第12章 电能能量守恒定律 章末素养能力提升（分层评价）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理必修第三册关键能力提升同步学案（人教版）

**基本信息** 聚焦恒定电流核心知识，通过基础巩固、综合运用到拓广探索的层级设计，系统覆盖概念辨析、电路动态分析及实验探究，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础巩固|8题|概念辨析与基础规律应用|从电压电动势概念切入，构建电路基本模型| |综合运用|4题|多元件电路动态分析与功能综合|结合伏安特性曲线，深化电源输出功率等规律应用| |拓广探索|1题|实验设计与数据处理|通过电动势测定实验，培养科学探究与误差分析能力|

章末素养能力提升 基础巩固 1. 关于电压与电动势,下列说法正确的是( ) A. 电容器在放电过程中电容减小 B. 干电池的标称 ,指的是电池接入电路时两端的电压 C. 电源的电动势指的是电源内部非静电力做功的快慢 D. 小灯泡的电阻会随着温度的升高而增大 2. 如图所示, 电路中电表均可视为理想电表, 闭合开关S 后将滑动变阻器滑片向左滑动, 下列结论正确的是 ( ) 第 2 题 A. 电流表 A 的示数减小 B. 电阻 消耗的电功率减小 C. 电源的输出功率一定减小 D. 电压表 示数增大,电压表 示数减小 3. 在甲、乙实验电路中,电源有内阻. 图丙、丁是由电流表和电压表测的数据绘制的 图像. 下列说法正确的是 ( ) A. 图丙是由甲电路测的数据绘制的 图像 B. 图丁图线与横坐标包围的面积表示被测电阻在某一状态的电功率 C. 甲电路用于测量电阻的大小，由 可得出电阻的阻值 D. 乙电路用于测量电源的电动势和内阻, 电压表测量的是电源两端的电压 4. 如图所示,一直流电动机与阻值 的电阻串联接在电源上. 电源电压 ,用理想电压表测出电动机两端的电压 18 V, 则 ( ) 第 4 题 A. 电动机的内阻为 B. 通过电动机的电流为 1.8 A C. 电动机的内阻消耗的功率为 D. 电动机的机械功率为 5. 某一电源的路端电压与电流的关系和电阻 的电压与电流的关系如图所示. 用此电源和电阻 组成电路. 可以同时接入电路, 也可以单独接入电路. 下列说法正确的是 ( ) 第 5 题 A. 将 单独接到电源两端时, 电源效率最高 B. 将 单独接到电源两端时, 电源输出功率最低 C. 将 串联后接到电源两端时,电源效率最低 D. 将 并联后接到电源两端时,电源输出功率最大 6. 如图甲所示为某一小灯泡的 图线,现将两盏这样的小灯泡并联后再与一个 的定值电阻 串联,接在内阻 为 、电动势 为3 V 的电源两端，如图乙所示，则通过每盏小灯泡的电流 和每盏小灯泡的电功率 分别约为 ( ) 第 6 题 A. B. C. D. 7. 在如图甲所示的电路中,调节电阻箱的阻值, 电压表示数随电阻箱阻值 的变化关系图像如图乙所示，下列说法正确的是_____( ) 第 7 题 A. 电源电动势 ，内阻 B. 当 时，电源总功率为 ，内阻热功率为 C. 该电源输出功率的最大值为 D. 电阻箱阻值从 逐渐增加到 的过程中, 电源的总功率减小, 输出功率增大 8. 如图所示,电源电动势为 ,内阻恒为 是定值电阻,已知 ,热敏电阻 的阻值随温度升高而减小. 在温度升高的过程中, 分别用 和 表示电流表、电压表 、电压表 和电压表 示数变化量的绝对值, 所有电表均为理想电表. 关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是( ) 第 8 题 A. 电压表 的示数减小 B. 电源的输出功率增大 C. 保持不变, 都变小 D. 电源的效率增大 综合运用 9. 在如图所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流, 为定值电阻, 为滑动变阻器, 电流表、电压表均可视为理想电表,不考虑导线电阻对电路的影响. 将滑动变阻器 的滑片P向下移动过程中，下列说法正确的是 ( ) 第 9 题 A. 电流表的示数增大 B. 电路中总电阻增大 C. 电压表的示数增大 D. 恒流源输出功率增大 10. 如图所示,图甲中 为一电动机,开关 闭合后,当滑动变阻器 的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表 和 的读数随电流表 A 读数的变化情况如图乙所示, 已知电流表 A 读数在 0.2 A 以下时, 电动机没有转动. 不考虑电表内阻, 以下判断不正确的是 ( ) 第 10 题 A. 直线为 读数随电流表读数的变化图线 B. 电路中电源电动势为 C. 滑动变阻器的最大阻值为 D. 此电路中,电动机的最大输入功率是 11. 在如图所示电路中,灯 的电阻分别为 ,变阻器的最大电阻为 ,且 ,电容器的电容为 . 若有电流通过,灯就能发光, 假设灯的电阻不变, 当变阻器的滑动片 由 端向 端移动过程中,以下说法中正确的是 ( ) 第 11 题 A. 先变暗后变亮, 一直变亮 B. 先变亮后变暗, 先变暗后变亮 C. 电容器极板所带的电荷量先减小后增大 D. 电源的效率先减小后增大 12. 如图所示的电路由定值电阻 ,可变电阻 ,理想二极管,水平金属板 ,电源及开关S组成. 闭合开关, 电路稳定后, 质量为 的带正电荷的微粒从 点以水平速度 射入金属板间,沿曲线打在 板上的 点. 若经下列调整后,微粒仍从 点以水平速度 射入,则关于微粒打在 板上的位置说法正确的是 ( ) 第 12 题 A. 保持开关 S 闭合, 增大 ,粒子打在 点右侧 B. 保持开关 闭合, 减 小 ,粒子打在 点左侧 C. 断开开关 极板稍微上移,粒子打在 点右侧 D. 断开开关 极板稍微下移,粒子打在 点右侧 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 拓广探索 13. 某实验兴趣小组欲测定一内阻可调的化学电池的电动势. 该小组设计了如图甲所示的测量电路,图中 为电阻箱, 为该化学电池的正、负极 (可认为反应只发生在两极附近)，P、Q 为靠近正、负极的两块金属板. 主要实验步骤如下: ① 按图甲连接电路，将电阻箱阻值调为 . ② 闭合开关 ，向电池槽中添加电解质溶液， 观察并测量液面到容器底部的高度 ，记录电流表的示数 . ③ 重复步骤②，得到多组 、 的测量数据. 回答下列问题: (1)若保持 不变，在 、 之间接一电压表，调节电阻箱使其阻值变小，则电压表的示数将_____(选填“变大”“变小” 或“不变”). (2)已知 、 两板间的距离为 ，容器垂直于纸面的宽度为 ,容器内电解质溶液的电阻率为 ,忽略 两板外侧溶液的电阻，则电池的内阻为_____(用 、 表示). (3)利用图像来处理获得的多组实验数据， 若以 作为横轴，则以_____(选填 “ ”“ ”“ ”或“ ”)为纵轴，通过描点可作出如图乙所示的线性关系图像. 根据实验所测得的数据和图乙中所标注的字母，可得该化学电池的电动势 _____ 为已知量). (4)考虑电流表内阻对电路的影响，第(3)问中电动势 的测量值与真实值相比_____(选填“偏大”“偏小”或“相等”). 理由是________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ 学科网（北京）股份有限公司 $ 章末素养能力提升 基础巩固 1. 关于电压与电动势,下列说法正确的是( ) A. 电容器在放电过程中电容减小 B. 干电池的标称 ,指的是电池接入电路时两端的电压 C. 电源的电动势指的是电源内部非静电力做功的快慢 D. 小灯泡的电阻会随着温度的升高而增大 【答案】D 【解析】电容器在放电过程中电容不变, 电荷量减小, A 错误; 干电池的标称 ,指的是电池的电动势,接入电路时两端的电压小于 错误; 电源的电动势指的是电源内部非静电力将单位正电荷从负极移向正极时做功的多少, C 错误; 小灯泡的电阻会随着温度的升高而增大, D 正确. 2. 如图所示, 电路中电表均可视为理想电表, 闭合开关S 后将滑动变阻器滑片向左滑动, 下列结论正确的是 ( ) 第 2 题 A. 电流表 A 的示数减小 B. 电阻 消耗的电功率减小 C. 电源的输出功率一定减小 D. 电压表 示数增大,电压表 示数减小 【答案】D 【解析】将滑动变阻器滑片向左滑动, 阻值减小,电路总电阻减小,总电流变大,则电流表 的示数变大,电阻 两端的电压 变大,即电压表 示数增大,则电阻 消耗的电功率 变大; 根据 可知,电压表 示数减小, 错误, 正确; 当外电阻与电源内阻相等时电源输出功率最大, 因外电阻与内阻关系不确定, 故不能判断电源输出功率的变化, C 错误. 故选 D. 3. 在甲、乙实验电路中,电源有内阻. 图丙、丁是由电流表和电压表测的数据绘制的 图像. 下列说法正确的是 ( ) A. 图丙是由甲电路测的数据绘制的 图像 B. 图丁图线与横坐标包围的面积表示被测电阻在某一状态的电功率 C. 甲电路用于测量电阻的大小，由 可得出电阻的阻值 D. 乙电路用于测量电源的电动势和内阻, 电压表测量的是电源两端的电压 【答案】D 【解析】题图丙绘制的 图像是电源路端电压与电流的关系,即题图丙是由乙电路测的数据绘制的 图像,故 A 错误; 根据 可知,题图丁图线与横坐标包围的面积不等于被测电阻在某一状态的电功率,故 错误; 甲电路用于测量电阻的大小,由 可得出电阻的阻值,故 错误;乙电路用于测量电源的电动势和内阻,电压表测量的是电源两端的电压, 故 D 正确. 故选 D. 4. 如图所示,一直流电动机与阻值 的电阻串联接在电源上. 电源电压 ,用理想电压表测出电动机两端的电压 18 V, 则 ( ) 第 4 题 A. 电动机的内阻为 B. 通过电动机的电流为 1.8 A C. 电动机的内阻消耗的功率为 D. 电动机的机械功率为 【答案】B 【解析】电动机不是纯电阻, 不能应用欧姆定律求解电阻,所以电动机的内阻不是 错误; 根据欧姆定律得回路中的电流 正确; 电动机内阻消耗的功率 ,内阻未知,无法求解, 错误; 电动机的输入功率为 ,电动机的机械功率 错误. 5. 某一电源的路端电压与电流的关系和电阻 的电压与电流的关系如图所示. 用此电源和电阻 组成电路. 可以同时接入电路, 也可以单独接入电路. 下列说法正确的是 ( ) 第 5 题 A. 将 单独接到电源两端时, 电源效率最高 B. 将 单独接到电源两端时, 电源输出功率最低 C. 将 串联后接到电源两端时,电源效率最低 D. 将 并联后接到电源两端时,电源输出功率最大 【答案】 【解析】根据 图像的斜率表示电阻,可知 ,而纯电阻电路的电源效率 ,则外电阻 越大,效率越高,因 ,故将 并联后接到电源两端时,电源效率最低,将 串联后接到电源两端时,电源的效率最高,故 A、C 错误; 电源的输出功率 ,则当 时,输出功率最大,当 时,外阻越大输出功率越大,当 时,外阻越大输出功率越小, 而 ,故将 并联后接到电源两端时,电源输出功率最大,将 、 串联后接到电源两端时,电源输出最小,故 错误, 正确. 故选 D. 6. 如图甲所示为某一小灯泡的 图线,现将两盏这样的小灯泡并联后再与一个 的定值电阻 串联,接在内阻 为 、电动势 为3 V 的电源两端，如图乙所示，则通过每盏小灯泡的电流 和每盏小灯泡的电功率 分别约为 ( ) 第 6 题 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】设题图乙中,每个灯泡的实际电压和实际电流分别为 ,根据闭合电路欧姆定律可得 , 代入数据可得 ,在题图甲中画出上述 关系图线,如图所示. 第 6 题答图 由图中交点可知 ,则每盏小灯泡的电功率 ,故选 C. 7. 在如图甲所示的电路中,调节电阻箱的阻值, 电压表示数随电阻箱阻值 的变化关系图像如图乙所示，下列说法正确的是_____( ) 第 7 题 A. 电源电动势 ，内阻 B. 当 时，电源总功率为 ，内阻热功率为 C. 该电源输出功率的最大值为 D. 电阻箱阻值从 逐渐增加到 的过程中, 电源的总功率减小, 输出功率增大 【答案】 【解析】由题图乙可知,当 时,有 ,当 时,路端电压 ,根据欧姆定律可得 2 A,则电源总功率 ,内阻热功率 ,由 4 W，解得内阻 ，故 正确， 错误；电源的输出功率 ,可知 时,电源的输出功率最大,则电源输出功率最大值 9 W，故 C 错误；电阻箱阻值从 0.5 Ω 逐渐增加到 5.0 Ω 的过程中，外电路电阻增大，总电流减小，则电源总功率减小，由选项 的解析可知，当 时，电源输出功率最大，所以输出功率先增大后减小，故 D 错误. 故选 A. 8. 如图所示,电源电动势为 ,内阻恒为 是定值电阻,已知 ,热敏电阻 的阻值随温度升高而减小. 在温度升高的过程中, 分别用 和 表示电流表、电压表 、电压表 和电压表 示数变化量的绝对值, 所有电表均为理想电表. 关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是( ) 第 8 题 A. 电压表 的示数减小 B. 电源的输出功率增大 C. 保持不变, 都变小 D. 电源的效率增大 【答案】 【解析】当温度升高时, 减小,由闭合电路欧姆定律有 ,因此 增大,又因为 ,因此 增大, 减小,故 错误; 电源的输出功率 ,当 减小时, 也减小,由于 ,根据数学知识可得输出功率增大,故 正确; 根据欧姆定律可得 ,根据闭合电路欧姆定律可得 ,解得 ,由题可知 均不变,则 均不变,故 C 错误; 电源的效率 100%,当 减小时, 减小,电源的效率减小,故 错误. 故选 B. 综合运用 9. 在如图所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流, 为定值电阻, 为滑动变阻器, 电流表、电压表均可视为理想电表,不考虑导线电阻对电路的影响. 将滑动变阻器 的滑片P向下移动过程中，下列说法正确的是 ( ) 第 9 题 A. 电流表的示数增大 B. 电路中总电阻增大 C. 电压表的示数增大 D. 恒流源输出功率增大 【答案】A 【解析】滑动变阻器 的滑片 向下移动时,接入电路的电阻变小, 根据并联电路的特征可知, 电路中总电阻减小, B 错误;恒流源流出的总电流不变,电路中总电阻减小,则并联部分总电压减小,即电压表的示数减小,则流过电阻 的电流减小，由于总电流不变，所以流过滑动变阻器的电流增大，即电流表的示数增大， 正确， 错误；根据 ， 由于恒流源电流大小不变, 总电阻减小, 所以恒流源的输出功率减小, D 错误.故选 A. 10. 如图所示,图甲中 为一电动机,开关 闭合后,当滑动变阻器 的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表 和 的读数随电流表 A 读数的变化情况如图乙所示, 已知电流表 A 读数在 0.2 A 以下时, 电动机没有转动. 不考虑电表内阻, 以下判断不正确的是 ( ) 第 10 题 A. 直线为 读数随电流表读数的变化图线 B. 电路中电源电动势为 C. 滑动变阻器的最大阻值为 D. 此电路中,电动机的最大输入功率是 【答案】 【解析】由题图甲知,电压表 测量路端电压,电流增大时,内电压增大,路端电压减小,所以直线为 的读数随电流表读数的变化图线, A 正确; 直线的斜率绝对值等于电源的内阻 ,则有 ,当电流 时, ,则电源的电动势 正确; 若电流表 示数小于 ,电动机不转动,电动机的电阻 ,当 时,电路中电流最小,滑动变阻器的电阻为最大值,所以 与 并联电阻的最大值 ,则滑动变阻器的最大阻值大于 错误; 由题图乙可知,电流 ,此时电动机输入功率最大, 正确. 故选 C. 11. 在如图所示电路中,灯 的电阻分别为 ,变阻器的最大电阻为 ,且 ,电容器的电容为 . 若有电流通过,灯就能发光, 假设灯的电阻不变, 当变阻器的滑动片 由 端向 端移动过程中,以下说法中正确的是 ( ) 第 11 题 A. 先变暗后变亮, 一直变亮 B. 先变亮后变暗, 先变暗后变亮 C. 电容器极板所带的电荷量先减小后增大 D. 电源的效率先减小后增大 【答案】A 【解析】灯 与滑动变阻器左部分串联后与变阻器右部分并联的总电阻 ,因为 ,所以当 时, 最大,且在变阻器的滑片 由 端向 端移动过程中, 先增大、后减小,电路的总电阻先增大、 后减小,则总电流先减小、后增大,即通过 的电流先减小、 后增大,故 先变暗后变亮,而 先增大、后减小. 当 增大时,流过 的电流 ,而 减小,所以 增大,当 减小时,流过变阻器滑片右部分的电流 增大,则 减小,而总电流增大,所以 也增大, 在整个过程中一直增大,即 一直变亮,所以 正确, 错误; 电容器 上的电压 ,总电流先减小后增大,所以电容器 上的电压先增大后减小,则电容器极板所带的电荷量先增大后减小，所以 错误；电源的效率 ,因为总电流先减小后增大, 所以电源的效率先增大后减小, 则 D 错误. 故选 A. 12. 如图所示的电路由定值电阻 ,可变电阻 ,理想二极管,水平金属板 ,电源及开关S组成. 闭合开关, 电路稳定后, 质量为 的带正电荷的微粒从 点以水平速度 射入金属板间,沿曲线打在 板上的 点. 若经下列调整后,微粒仍从 点以水平速度 射入,则关于微粒打在 板上的位置说法正确的是 ( ) 第 12 题 A. 保持开关 S 闭合, 增大 ,粒子打在 点右侧 B. 保持开关 闭合, 减 小 ,粒子打在 点左侧 C. 断开开关 极板稍微上移,粒子打在 点右侧 D. 断开开关 极板稍微下移,粒子打在 点右侧 【答案】D 【解析】保持开关 闭合,由串并联电压关系可知, 两端电压 ,增大 减小,电容器两端的电压减小, 因此电容两极板带电荷量减少, 由于上极板带负电, 电荷量要减少时二极管不导通, 故电容器上电荷量不变, 根据 可知,两极板间电场强度不变化, 则粒子仍打在 点,故 错误; 保持开关 闭合,减小 , 两端电压不变,则电容器两端的电压不变,加速度不变, 粒子仍打在 点,故 错误; 断开开关 ,平行板电荷量不变,根据 可知, 极板稍微上移, 不变,故加速度不变,不影响粒子的运动,粒子仍打在 点,故 C 错误; 断开开关 极板稍微下移, 不变,故加速度不变,但 增大,则 增大,粒子打在 点右侧,故 正确. 故选 D. 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 拓广探索 13. 某实验兴趣小组欲测定一内阻可调的化学电池的电动势. 该小组设计了如图甲所示的测量电路,图中 为电阻箱, 为该化学电池的正、负极 (可认为反应只发生在两极附近)，P、Q 为靠近正、负极的两块金属板. 主要实验步骤如下: ① 按图甲连接电路，将电阻箱阻值调为 . ② 闭合开关 ，向电池槽中添加电解质溶液， 观察并测量液面到容器底部的高度 ，记录电流表的示数 . ③ 重复步骤②，得到多组 、 的测量数据. 回答下列问题: (1)若保持 不变，在 、 之间接一电压表，调节电阻箱使其阻值变小，则电压表的示数将_____(选填“变大”“变小” 或“不变”). (2)已知 、 两板间的距离为 ，容器垂直于纸面的宽度为 ,容器内电解质溶液的电阻率为 ,忽略 两板外侧溶液的电阻，则电池的内阻为_____(用 、 表示). (3)利用图像来处理获得的多组实验数据， 若以 作为横轴，则以_____(选填 “ ”“ ”“ ”或“ ”)为纵轴，通过描点可作出如图乙所示的线性关系图像. 根据实验所测得的数据和图乙中所标注的字母，可得该化学电池的电动势 _____ 为已知量). (4)考虑电流表内阻对电路的影响，第(3)问中电动势 的测量值与真实值相比_____(选填“偏大”“偏小”或“相等”). 理由是________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ 【答案】(1)变大(2) (3) (4)偏小 见解析 【解析】(1) 若在 之间接一电压表,则电压表测量内电压,调节电阻箱使其阻值变小,电流变大,则内电压变大. (2)根据电阻定律有电池的内阻 (3)根据闭合电路欧姆定律有 ,解得 ,若以 作为横轴,则以 为纵轴,通过描点可作出如题 图乙所示的线性关系图像. 结合题图乙可知 ,解得 . (4)若考虑电流表内阻,则有 ,解得 ,根据图像纵轴截距有 ,解得该化学电池的电动势真实值 ,而测量值是 ,可知电动势 的测量值与真实值相比偏小. 学科网（北京）股份有限公司 $