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

第十二章 电能 能量守恒定律 单元测试卷-物理人教版 必修三 本卷满分100分，考试时间75分钟。 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．某款智能儿童玩具采用直流无刷电机驱动。在某次性能测试中，保持电机两端电压恒为U，正常转动时流过的电流为I。已知该电机内部线圈的直流电阻为R，忽略电机内部摩擦损耗。下列说法正确的是（　　） A．电机的输入功率为 B．电机的输出功率为 C．电机的发热功率为UI D．若电机被卡死停止转动，流过电机的电流将大于I 2．电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机M线圈的电阻相同。开关闭合后，电动机M正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为和；经过时间t，电流通过电阻R做功为，产生的热量为；电流通过电动机M做功为，产生的热量为，则有（     ） A． B． C． D． 3．如图所示电路里，r是电源内阻，，是外电阻，如果，，分别表示电阻r，，上消耗的电功率，当时，则为（　　） A． B． C． D． 4．如图甲所示，电源电压保持不变，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，滑动变阻器的规格为“50Ω，0.5A”。闭合开关S后，调节滑动变阻器的滑片P，测得多组数据。用测得的数据绘制了电流与滑动变阻器阻值的变化关系图（如图乙所示）。在保证电路安全的情况下，下列计算结果中正确的是（     ） A．电源电压为12V B． 的阻值为15Ω C．滑动变阻器的阻值变化范围是10Ω~50Ω D．滑动变阻器的最大功率为0.9W 5．如图所示，直线A为某电源的图线，曲线B为某小灯泡L的图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时灯泡L恰能正常发光，则下列说法中正确的是（　　） A．灯泡L的额定功率为2W B．此时灯泡L的电阻大于1Ω C．此时电源内阻的热功率为4W D．若将灯泡L换成阻值恒为0.5Ω的纯电阻，电源的效率将降低 6．如图是某实验小组设计的天然气泄漏报警器的简化电路图，电源电压为6 V，定值电阻的阻值为，天然气气敏电阻R的阻值随空气中天然气浓度增大而增大，当电压表示数超过4 V时报警器报警。闭合开关S，下列说法正确的是（     ） A．天然气浓度增大，电压表示数减小 B．天然气浓度增大，电路中的电流增大 C．当电压表示数为4 V时，电阻R为 D．当电阻R为时，电路中的电流为0.04 A 7．如图，电源电动势为E、内阻为r，为定值电阻，电容器的电容为C，现将滑动变阻器的滑片由最上端缓慢地向下滑动，电压表示数变化量的绝对值分别为、，下列说法正确的是（     ） A．、、A的示数均减小 B．、、A的示数均增大 C．电容器增加的电荷量为 D．两端电压增大 8．黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻和一个直流电源。测得接线柱之间的电压，，。符合上述测量结果的可能接法是（     ） A．电源接在1、2之间，接在1、4之间 B．电源接在1、3之间，接在1、4之间 C．电源接在1、4之间，接在1、3之间 D．电源接在1、4之间，接在1、4之间 二、多选题 9．甲、乙两电路图分别是滑动变阻器的两种连接方式。P是滑动变阻器的滑片，、是滑动变阻器的两端，是待测电阻，下列说法正确的是（     ） A．乙电路中的滑动变阻器只有两个接线柱连入电路 B．在闭合开关前，甲图中滑片P应置于端 C．甲、乙两图中待测电阻上的电压都不能调到零 D．要求上电压和电流调节范围比较大时，选择图乙电路连接 10．在如图甲所示的电路中，已知电源电动势E＝6V，内阻r＝2Ω，定值电阻R＝4Ω，滑动变阻器最大值为20Ω。图乙是滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值的关系图像，通过以上条件，求出下列各物理量正确的是（　　） A．图乙中滑动变阻器的最大功率W B．图乙中电阻 C．电源内阻的最大发热功率W D．电源的最大效率 三、实验题 11．为了测量由两节干电池组成的电池组的电动势和内电阻，某同学设计了如图甲所示的实验电路，其中R为电阻箱，为保护电阻。 (1)断开开关S，调整电阻箱的阻值，再闭合开关S，读取并记录电压表的示数及电阻箱接入电路的阻值。多次重复上述操作，可得到多组电压值U及电阻值R，并以为纵坐标，以为横坐标，画出的关系图线（该图线为一直线），如图乙所示。由图线可求得电池组的电动势_______V，内阻_______。（保留2位有效数字） (2)实验中测得的电动势比真实值偏_______（填“大”或“小”），引起该实验系统误差的主要原因是_____________________。 12．教室里多媒体的遥控器失灵了，电教员怀疑是遥控器里的电池老化造成的。他取出遥控器里的干电池，设计了一个测量电池电动势和内阻的电路图（如图）。图中R1和R2是定值电阻（阻值未知），A1和A2是电流表，R3和R4是电阻箱，G是灵敏电流计，S是开关。他和同学一起备好器材（所有器材均符合实验安全和测量精度要求），完成了如下操作： （1）按照电路图连接好电路，闭合开关S，反复调节电阻箱R3、R4的阻值，直到灵敏电流表G的示数为零。读出此时电阻箱连入电路的阻值（分别记为R3和R4）、电流表的示数（分别记为I1和I2）。 （2）断开开关S，适当调节某个电阻箱的阻值，再次闭合开关S，调节另一个电阻箱的阻值，直至灵敏电流表G的示数再次为零，记录此时电阻箱连入电路的阻值和各电流表的示数。 （3）重复（2）的步骤，记录多组电阻箱连入电路的阻值和各电流表对应的示数。 （4）以I1+I2为横轴，以________为纵轴，作出线性图像如图所示，由图像可得所测电池的电动势为________，内阻为________。 （5）本实验________（选填“需要”或“不需要”）知道R1和R2的阻值，实验________（选填“存在”或“不存在”）系统误差。 四、解答题 13．将三个电阻R1=R2=R3=R连接成如图所示的电路，电压表和电流表均为理想电表，导线电阻不计，电路两端总电压恒为9V，此时电流表示数为1.0A。 (1)求电阻的阻值和电压表示数； (2)将电压表和电流表位置互换，已知电表均未超过量程，求R3的功率。 14．日常应用电动机提升物体来研究微型电动机的性能。如图所示是采用的原理电路，初始时使电动机停止转动时，此时电压表和电流表的示数分别为和。重新调整后，滑动变阻器也能按照工作要求进行调节，使电动机恢复正常运转，电动机的输出功率全部转化为机械功率，稳定工作后电动机能拉着原来静止重物匀速上升，速度大小为，此时电压表和电流表的示数分别为和，取。求： (1)电动机的内电阻； (2)电动机的输出功率； (3)重物的质量。 15．如图是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图，利用电信号来显示物体的质量，托盘与电阻可忽略的弹簧相连，弹簧的质量不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表的示数为零。已知滑动变阻器总长度L＝20cm，最大阻值R＝20Ω，限流电阻阻值为R0＝9Ω，电源电动势E＝9V，内阻为r＝1Ω，g取10m/s2，弹簧的劲度系数k＝10N/m（弹簧始终在弹性限度内），不计一切阻力。求： (1)电压表的最大示数Um及对应能测量的最大质量； (2)物体质量为多少时滑动变阻器上消耗的功率最大； (3)电压表示数U与所称物体质量m的关系式。 《第十二章 电能 能量守恒定律 单元测试卷-物理人教版 必修三》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D C D D C C A BD AB 1．D 【详解】A．电机的输入功率应为，A错误； B．电机的输出功率应为，B错误； C．电机的发热功率应为，C错误； D．电机正常工作时，，即 电机被卡死时，可看作纯电阻，电流为，可得，D正确。故选D。 2．D 【详解】串联电路，电流相同，设开关闭合后，电路中电流为I，对于电阻R，由欧姆定律得，对于电动机M，，则。 根据公式W＝UIt可得。根据焦耳定律得，则。故选D。 3．C 【详解】、并联，则有可得 令，则，则，， 联立可得。故选C。 4．D 【详解】AB．由图甲可知，定值电阻和滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测变阻器两端的电压；由图乙可知，当滑动变阻器的阻值为时，此时电路中的电流，则两端的电压可表示为此时变阻器两端的电压为 由串联电路的电压规律可得，电源电压 同理，当滑动变阻器的阻值为时，此时电路中的电流 则两端的电压可表示为此时变阻器两端的电压为 由串联电路的电压规律可得，电源电压联立得，，故AB错误； C．当电路中的电流最大时，滑动变阻器的阻值最小，因电流表的最大测量值为0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A，所以电路中的最大电流为 此时两端的电压为此时滑动变阻器两端的电压为 则滑动变阻器的最小阻值为 滑动变阻器的阻值越大，电路中的电流越小，电路越安全，因此滑动变阻器的阻值变化范围为2Ω~50Ω，故C错误； D．滑动变阻器消耗的电功率 根据基本不等式可得 当且仅当时，即时，等号成立，此时滑动变阻器消耗的电功率最大为，故D正确。故选D。 5．D 【详解】A．由图像交点可知，灯泡L的额定电压为2V，额定功率为，故A错误； BC．根据闭合电路欧姆定律可得 可得此电源的电动势为，内阻为 此时灯泡L的电阻为 此时电源内阻的热功率为，故BC错误； D．电源的效率为 可知外接电阻R减小，电源效率降低，故D正确。故选D。 6．C 【详解】AB．由电路图可知，定值电阻与天然气气敏电阻串联，电压表测两端的电压， 当天然气浓度增大时，气敏电阻的阻值变大，电路中的总电阻变大， 由可知，电路中的电流变小； 根据串联电路的分压原理可知，气敏电阻的阻值变大，两端电压增大，AB错误； C．由可知通过定值电阻的电流 串联电路电流处处相等，气敏电阻两端的电流，解得，C正确； D．当电阻时，电路中的电流为，D错误；故选C。 7．C 【详解】AB．测路端电压，测两端电压，电流表测干路电流，电容器两端电压等于两端电压。滑片向下滑动，增大，电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知干路电流减小，故示数减小；两端电压减小，内阻分压减小，路端电压增大，故示数增大；由得，因增大而减小，故增大，示数增大，故AB均错误； C．电容器与并联，其两端电压等于，因增大，电容器充电，增加的电荷量，故C正确； D．两端电压减小，故D错误。故选C。 8．A 【详解】依题意，有，， 联立得 在外电路中电流从高电势处流向低电势处，所以电源接在1、2之间，此时必须连接1、4，这样和才不会为零，连接方式如图所示。 故选A。 9．BD 【详解】A．乙图中滑动变阻器是分压接法，电路实质是负载与变阻器的部分电阻并联，然后与另一部分串联，需要接三个接线柱，故A错误； B．甲图中，为保护负载，电路接通前滑片P应置于端，使电路接通时总电阻最大，故B正确； C．乙图中，当滑片P置于端时，负载被短路，两端电压为零，故C错误； D．甲图的滑动变阻器是限流接法，电压和电流调节范围小，乙图的滑动变阻器是分压接法，电压和电流的调节范围更大，因此，当要求上电压和电流调节范围比较大时，应选择图乙电路，故D正确。选BD。 10．AB 【详解】A．把定值电阻R和电源内阻r合并为等效内阻， 根据电源输出功率规律，当外电阻等于等效内阻时，输出功率最大。因此滑动变阻器最大功率为，故A正确； B．由图乙可知滑动变阻器的阻值为时与阻值为时消耗的功率相等，则有解得，故B正确； C．内阻发热功率，总电流，越小电流越大，内阻发热功率越大。 当时功率最大， ，故C错误； D．电源效率，越大，效率越高。当取最大值时，故D错误。故选AB。 11．(1) 2.9 1.2 (2) 小 电压表的分流 【详解】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律得变换得 因此图像的纵轴截距得 图乙中直线的斜率解得 （2）[1][2]本实验中电压表并非理想电表，存在分流：推导公式时默认流过R的电流就是电路总电流，但实际总电流是电阻箱的电流与电压表的电流之和。 当考虑电压表内阻Rv时，等效的外电路是R与Rv并联，因此测量值小于真实值，误差来源为电压表的分流作用。 12． a 不需要 不存在 【详解】[1][2][3]根据闭合电路欧姆定律可得 当灵敏电流表G的示数为零时，有联立可得 由此可知，应以I1+I2为横轴，以为纵轴，作出倾斜直线，结合图线可得， [4][5]由以上分析可知，本实验不需要知道R1和R2的阻值，且不存在系统误差。 13．(1)，6V (2)27W 【详解】（1）理想电流表短路，理想电压表开路，因此与并联，再与串联。，并联总电阻 ，总电阻 、电阻相等、电压相等，因此电流相等 ，电流表测的就是其中一条支路的电流，由题知 ，干路总电流 总电压解得 电压表测两端电压，因此电压表示数 （2）电表互换后，电路结构变为与串联，再与并联在总电压两端， 两端电压等于总电压 因此的功率 14．(1) (2) (3) 【详解】（1）电动机不转时，电动机作为纯电阻，故电动机的内电阻 （2）正常工作时，电动机总功率 电动机热功率为电动机输出功率为 （3）根据机械功率可知联立解得 15．(1)； (2) (3)（，以千克为单位） 【详解】（1）当滑动变阻器接入电路的电阻达到最大值时，电压表示数最大。此时电路总电阻为 由闭合电路欧姆定律得 电压表的最大示数为 此时弹簧形变量为，由胡克定律得解得 （2）设滑动变阻器接入电路的电阻为，其消耗的功率为 由基本不等式可知，当且仅当时，滑动变阻器消耗的功率最大。由电阻与长度成正比得由胡克定律得 （3）物体平衡时，且滑动变阻器接入电路的电阻与形变量成正比，有所以 当以千克为单位时，代入数据得 由闭合电路欧姆定律得电压表示数为 代入数据得由，得，其中以千克为单位。 答案第1页（共2页） 第1页 学科网（北京）股份有限公司 $