第十二章 电能能量守恒定律 单元检测 -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检测同步练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．太阳能汽车利用太阳能给车载动力电池充电，再利用电能驱动，实现了节能减排。某辆太阳能汽车在水平路面上以的速度匀速行驶时，驱动电机的工作电压、电流。已知驱动电机能够将输入功率的转化为牵引汽车前进的机械功率。下列说法正确的是（     ） A．驱动电机的内阻为 B．驱动电机的内阻为0.5Ω C．汽车所受阻力为36N D．汽车所受阻力为 【答案】B 【详解】AB．根据   可得驱动电机的内阻为 ，故A错误，B正确； CD．由题意知，根据 可得汽车所受阻力为 ，故CD错误。 故选B。 2．追觅H20 Ultra旋锋版是追觅2024年4月推出的无线洗地机。以其智能水控技术、万向轮、探底躺平技术，解决毛发缠绕问题等优点，广受用户喜爱。已知其电池容量，额定工作电压，额定功率。则下列说法正确的是（    ） A．“”是能量的单位 B．洗地机正常工作时电能全部转化为热能 C．洗地机正常工作时的电流是 D．洗地机充满电后最长正常工作时间为 【答案】D 【详解】A．洗地机铭牌标注的“mA·h”是电池容量（时间与电流的乘积）的单位，而不是能量的单位，故A错误； B．洗地机正常工作时电能转化为热能和机械能，故B错误； C．洗地机正常工作时的电流约为，故C错误； D．电池充满电时储存的电能大约为 洗地机充满电后一次工作时间约为，故D正确； 故选D。 3．如图甲所示，Robot是一种智能机器人。图乙为其内部电动机的工作原理简图，线圈电阻为R的电动机直接接在电动势为E、内阻未知的直流电源两端。当电动机两端的电压为U，电流I为时，电动机恰好能正常工作，下列说法中正确的是（　　） A．电源的内阻为 B．电源的输出功率为 C．电动机消耗的总功率为 D．电动机的输出功率为UI 【答案】A 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律得 解得 故A正确； B．电源的输出功率为总功率与内阻热功率之差，即 故B错误； C．电动机消耗的总功率为电动机的电压与电流的乘积，即 故C错误； D．电动机的总功率等于热功率与输出功率之和，可知电动机的输出功率为 故D错误。 故选A。 4．某型号电动车使用“48V，0.48kW”电动机，由4个“12V，30A·h”内阻可忽略的电池串联起来供电，已知电动机的内阻为0.5Ω。下列说法正确的是（     ） A．四个电池充满电后储存的电能为1440J B．电动机正常工作时，输出的功率为480W C．电动机正常工作时，通过的电流为9.6A D．电动机正常工作时，电动机的热功率为50W 【答案】D 【详解】A．四个电池充满电后储存的总电能为，故A错误； B．电动机正常工作时额定输入功率为，电动机为非纯电阻用电器，输出功率，故B错误； C．电动机正常工作时，由得工作电流，故C错误； D．由焦耳定律，电动机的热功率，故D正确。 故选D。 5．我国某汽车公司采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”，可以在同样的空间内装入更多电池。某款车型装配了120块“刀片电池”。每块“刀片电池”的容量是 200 A·h，平均工作电压是3.2 V。该车型采用充电电压为600 V的快充充电桩时，充电效率为80%，充满电需要的时间为1 h。该车型每行驶 100 km 平均能耗是13 kW·h。则（　　） A．该车型充满电后续航里程是640 km B．该车型充满电后储存的电能是640 W·h C．单块电池充满电后储存的电荷量是200 C D．快充充电桩的平均充电电流是160 A 【答案】D 【详解】A．单块“刀片电池”储存的电能为 代入数据解得 整车电池储存的总电能为 解得 设满电后的续航里程为，根据平均能耗有 解得 与不符，故A错误； B．根据可得整车充满电后储存的电能为 是单块电池储存的电能，故B错误； C．单块电池的容量为，根据可得 解得，故C错误； D．设快充充电桩的平均充电电流为，根据充电效率有 解得 代入数据解得，故D正确。 故选D。 6．一手持风扇内安装有直流电动机，其线圈电阻为，额定电压为，额定电流为。将它与内电阻为的直流电源连接，电动机恰好正常工作，则（　　） A．电源的输出功率为 B．电源的总功率为 C．电动机消耗的热功率为 D．电动机输出的机械功率为 【答案】A 【详解】A．电源的输出功率为，故A正确； B．电源的总功率为，故B错误； C．电动机消耗的热功率为，C错误； D．电动机输出的机械功率为，故D错误。 故选A。 7．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 【答案】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。 二、多选题 8．如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定速率逆时针运行，现将一质量为1 kg的煤块轻轻放在传送带的A端，煤块的速度随时间变化的关系如图乙所示，2 s末煤块到达B端，取沿传送带向下为正方向，g取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则（     ） A．倾角θ＝37°，煤块与传送带间的动摩擦因数为0.4 B．2 s内煤块的机械能减少了24 J C．2 s内煤块与传送带因摩擦产生的内能为24 J D．由于传送该煤块，电动机多消耗的电能为40 J 【答案】BC 【详解】A．由图乙可知，内加速度，内加速度 0内摩擦力沿传送带向下，1内摩擦力沿传送带向上，由牛顿第二定律得， 两式相加、相减得， 所以，，故A错误； B．由图乙知时煤块与传送带共速，故传送带速度为，煤块在末的速度为，煤块沿传送带向下的位移为 重力势能变化量为 动能变化量为 所以 机械能减少，故B正确； C．内传送带和煤块的位移分别为， 内传送带和煤块的位移分别为， 相对滑动路程为， 滑动摩擦力大小为 故摩擦产生的内能为，故C正确； D．由能量守恒，电动机因煤块多输入的电能等于摩擦产生的内能与煤块机械能变化量之和，即，故D错误。 故选BC。 9．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电阻，重物质量，当将重物固定时，电压表的示数为，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为，不计摩擦，取，下列说法正确的是（     ） A．电动机内部线圈的电阻为 B．稳定匀速提升重物时，流过电动机的电流为1A C．重物匀速上升时的速度为1.5m/s D．匀速提升重物时电动机的输入功率是2W 【答案】CD 【详解】A．当将重物固定时，电压表的示数为5V，根据闭合电路欧姆定律有 代入题中数据有 解得 ，故A错误； B．稳定匀速提升重物时，电压表的示数为，流过电动机的电流为，故B错误； C．稳定匀速提升重物时，电动机输出功率 根据能量转化和守恒定律得 联立解得，故C正确； D．匀速提升重物时电动机的输入功率是，故D正确。 故选CD。 10．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻的图线。用该电源与电阻连接成闭合电路，由图像可知（     ） A．的阻值为 B．电源内阻为 C．改变R的阻值大小，可以使电源的输出功率达到2W D．电源的效率为50% 【答案】BD 【详解】A．由于电源的路端电压与电流的关系图线Ⅰ和电阻的图线Ⅱ都为直线，所以电阻的图线 Ⅱ 的斜率等于电阻的阻值， A错误； B．电源的路端电压与电流的关系图线 Ⅰ 的斜率的绝对值等于电源内阻， B正确； C．由直线Ⅰ可知该电源的电动势 改变的阻值大小，当时，该电源的输出功率达到最大，为 C错误； D．电源的路端电压与电流的关系图线和电阻的图线交点纵、横坐标的乘积表示电源的输出功率，电源的输出功率为 而电源的总功率 故该电源的效率 D正确； 故选BD。 三、实验题 11．甲同学在用电流表（内阻极小）和电压表（内阻很大）测量一节锂电池的电动势和内阻的实验中，实验电路如图甲所示，电路中定值电阻的阻值为。 请回答下列问题： (1)测得下列五组数据：根据数据在坐标图上画出图像。 (2)根据图像，求出该电池电动势________，内阻为________。（结果均保留位小数） (3)乙同学在用相同的电路和元件测量另一块电池时，在丙实验中多连接了一根导线，实现了电池电动势、内阻的测量和滑动变阻器量程的确定。由电压表的读数和电流表的读数画出图线如图丁所示。最大电压读数为，此时电流表示数为。 ①在图丙中补充完整电路图________，则由图丁可得滑动变阻器量程为________。 ②电源的电动势________，________。（结果均保留1位小数） 【答案】(1) (2) 2.8（） 1.0（） (3) 4.0 3.0 1.0 【详解】（1）先根据实验记录数据描点，然后连线，连线时尽量让直线通过更多的点，不在直线上的点均匀的分布在直线两侧，离直线太远的点舍去，作出图像如图所示 。 （2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有 由于图像中图线截距表示电源电动势，斜率大小表示等效内阻，则有，。 （3）[1]连接导线后，滑动变阻器的左右两部分电阻并联后串联在干路中，电压表的测量值等于滑动变阻器并联后的电压，电流表测量的电流，如图 ； [2]当电压表的读数为时，滑动变阻器两部分的电流相等，总电流为，滑动变阻器并联后的阻值为，滑动变阻器的量程为； [3][4]根据闭合电路欧姆定律有 代入一组数据可得 当电压表读数为时，滑动变阻器两部分电阻和电流分别为、和、，根据闭合电路欧姆定律有 代入数据可得 联立解得，。 12．小明要测量一个电源的电动势（3V左右）和内阻，找到如下器材： A．待测电源 B．电流表：量程，内阻约 C．电流表：量程，内阻约 D．电压表：量程，内阻约 E．电压表：量程，内阻约 F．定值电阻 G．滑动变阻器： H．开关，导线若干 (1)因电源的内阻较小，以下给出的甲、乙两种测量电路中，你认为较合理的是_________。（填“甲”或“乙”） (2)为减小测量误差，对于电流表和电压表选择正确的是（     ） A．B、D B．B、E C．C、D D．C、E (3)实验中测得的数据如表中所示，请在图丙的坐标纸中根据数据对应的点作出图像； 0.50 0.80 1.23 1.50 1.84 2.00 2.37 0.36 0.31 0.26 0.21 0.16 0.13 0.08 (4)根据所作的图像求出电源的电动势_________V，内阻_________，该实验测出的电动势比真实值_________（选“偏大”或“偏小”）。（结果均保留小数点后两位） (5)为直接通过测量电源的开路电压来测电源的电动势，该同学利用长为粗细均匀的电阻丝cd、刻度尺、灵敏电流计G和恒压源，设计了另一个实验方案，如图丁所示。先将一个输出电压恒为的恒压源接在电阻丝cd两端，再将待测电源接在ab两端，调节滑片P，使得灵敏电流计示数为0，此时用刻度尺测得滑片到c端的距离为，则待测电源的电动势为_________。（用题中所给的表示） 【答案】(1)乙 (2)A (3) (4) 偏小 (5) 【详解】（1）由于电源的内阻较小，电压表的示数变化不明显，将定值电阻串接入电源的内阻，作为等效内阻进行测量，故选乙。 （2）因为所测电源的电动势大约为3V，故电压表应选择D；回路中的最大电流大约为 再根据电表的选取原则，读数不能小于总量程的三分之一，则可知电流表应选择B。 故选A。 （3）作图使尽可能多的点落在直线上，如图所示 （4）[1][2]在图像中，图线与纵轴的交点表示电源的电动势，而通过该测量电路做出的图像的斜率的绝对值表示电源内阻与定值电阻大小之和，则通过读图可得电源的电动势为，因作图读数存在误差，故答案在均正确； 电源的内阻为 因作图读数存在误差，故答案在均正确。 [3]根据闭合电路的欧姆定律，由于电压表的分流作用，实际的干路电流要比测量值大，因此该实验测出的电动势要比真实值偏小。 （5）在该实验中，灵敏电流计示数为0，说明此刻滑片触头P到金属丝d端两点间的电势差与待测电源的电动势相同，此时可认为金属丝cP和Pd两部分串联，再根据串联分压原理可得待测电源的电动势为 四、解答题 13．如图所示的电路中，电源电动势E为36V，内阻r为，定值电阻的阻值为，定值电阻的阻值为。开关S闭合后，电动机M恰好正常工作。已知电动机M的额定电压U为12V，线圈电阻为。求： (1)通过和电动机M的电流； (2)电动机正常工作时产生的机械功率。 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）与电动机M并联，电动机M正常工作，故电动机M和两端电压相等，均为 干路电流 通过的电流 通过电动机M的电流 （2）电动机正常工作时内部线圈的功率 电动机的输入功率 则电动机正常工作时产生的机械功率 14．如图甲所示，电动势为、内阻为的电源与的定值电阻、滑动变阻器、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。当=10时滑动变阻器消耗的功率达到最大值0.4W；滑动变阻器接入阻值为4与时，消耗的功率相等。 (1)求电源的电动势E和内阻r； (2)求图乙中Rx的大小； (3)调节滑动变阻器，求该电源能够获得的最大输出功率。 【答案】(1)4V,4 (2)25 (3)0.96W 【详解】（1）当=10时，滑动变阻器消耗的功率达到最大值0.4W。滑动变阻器消耗的功率为 当时有最大功率，最大功率为 因此功率最大时满足 代入数据解得电源的内阻为 输出功率最大值满足 代入数据解得电源的电动势为 （2）对于等效电源，若两个不同外阻、对应的输出功率相等，可推导得 代入数据解得 （3）当外电路电阻与内阻相等时，电源输出功率最大，本题中定值电阻的阻值已经大于内阻的阻值，故滑动变阻器的阻值为零时，电源的输出功率最大，最大功率为 【点睛】 15．如图所示，三个定值电阻的阻值分别为、、，直流电源的内阻，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为，板长为。质量为、带电量为的小球以初速度沿水平方向从电容器下板左侧边缘点进入电容器，恰好从电容器上板右侧边缘离开电容器，此过程中，小球未与极板发生碰撞，重力加速度大小为，忽略空气阻力。求： (1)小球的电性及两极板间电场的电场强度的大小E； (2)电源的电动势； (3)在图中虚线的右侧设计一匀强电场，使小球离开电容器后沿直线运动，求电场强度的最小值。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）对小球在两极板间运动过程，因小球向上极板偏转，其所受电场力竖直向上，而板内电场方向竖直向下，故小球带负电，设运动时间为，水平方向小球做匀速直线运动，满足   竖直方向小球做初速度为零的匀加速直线运动，满足 由牛顿第二定律 联立得 （2）两极板电压满足 由闭合电路欧姆定律，干路中的电流 上的电压满足 联立解得 （3）小球射出偏转电场时，设小球速度方向与水平方向夹角为，满足 解得 要使小球做直线运动，当小球所受电场力与小球重力在垂直小球速度方向的分力相等时，电场力最小，电场强度最小，可得 解得 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章电能能量守恒定律单元检测同步练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．太阳能汽车利用太阳能给车载动力电池充电，再利用电能驱动，实现了节能减排。某辆太阳能汽车在水平路面上以的速度匀速行驶时，驱动电机的工作电压、电流。已知驱动电机能够将输入功率的转化为牵引汽车前进的机械功率。下列说法正确的是（     ） A．驱动电机的内阻为 B．驱动电机的内阻为0.5Ω C．汽车所受阻力为36N D．汽车所受阻力为 2．追觅H20 Ultra旋锋版是追觅2024年4月推出的无线洗地机。以其智能水控技术、万向轮、探底躺平技术，解决毛发缠绕问题等优点，广受用户喜爱。已知其电池容量，额定工作电压，额定功率。则下列说法正确的是（    ） A．“”是能量的单位 B．洗地机正常工作时电能全部转化为热能 C．洗地机正常工作时的电流是 D．洗地机充满电后最长正常工作时间为 3．如图甲所示，Robot是一种智能机器人。图乙为其内部电动机的工作原理简图，线圈电阻为R的电动机直接接在电动势为E、内阻未知的直流电源两端。当电动机两端的电压为U，电流I为时，电动机恰好能正常工作，下列说法中正确的是（　　） A．电源的内阻为 B．电源的输出功率为 C．电动机消耗的总功率为 D．电动机的输出功率为UI 4．某型号电动车使用“48V，0.48kW”电动机，由4个“12V，30A·h”内阻可忽略的电池串联起来供电，已知电动机的内阻为0.5Ω。下列说法正确的是（     ） A．四个电池充满电后储存的电能为1440J B．电动机正常工作时，输出的功率为480W C．电动机正常工作时，通过的电流为9.6A D．电动机正常工作时，电动机的热功率为50W 5．我国某汽车公司采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”，可以在同样的空间内装入更多电池。某款车型装配了120块“刀片电池”。每块“刀片电池”的容量是 200 A·h，平均工作电压是3.2 V。该车型采用充电电压为600 V的快充充电桩时，充电效率为80%，充满电需要的时间为1 h。该车型每行驶 100 km 平均能耗是13 kW·h。则（　　） A．该车型充满电后续航里程是640 km B．该车型充满电后储存的电能是640 W·h C．单块电池充满电后储存的电荷量是200 C D．快充充电桩的平均充电电流是160 A 6．一手持风扇内安装有直流电动机，其线圈电阻为，额定电压为，额定电流为。将它与内电阻为的直流电源连接，电动机恰好正常工作，则（　　） A．电源的输出功率为 B．电源的总功率为 C．电动机消耗的热功率为 D．电动机输出的机械功率为 7．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 二、多选题 8．如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定速率逆时针运行，现将一质量为1 kg的煤块轻轻放在传送带的A端，煤块的速度随时间变化的关系如图乙所示，2 s末煤块到达B端，取沿传送带向下为正方向，g取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则（     ） A．倾角θ＝37°，煤块与传送带间的动摩擦因数为0.4 B．