能源的利用过程有能量耗散，表明能量在转化过程中不守恒 【题型7 能源的分类与应用】 25．下列关于能源的说法正确的是（　　） A．太阳能是地球上最主要的能量源泉 B．珠江的水能是用之不尽的 C．天然气是可再生能源 D．基本粒子的运动规律不遵守能量守恒定律 26．PM2.5主要来自化石燃料、生活物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用资源。关于能源和能量，下列说法正确的是（　　） A．自然界的石油、煤炭等资源可供人类永久使用 B．能量被使用后就消灭了，所以要节约资源 C．人类应多开发与利用太阳能、风能等新资源 D．能量耗散说明自然界的能量正在不断减少 27．抽水蓄能电站是一种在电力负荷低谷时利用电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站，被誉为电网“超级充电宝”。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能电站通过抽水将电能转化为势能的效率不可能为100% B．抽水蓄能电站的工作说明能量的转化都是可逆的 C．抽水蓄能电站的工作说明能量可以凭空产生 D．抽水蓄能电站利用的水能是不可再生能源 28．（多选）关于能源的利用，下列说法正确的是（　　） A．由于煤和石油的储量是无限的，没有必要开发太阳能和核能 B．能源的利用过程实质是能的转化过程 C．因为存在能量守恒定律，所以没必要节约能源 D．煤、石油和天然气的化学能归根结底来自太阳能 29．（多选）某地区常年有风，风速基本保持在4m/s，有一风力发电机，其叶片转动可形成半径为10m的圆面，若保持风垂直吹向叶片，空气密度为1.3kg/m3，风的动能转化为电能的效率为20%。为了合理利用能源，小刘同学设想建一抽水蓄能电站，抽水蓄能电站在用电低谷时利用风力发出的电将水抽到高处，在用电高峰时再利用水能发电，若平均用4度谷电能换3度峰电。（已知每天8：00～22：00为用电高峰，其余时间为用电低谷，峰电价格0.50元，谷电价格0.30元），下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能电站平均用4度谷电能换3度峰电，该过程能量是守恒的 B．风力发电机把风能转化为电能，能量在可利用的品质上发生了变化，而抽水蓄能电站实现电能转化为水的势能储存，需要时再转化为电能，能量在可利用的品质上是不变的 C．若采用小刘同学的方案，一台风力发电机发出的电每年多产生的经济效益约为1700元 D．风力发电机的发电功率约为2.6×103W 30．瀑布从20m高处以Q＝103m3/s的流量竖直落下，流进底部的水轮机后再以2m/s的速度流出，水轮机再带动发电机发电．如果水的机械能转化为电能的效率是80%，那么发电机发电的电功率有多大？（水在山顶的速度可忽略不计，取g＝10m/s2，结果保留三位有效数字） 【题型8 能源与社会发展】 31．下列说法正确的是（　　） A．自然界中的能量总是守恒的，所以没必要节约能源 B．电池工作时将化学能转化为电能和内能 C．水能、风能、天然气都属于可再生能源 D．电磁波是由电场和磁场的相互“激发”而产生的，不具有能量 32．北京时间2022年11月1日4时27分，梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口，形成“T”字基本构型。12块太阳能电池板为中国空间站的正常工作提供能量。下列说法正确的是（　　） A．太阳能电池板能将太阳能100%转化为电能 B．能量守恒的过程不一定能自发地发生 C．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生 D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机 33．（多选）下列关于能量耗散的说法，正确的是（　　） A．能量耗散违背了能量守恒定律 B．节约能源是没必要的 C．能量耗散导致能量品质降低 D．能源的利用是有条件的，也是有代价的 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $