第十二章 电能 能量守恒定律 章末过关训练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

人教版 必修第三册 第十二章电能能量守恒定律 章末过关训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．灯泡和定值电阻接在如图甲所示的电路中，两者的关系图像如图乙所示，下列说法中正确的是（     ） A．图乙中曲线表示电阻的关系图像 B．当电流表示数为0.4 A时，电源电压为4 V C．当电源电压为6 V时，小灯泡的实际功率为3.6 W D．如果将小灯泡和电阻串联接在电压为的电源两端，电路消耗的总功率为 【答案】B 【详解】A．图乙中斜率，B直线表示定值电阻的关系图像，故A错误； B．图甲中灯泡和定值电阻并联，把竖线从开始向左平移，当时，两支路中的电流之和刚好为0.4A，即 故B正确； C．当电源电压为6 V时，小灯泡的实际功率为，故C错误； D．如果将小灯泡和电阻串联接在电压为的电源两端，因串联电路电流相等，同时两者电压之和为，从开始向下移，由图乙知 ，故D错误。 故选B。 2．如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（     ） A．手机电池产生的焦耳热为 B．手机的输入功率为UI C．充电宝产生的热功率为Ir D．手机电池储存的化学能为UI 【答案】B 【详解】A．手机为非纯电阻电路，不能用计算产生的焦耳热，故A错误； B．手机的输入功率等于充电宝的输出功率，为，故B正确； C．充电宝的输出电流为I，但其内阻未知，故无法计算充电宝产生的热功率，故C错误； D．充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为，故D错误。 故选B。 3．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。 4．如图所示的U﹣I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U﹣I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（     ） A．电源电动势为3.0V，内阻为0.5Ω B．电源的效率为60% C．R消耗的功率1.5W D．电源消耗的总功率为2.5W 【答案】C 【详解】A．根据闭合电路的欧姆定律，电源的路端电压满足 直线Ⅰ是电源的图线，纵轴截距对应电流为0（开路状态），此时路端电压等于电源电动势，得 图线斜率的绝对值等于电源内阻，得，故A错误； B．两图线的交点是电源直接接电阻R的实际工作点：此时电路电流，R两端电压（路端电压） 电源效率，故B错误； C．R消耗的功率为输出功率，故C正确； D．电源消耗的总功率，故D错误。 故选C。 5．如图所示，直线A为电源的图线，直线B和C分别为电阻和的图线，用该电源分别与、组成闭合电路时，电源的输出功率分别为、，电源的效率分别为、，则（　　） A．R1R2 B． C． D． 【答案】B 【详解】A．由直线B可知 由直线C可知 则，故A错误； B．直线B和C与直线A的交点的坐标的乘积表示电源的输出功率，则， 所以，故B正确； CD．电源的图线的纵截距表示电源的电动势，则 电源的效率， 所以，故CD错误。 故选B。 6．如图所示是流过一个小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图，不考虑灯丝体积的变化，则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定，下列说法中正确的是（     ） A．图中M点切线斜率的倒数即为小灯泡电压为4V时的阻值 B．当小灯泡两端的电压为1V时，其灯丝阻值为 C．把小灯泡接到电动势为5V，内阻为的电源上，通过小灯泡的电流为 D．把小灯泡接到电动势为5V，内阻为的电源上时，电源的效率约为 【答案】D 【详解】A．根据电阻的定义式可知，图线上每一点与原点连线即割线的斜率表示小灯泡电阻的倒数，故A错误； B．由图可知，当小灯泡两端电压为1V 时，电流大小为，故其阻值大小为，故B错误； CD．在图上作出电源的图线，如图蓝线所示 电源的图线与灯泡的图线的交点表示该小灯泡连接该电源上时的路端电压和电流，由交点坐标可知，把小灯泡接到电动势为5V，内阻为的电源上时，路端电压约为，电流约为 则电源的效率约为，故C错误，D正确。 故选D。 7．如图所示，直线为某电源的图线，曲线为某元件的图线的一部分，虚线为过交点的切线交于纵轴0.5A处，用该电源和元件串联起来组成闭合电路，下列说法正确的是（　　） A．此时导体的电阻为 B．电源的输出效率为50% C．随着电压增大，元件电阻不断减小 D．若用该电源和两个该元件串联，电流变为0.5A 【答案】B 【详解】A．此时导体的电阻为 故A 错误； B．由图可知，电源的电动势和内阻， 故电源的输出效率为 故B正确； C．图像与原点连接的斜率表示元件电阻的倒数，由图可知，随着电压增大，元件电阻不断增大，故C错误； D．若用该电源和两个该元件串联，则可看成将电源分成电动势为，内阻为的两个新电源分别为元件供电，新电源的图像如图 由图可知，若用该电源和两个该元件串联，电流大于0.5A，故D错误。 故选B。 二、多选题 8．图1为某同学设计的可调亮度台灯的电路图。电源E的电动势为6 V，内阻为1 Ω，灯泡L和三个电阻的阻值均为R。闭合，当处于图1所示断开状态时，测得L两端电压为1.80 V，再将接a或b，测量L两端电压。若L阻值视为不变，则（     ） A．R为3 Ω B．图2示数为接a时L两端电压 C．图2示数为接b时L两端电压 D．接b时外电路的电功率约为3.74 W 【答案】AC 【详解】A．当闭合、断开时，电路总结构为：灯泡L与右侧两个串联的电阻串联，再和电源内阻串联，总电阻为： 已知灯泡两端电压，由欧姆定律得总电流 结合闭合电路欧姆定律 代入得，故A正确； BC．接时：并联部分为两个阻值为的电阻并联，并联总电阻 电路总电阻 总电流 灯泡两端电压： 接时：仅有灯泡和一个电阻串联接入电源，电路总电阻 总电流 灯泡两端电压： 观察图2电压表示数约为2.57V，显然接b，故B错误，C正确； D．接时，外电路电功率： ，故D错误。 故选 AC。 9．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。 10．如图电路中的电表V、、、A均为理想电表，其示数分别为U、、、I，其示数的变化量分别为、、、。电源电动势为E、内阻r，定值电阻阻值为，，滑动变阻器的最大电阻大于。当滑动变阻器从最左端向最右端滑动时，下列选项正确的是（     ） A．滑动变阻器的功率先增大后减小 B．电源的输出功率先增大后减小 C．，， D．、、 【答案】AC 【详解】AB．设滑动变阻器接入电路的阻值为，由闭合电路欧姆定律得 因此滑动变阻器的功率为 把看作电源对的等效内阻。根据电源最大输出功率条件，负载电阻等于等效内阻时负载功率最大，即时最大。滑片从最左端向最右端移动时，由小于逐渐增大到大于，所以先增大后减小。电源的输出功率为 令外电阻，同一最大功率条件表明在时最大。由于大于，本题始终有，且随增大而增大，所以始终减小，故A正确，B错误； CD．理想电压表V、和分别测量路端电压、两端电压和两端电压。由闭合电路欧姆定律和欧姆定律得， 进而有 题中变化量表示示数改变的大小，对滑片移动前后的两个状态作差，分别有，和 瞬时示数满足，和，故C正确，D错误。 故选AC。 三、实验题 11．图a为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位分别为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡。 (1)图a中的A端与________（选填“红”或“黑”）色表笔相连接。 (2)关于R6的使用，下列说法正确的是________（填正确答案标号）。 A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 (3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝__________Ω。 (4)某次测量时该多用电表指针位置如图b所示。若此时B端是与“1”连接的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”连接的，则读数为________；若此时B端是与“5”连接的，则读数为________。（结果均保留三位有效数字） (5)用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极，选用×100挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转。选用________挡（选填“×10”或“×1 k”）重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现指针偏转，此时与多用电表红色表笔相连的是二极管________（选填“正极”或“负极”）。 【答案】(1)黑 (2)B (3) 160 880 (4) 1.47mA/1.48mA/1.46mA 1.10kΩ 2.94V/2.95V/2.93V (5) ×1k 负极 【详解】（1）当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接。 （2）A．在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，故A错误； B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，故B正确； C．使用电流挡时，电阻不在闭合电路中，调节无效，故C错误； 故选B。 （3）[1]当B端与“2”连接时，表头与、组成的串联电路并联，此时为量程1mA的电流挡，当表头满偏时，由并联分流规律可得 则。 [2]当B端与“4”连接时，表头与、组成的串联电路并联后再与串联，此时为量程1V的电压挡，表头与、组成的串联电路并联总电阻为 当表头满偏时，表头两端电压为 则两端电压为 由串联分压规律可得的电阻为。 （4）[1]若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为，分度值为，则读数为。 [2]若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为。 [3]若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为，分度值为，则读数为。 （5）[1]变换表笔与二极管两极的连接方式，指针均不偏转，说明被测电阻较大，欧姆挡所选挡位倍率偏小，所以应换倍率较大的“×1k”挡重新测试。 [2]重新测试时，更换二极管极性后，指针才偏转，则这时测二极管正向电阻，根据多用电表中电流“红进黑出”原则，以及二极管的单向导电性，可知此时与红色表笔相连的是二极管负极。 12．白水苹果以肉美色艳、酸甜适中、香脆可口而驰名中外。如图甲所示，某同学将铜片和锌片插入白水苹果中制成一个“水果电池”，现通过实验测量“水果电池”的电动势E和内阻r。 (1)该同学设计的实验电路图如图乙所示，正确选择实验器材连接电路，实验时多次调节滑动变阻器滑片的位置，根据记录的电压表示数U与电流表示数I的多组数据，作出图像，如图丙所示。若忽略电表内阻对实验的影响，该“水果电池”的电动势___________V，内阻___________。 (2)若电表内阻对实验的影响不可忽略，则从实验原理来看，本实验中电动势E的测量值___________真实值，内阻r的测量值___________真实值。（均选填“大于”“小于”或“等于”） 【答案】(1) 0.95 1500 (2) 等于 大于 【详解】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有 整理可得 所以图像的纵轴截距等于电动势，故 图像的斜率绝对值等于内阻，故 （2）[1]根据可得，当时，故电动势的测量值与电流表的内阻无关，电动势的测量值等于电动势的真实值。 [2]根据可得， 联立解得，内阻的测量值，故内阻的测量值大于内阻的真实值。 四、解答题 13．某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源电压为120V，当电动机以恒定的速度向上提升重物时，电动机线圈的发热功率是150W，电流I=5A。g取．则 (1)电动机线圈的电阻R等于多少？ (2)若电动机因故障不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率又为多大？ (3)保持电源电压不变，求该电动机的最大输出机械功率，以及提升该重物对应的最大提升速度。 【答案】(1) (2)20A，2400W (3)600W， 【详解】（1）由能量关系 故 （2）电动机转动时为非纯电阻，此时或，当因故障停止转动后，电动机转化为纯电阻，此时电流增大了，或，故此时电流 电动机消耗的电功率为 （3）由，得 因为电动机线圈电阻，电源电压，均为定值，调节输入电动机线圈的电流I，可有最大值，因此对上式进行配方，有 当时，有最大值，即时，电动机获得的最大机械功率 由，得重物的最大提升速度 14．某工作电路如图甲所示，为一电动机，当滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端的过程中，两电压表、的示数随电流表的示数变化情况如图乙所示。当流经电动机的电流小于时，电动机不转动，此时电路可视为纯电阻电路。所有电表均视为理想电表。求： (1)滑动变阻器的最大阻值； (2)电源的电动势和内阻； (3)滑动变阻器的触头在最左端时，电动机的输出功率。 【答案】(1) (2)3.6V； (3)0.54W 【详解】（1）电流最小时，变阻器接入电路电阻最大，根据欧姆定律可得 （2）根据电压随电流的变化图像可知，下边为图像，上边为图像，在图像中，根据 可知斜率的绝对值表示内电阻，因此内电阻大小为 当回路电流为时，路端电压为，此时内电压 因此电路中电源电动势 （3）电流表读数在以下时，电动机没有发生转动，因此电机内阻 当滑动变阻器的触头在左端时，则有 电机产热的功率 因此电动机的输出功率 15．如图所示电路，电源电动势、内阻，电动机线圈内阻，灯泡的灯丝电阻，定值电阻。闭合开关，电动机正常工作，通过电源的电流。不考虑温度对灯丝电阻的影响，求： (1)流过灯丝的电流； (2)电动机的输出功率。 【答案】(1)2A (2)192W 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律得，路端电压 根据欧姆定律得，流过灯丝电流 （2）流过电动机电流 电动机总功率 电动机发热功率 电动机输出功率 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 $ 人教版 必修第三册 第十二章电能能量守恒定律 章末过关训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．灯泡和定值电阻接在如图甲所示的电路中，两者的关系图像如图乙所示，下列说法中正确的是（     ） A．图乙中曲线表示电阻的关系图像 B．当电流表示数为0.4 A时，电源电压为4 V C．当电源电压为6 V时，小灯泡的实际功率为3.6 W D．如果将小灯泡和电阻串联接在电压为的电源两端，电路消耗的总功率为 2．如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（     ） A．手机电池产生的焦耳热为 B．手机的输入功率为UI C．充电宝产生的热功率为Ir D．手机电池储存的化学能为UI 3．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 4．如图所示的U﹣I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U﹣I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（     ） A．电源电动势为3.0V，内阻为0.5Ω B．电源的效率为60% C．R消耗的功率1.5W D．电源消耗的总功率为2.5W 5．如图所示，直线A为电源的图线，直线B和C分别为电阻和的图线，用该电源分别与、组成闭合电路时，电源的输出功率分别为、，电源的效率分别为、，则（　　） A．R1R2 B． C． D． 6．如图所示是流过一个小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图，不考虑灯丝体积的变化，则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定，下列说法中正确的是（     ） A．图中M点切线斜率的倒数即为小灯泡电压为4V时的阻值 B．当小灯泡两端的电压为1V时，其灯丝阻值为 C．把小灯泡接到电动势为5V，内阻为的电源上，通过小灯泡的电流为 D．把小灯泡接到电动势为5V，内阻为的电源上时，电源的效率约为 7．如图所示，直线为某电源的图线，曲线为某元件的图线的一部分，虚线为过交点的切线交于纵轴0.5A处，用该电源和元件串联起来组成闭合电路，下列说法正确的是（　　） A．此时导体的电阻为 B．电源的输出效率为50% C．随着电压增大，元件电阻不断减小 D．若用该电源和两个该元件串联，电流变为0.5A 二、多选题 8．图1为某同学设计的可调亮度台灯的电路图。电源E的电动势为6 V，内阻为1 Ω，灯泡L和三个电阻的阻值均为R。闭合，当处于图1所示断开状态时，测得L两端电压为1.80 V，再将接a或b，测量L两端电压。若L阻值视为不变，则（     ） A．R为3 Ω B．图2示数为接a时L两端电压 C．图2示数为接b时L两端电压 D．接b时外电路的电功率约为3.74 W 9．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% 10．如图电路中的电表V、、、A均为理想电表，其示数分别为U、、、I，其示数的变化量分别为、、、。电源电动势为E、内阻r，定值电阻阻值为，，滑动变阻器的最大电阻大于。当滑动变阻器从最左端向最右端滑动时，下列选项正确的是（     ） A．滑动变阻器的功率先增大后减小 B．电源的输出功率先增大后减小 C．，， D．、、 三、实验题 11．图a为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位分别为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡。 (1)图a中的A端与________（选填“红”或“黑”）色表笔相连接。 (2)关于R6的使用，下列说法正确的是________（填正确答案标号）。 A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 (3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝__________Ω。 (4)某次测量时该多用电表指针位置如图b所示。若此时B端是与“1”连接的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”连接的，则读数为________；若此时B端是与“5”连接的，则读数为________。（结果均保留三位有效数字） (5)用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极，选用×100挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转。选用________挡（选填“×10”或“×1 k”）重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现指针偏转，此时与多用电表红色表笔相连的是二极管________（选填“正极”或“负极”）。 12．白水苹果以肉美色艳、酸甜适中、香脆可口而驰名中外。如图甲所示，某同学将铜片和锌片插入白水苹果中制成一个“水果电池”，现通过实验测量“水果电池”的电动势E和内阻r。 (1)该同学设计的实验电路图如图乙所示，正确选择实验器材连接电路，实验时多次调节滑动变阻器滑片的位置，根据记录的电压表示数U与电流表示数I的多组数据，作出图像，如图丙所示。若忽略电表内阻对实验的影响，该“水果电池”的电动势___________V，内阻___________。 (2)若电表内阻对实验的影响不可忽略，则从实验原理来看，本实验中电动势E的测量值___________真实值，内阻r的测量值___________真实值。（均选填“大于”“小于”或“等于”） 四、解答题 13．某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源电压为120V，当电动机以恒定的速度向上提升重物时，电动机线圈的发热功率是150W，电流I=5A。g取．则 (1)电动机线圈的电阻R等于多少？ (2)若电动机因故障不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率又为多大？ (3)保持电源电压不变，求该电动机的最大输出机械功率，以及提升该重物对应的最大提升速度。 14．某工作电路如图甲所示，为一电动机，当滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端的过程中，两电压表、的示数随电流表的示数变化情况如图乙所示。当流经电动机的电流小于时，电动机不转动，此时电路可视为纯电阻电路。所有电表均视为理想电表。求： (1)滑动变阻器的最大阻值； (2)电源的电动势和内阻； (3)滑动变阻器的触头在最左端时，电动机的输出功率。 15．如图所示电路，电源电动势、内阻，电动机线圈内阻，灯泡的灯丝电阻，定值电阻。闭合开关，电动机正常工作，通过电源的电流。不考虑温度对灯丝电阻的影响，求： (1)流过灯丝的电流； (2)电动机的输出功率。 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 $