2 s内煤块的机械能减少了24 J C．2 s内煤块与传送带因摩擦产生的内能为24 J D．由于传送该煤块，电动机多消耗的电能为40 J 9．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电阻，重物质量，当将重物固定时，电压表的示数为，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为，不计摩擦，取，下列说法正确的是（     ） A．电动机内部线圈的电阻为 B．稳定匀速提升重物时，流过电动机的电流为1A C．重物匀速上升时的速度为1.5m/s D．匀速提升重物时电动机的输入功率是2W 10．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻的图线。用该电源与电阻连接成闭合电路，由图像可知（     ） A．的阻值为 B．电源内阻为 C．改变R的阻值大小，可以使电源的输出功率达到2W D．电源的效率为50% 三、实验题 11．甲同学在用电流表（内阻极小）和电压表（内阻很大）测量一节锂电池的电动势和内阻的实验中，实验电路如图甲所示，电路中定值电阻的阻值为。 请回答下列问题： (1)测得下列五组数据：根据数据在坐标图上画出图像。 (2)根据图像，求出该电池电动势________，内阻为________。（结果均保留位小数） (3)乙同学在用相同的电路和元件测量另一块电池时，在丙实验中多连接了一根导线，实现了电池电动势、内阻的测量和滑动变阻器量程的确定。由电压表的读数和电流表的读数画出图线如图丁所示。最大电压读数为，此时电流表示数为。 ①在图丙中补充完整电路图________，则由图丁可得滑动变阻器量程为________。 ②电源的电动势________，________。（结果均保留1位小数） 12．小明要测量一个电源的电动势（3V左右）和内阻，找到如下器材： A．待测电源 B．电流表：量程，内阻约 C．电流表：量程，内阻约 D．电压表：量程，内阻约 E．电压表：量程，内阻约 F．定值电阻 G．滑动变阻器： H．开关，导线若干 (1)因电源的内阻较小，以下给出的甲、乙两种测量电路中，你认为较合理的是_________。（填“甲”或“乙”） (2)为减小测量误差，对于电流表和电压表选择正确的是（     ） A．B、D B．B、E C．C、D D．C、E (3)实验中测得的数据如表中所示，请在图丙的坐标纸中根据数据对应的点作出图像； 0.50 0.80 1.23 1.50 1.84 2.00 2.37 0.36 0.31 0.26 0.21 0.16 0.13 0.08 (4)根据所作的图像求出电源的电动势_________V，内阻_________，该实验测出的电动势比真实值_________（选“偏大”或“偏小”）。（结果均保留小数点后两位） (5)为直接通过测量电源的开路电压来测电源的电动势，该同学利用长为粗细均匀的电阻丝cd、刻度尺、灵敏电流计G和恒压源，设计了另一个实验方案，如图丁所示。先将一个输出电压恒为的恒压源接在电阻丝cd两端，再将待测电源接在ab两端，调节滑片P，使得灵敏电流计示数为0，此时用刻度尺测得滑片到c端的距离为，则待测电源的电动势为_________。（用题中所给的表示） 四、解答题 13．如图所示的电路中，电源电动势E为36V，内阻r为，定值电阻的阻值为，定值电阻的阻值为。开关S闭合后，电动机M恰好正常工作。已知电动机M的额定电压U为12V，线圈电阻为。求： (1)通过和电动机M的电流； (2)电动机正常工作时产生的机械功率。 14．如图甲所示，电动势为、内阻为的电源与的定值电阻、滑动变阻器、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。当=10时滑动变阻器消耗的功率达到最大值0.4W；滑动变阻器接入阻值为4与时，消耗的功率相等。 (1)求电源的电动势E和内阻r； (2)求图乙中Rx的大小； (3)调节滑动变阻器，求该电源能够获得的最大输出功率。 15．如图所示，三个定值电阻的阻值分别为、、，直流电源的内阻，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为，板长为。质量为、带电量为的小球以初速度沿水平方向从电容器下板左侧边缘点进入电容器，恰好从电容器上板右侧边缘离开电容器，此过程中，小球未与极板发生碰撞，重力加速度大小为，忽略空气阻力。求： (1)小球的电性及两极板间电场的电场强度的大小E； (2)电源的电动势； (3)在图中虚线的右侧设计一匀强电场，使小球离开电容器后沿直线运动，求电场强度的最小值。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $