专题04 电能能量守恒定律 期中专项训练（B卷）-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

专题04 电能 能量守恒定律 期中专项训练（B卷） 一、单选题 1．某物理兴趣小组的同学通过实验研究一个小电动机的工作状态，电路如图所示，其中电源的电动势、内阻，电动机铭牌上标有“6V 6W”的字样，线圈电阻，正常工作时可以匀速提升的重物。重力加速度取，下列说法正确的是（　　） A．电阻箱的阻值调为时，电动机正常工作 B．电动机正常工作时，提升重物的速度大小为 C．电动机的机械效率约为66.7% D．正常工作中的电动机突然卡住后，通过电动机的电流为 2．如图,电源电动势为E,内阻为r,不计电压表和电流表的内阻对电路的影响．当开关闭合后,两灯均能发光.在将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中,下列说法正确的是(　 　) A．小灯泡L1、L2均变暗 B．小灯泡L1、L2均变亮 C．流过滑动变阻器的电流变大 D．电流表A的读数变小,电压表V的读数变大 3．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点，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（电池内阻不是常数），图线b是某电阻R的图像，虚线c为图线a、b交点处的切线。当它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（　　） A．硅光电池的电动势是 B．硅光电池的输出功率为 C．电路消耗的总功率是 D．硅光电池的内阻为 4．为减少汽车排放带来的污染，很多城市开始使用电动汽车，现有一辆质量为2t的某品牌电动汽车电池每次充满电后能提供的总电能为60kW∙h，充电时，直流充电桩充电电压为400V，充电时间为4.5h，充电效率为95%，以108km/h的速度在平直高速公路匀速行驶时汽车将总电能转化为机械能的效率为90%，汽车受到的阻力为重力的0.03倍，由此可知（　　）    A．充电的平均电流为33A B．汽车牵引力的功率为15kW C．汽车能匀速行驶的时间为3h D．汽车能匀速行驶的距离为350km 5．恒流源是一种特殊的电源，其输出的电流始终保持不变。如图所示，R是光敏电阻（电阻随着光照增强而减小），、为定值电阻，V为理想电压表。当R受到的光照强度减弱时，下列说法中正确的是（　　） A．电压表示数变小 B．电阻上的电流变小 C．电阻上的电压变小 D．光敏电阻R上的电压变小 6．如图甲所示，某海湾水面面积较大，现利用这个海湾修建一座水坝。若涨潮后关上水坝下方通道的闸门，可使水位保持在20m不变。返潮时，坝外水位降至16m。假如利用此水坝建水力发电站（水流经通道即可带动发电机工作），且重力势能转化为电能的效率是25%，每天有两次涨潮、两次退潮，海水的密度约为1.0103kg/m3。如图乙所示，涨潮和退潮时水流都能推动水轮机发电，该电站一天大约能发电9.61010J，取g=10m/s2，则该海湾水面面积约为（　　） A．1.0106m2 B．1.2106m2 C．2.4106m2 D．4.8106m2 7．如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，理想电压表V1、V2示数为U1、U2，其变化量的绝对值分别为∆U1和∆U2；流过电源的电流为I，其变化量的绝对值为∆I。当滑动变阻器的触片从左端向右端滑动的过程中（不计灯泡电阻的变化）（　　） A．小灯泡L3、L2变亮，L1变暗 B．电压表V1示数变小，电压表V2示数变大 C．不变 D．变大 8．如图所示，照明电路的电压恒为V，并联了20盏电阻Ω的电灯（忽略灯泡电阻的变化），两条输电线的电阻均为Ω。下列说法正确的是（　　） A．并联的电灯越多流过输电线的电流越小 B．只开10盏灯时，输电线上损失的电压约为5.24V C．20盏灯都打开时，输电线上损失的电功率为20W D．20盏灯都打开时，整个电路消耗的电功率为2200W 9．在一个电动势为3 V、内阻不能忽略的电池两端接一个电阻，当有1 C电荷通过电阻R时，在R上产生的热量(　　) A．大于3J B．小于3J C．等于3J D．内阻未知，无法确定 10．关于能源和能量，下列说法正确的是（　　） A．自然界中的石油、煤炭、天然气等能源储存着的是低品质的能量 B．自然界中的石油、煤炭、天然气等能源储存着的是高品质的能量 C．能量被使用后就消灭了，所以要节约能源 D．能量是守恒的，所以不需要节约能源 二、多选题 11．大气中存在可自由运动的带电粒子，其密度随距地面高度的增加而增大，可以把离地面50km以下的大气看作是具有一定程度漏电的均匀绝缘体（即电阻率较大的物质）；离地面50km以上的大气则可看作是带电粒子密度非常高的良导体，地球本身带负电，其周围空间存在电场。离地面h=50km处与地面之间的电势差约为U=3.0×105V。由于电场的作用，地球处于放电状态。但大气中频繁发生雷暴又对地球充电，从而保证了地球周围电场恒定不变（可视为匀强电场），统计表明，雷暴每秒带给地球的平均电荷量约为q=1800C，已知地球半径r=6400km。下列说法正确的是（有关计算只要求1位有效数字）（　　） A．离地面越近电势越高 B．地球附近大气层的电场强度约为6×103V/m C．地球漏电功率约为5×108W D．大气电阻率ρ约为2×1012Ω·m 12．为响应学校创建绿色校园的倡议，某同学利用光敏电阻的特性（光照强度增加时，其电阻值减小），设计了如图所示节能照明电路，可使电灯的亮度随周围环境亮度的改变而改变。电源电动势为E，内阻为r，为光敏电阻。现增加光照强度，则下列判断正确的是（　　） A．电源路端电压变大 B．两端电压变大 C．B灯变暗，A灯变暗 D．该同学的设计符合节能要求 13．如图1甲所示电路中，R为电阻箱，电源的电动势为E，内阻为r。图2为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像，其中功率分别对应电流、，电阻箱的电阻、。则下列关系式中正确的有（　　） A． B． C． D． 14．直流电动机提升重物的装置图如图所示，重物的质量为20kg，电源的电动势为36V，内阻为0.6Ω，当电动机以0.8m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为5A。不计摩擦阻力与空气阻力，取重力加速度大小，下列说法正确的是（　　） A．电动机的输入功率为165W B．电源的工作效率为97.0％ C．电动机的工作效率为91.7％ D．电动机线圈的电阻为0.2Ω 15．习总书记反复强调“绿水青山就是金山银山”，请问下述做法能改善空气质量的是（　　） A．以煤等燃料作为主要生活燃料 B．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源 C．鼓励私人购买和使用普通汽车 D．用纯电动车汽车代替燃油公交车 16．如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为。四个电阻的阻值已在图中标出，电容器的电容。闭合开关、，电路稳定后，则（　　）    A．电源的输出功率为12W B．电容器所带电荷量为 C．断开开关，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为 D．断开开关，电源的输出功率增大 三、填空题 17．某手持小风扇的直流电动机额定电压5V，内阻0.5Ω，正常工作时，通过该电动机的电流为0.6A，则该电动机正常工作时的输入功率为______W，输出的机械功率为______W. 18．具有巨磁阻效应（）的电阻在外加特定方向的磁场时，阻值随磁场的增强而减小。现将接在图示电路中，并置于该磁场，已知为定值电阻，此时，电表均为理想电表。保持磁场方向不变，调整磁场强弱，发现电压表的示数增加了，则外加磁场逐渐___________（选填“增强”或“减弱”），消耗的电功率变化情况为___________。 四、实验题 19．老师布置了一个任务，需要测定一个笔记本电脑电池板的电动势和内阻。 （1）某同学先将多用电表的选择开关打到如图甲所示的位置直接测电池板的两极电压，结果如图乙，电动势的粗测值为_____。 （2）接下来该同学用如图丙的电路来完成电动势和内阻的测量，图中还缺少一条连线，请你用笔直接画在实物图上。_____ （3）电路完整后，同学开始实验，得到了如下的两组数据：第一组，如图丁；第二组，如图戊。 第二组图戊中伏特表的读数为：_____，请判断，从第一组到第二组，滑动变阻器接入电路的阻值_____（填：“不变”、“变大”、“变小”）。 20．在“用电流表和电压表测电池的电动势和内阻”的实验中，提供的器材有： A．干电池一节 B．电流表（量程0.6A） C．电压表（量程3V） D．电键S和若干导线 E.滑动变阻器R1（最大阻值20Ω，允许最大电流1A） F.滑动变阻器R2（最大阻值300Ω，允许最大电流0.5A） G.滑动变阻器R3（最大阻值1000Ω，允许最大电流0.1A） (1)①按如图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选______（填写代号）。 ②为使测量尽可能精确，将如图乙所示的实物图连接成实验电路______（已连接了部分线），要求变阻器的滑动触头滑至最右端时，其使用电阻值最大。 (2)实验步骤： ①按实验要求连接好电路。闭合电键前把变阻器的滑动触头滑至一端，使接入电路的阻值最大。 ②闭合电键，调节滑动变阻器，使电流表的指针有明显偏转，读取电流表和电压表的示数。用同样方法测量多组数据。 ③断开电键，整理好器材。 ④数据处理。 (3)将实验测得的数据标在如图丙所示的坐标图中，请作出U—I图线______，由此求得待测电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω（结果保留三位有效数字）。 五、解答题 21．一个电源的路端电压 U 随外电阻 R 变化的规律如图乙所示。该电源和一个滑动变阻器，接成如图甲所示的电路，变阻器最大阻值，图中的直线为图线的渐近线， 求： （1）电源的电动势和内电阻。 （2）空载时 A、B 两端输出电压的范围。 22．如图所示，电源的电动势，内电阻，定值电阻，，电动机的线圈电阻。当开关闭合，电动机转动稳定后，电压表示数，不计电动机除线圈电阻外其它损耗，求： （1）两端的电压； （2）电动机的机械效率。 23．如图a所示，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端的过程中，理想电压表、的示数随理想电流表A示数的变化情况如图b所示，求： (1)电源的电动势和内电阻； (2)定值电阻的阻值； (3)滑动变阻器的最大阻值。 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 《专题04 电能 能量守恒定律 期中专项训练（B卷）》参考答案 1．D 【详解】A．电动机正常工作时的电流 则电阻箱的阻值，故A错误； B．电动机正常工作时的输出功率 由 解得提升重物的速度大小为，故B错误； C．电动机的机械效率，故C错误； D．正常工作中的电动机突然卡住后，电动机视为纯电阻，回路中总电阻 则通过电动机的电流，故D正确。 故选D。 2．D 【分析】将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，分析外电路总电阻的变化，由欧姆定律判断干路电流的变化，即可知道电流表示数的变化和路端电压的变化，即可知道电压表读数的变化．分析并联部分电压的变化，判断L1灯亮度的变化． 【详解】将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，并联部分的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流减小，故L2灯变暗，电流表读数变小．电源的内电压减小，则路端电压增大，电压表读数变大 根据串联电路分压特点可知，并联部分电压增大，则L1灯变亮 由上分析可知，流过滑动变阻器的电流等于灯L2的电流减去灯L1的电流，所以流过滑动变阻器的电流一定减小， 综上所述，故应选：D． 【点睛】本题是一道闭合电路的动态分析题，分析清楚电路结构，明确各电路元件的连接方式、灵活应用欧姆定律公式是正确解题的关键． 3．D 【详解】A．根据电源的输出电压与电流的关系 当时，，由题图可知硅光电池的电动势，故A错误； BCD．某电阻R与硅光电池组成闭合回路时，由题图可知图线a、b交点为实际电压和电流，即路端电压为，电流为，则硅光电池的输出功率为 电路消耗的总功率为 根据闭合电路欧姆定律可得 可得硅光电池的内阻为，故BC错误，D正确。 故选D。 4．C 【详解】A．由题可知，电能，则由可知，充电电流为 故A错误； B．当汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力的大小，即 则牵引力的功率为 故B错误； CD．汽车能匀速行驶的时间 则汽车匀速行驶的最大距离为 故C正确，D错误。 故选C。 5．C 【详解】A．R受到的光照强度减弱时,其阻值增大，则串联R1再并联R2的总阻值增大，输出的电流始终保持不变，根据可知电压表示数变大，故A错误； B．电阻上的电流为 因总电压变大，R2阻值恒定，则的电流变大，故B错误； C．根据并联分流规律有 因总电流I恒定，变大，则通过R1的电流变小，则R1的电压变小，故C正确； D．光敏电阻R上的电压为 总电压变大，而变小，可推得变大，故D错误； 故选C。 6．B 【详解】由于海洋很大，大坝外的海平面高度在海水流入、流出水库过程中几乎不变，故发电时水减少的重力势能 一天发电四次，转化成的电能 其中h=4m、代入题中数据解得 故选B。 7．C 【详解】AB．当滑动变阻器的触片从左端向右端滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变大，回路总电阻变大，电流减小，内电压减小，路端电压增大，L2两端电压减小，即V2示数变小，L2灯泡变暗，V1示数变大，L3电流变大，所以L1电流减小，即L3变亮，L1变暗，故AB错误； C．把小灯泡L2的电阻R2看成电源的一个内阻，则由电源的路端电压与电流的关系可知 所以 即不变，故C正确； D．设小灯泡L2的电阻为R2，在滑动变阻器的触片从左端向右端滑动的过程中，R2是不变的，根据部分电路的欧姆定律可知 所以 即不变，故D错误。 故选C。 8．D 【详解】A．并联的电灯越多，电路电阻越小，流过输电线的电流越大，故A错误； B．只开10盏灯时，则10盏灯并联的等效电阻为 解得 输电线上损失的电压约为 故B错误； C．20盏灯都打开时，20盏灯的等效电阻为 解得 输电线上的电流为 输电线上损失的电功率为 故C错误； D．20盏灯都打开时，整个电路消耗的电功率为 故D正确； 故选D。 9．B 【详解】根据电源电动势的定义可得，当有1C电荷通过电路时，电源做功为；电阻R上产生的热量为，而，所以；故B项正确，ACD三项错误． 10．B 【详解】AB．自然界中的石油、煤炭、天然气等能源储存着的是高品质的能量，故A错误，B正确； C．能量既不会创生也不会消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，故C错误； D．在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但可利用率越来越小，故仍需节约能源，故D错误。 故选B。 11．CD 【详解】A．地球本身带负电，越靠近负电荷电势越低，故离地面越近电势越低，A错误； B．如果视为匀强电场，则有 B错误； CD．把50km厚的漏电均匀绝缘体视为一个导体，其长度为50km，横截面积为地球表面积，所加电压为U=3.0×105V，则由题意可得 则地球的漏电功率为 地球漏电功率约为5×108W，C正确； 由电阻定律可得 D正确； 故选CD。 12．BC 【详解】ABC．增加光照强度，则光敏电阻减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；则A灯两端电压减小，流过A灯电流减小，A灯变暗；根据 可知流过电流增大，则两端电压变大；根据 可知B灯两端电压减小，流过B灯电流减小，B灯变暗；故A错误，BC正确； D．电路消耗的总功率为 由于总电流增大，可知电路消耗的总功率增大，故该同学的设计不符合节能要求，故D错误。 故选BC。 13．ABC 【详解】A．图像为抛物线 输出功率最大时电流为短路电流的，由抛物线的对称性，得 则，故A正确； C．根据闭合电路欧姆定律有， 结合上述有 推导可得，故C正确； B．由上述分析得，输出功率相等时 则有，故B正确； D．输出功率相等，则 可得，故D错误。 故选ABC。 14．AD 【详解】A．电动机两端的电压为 电动机的输入功率为，故A正确； B．电源的工作效率为，故B错误； C．电动机的输出功率为 电动机的工作效率为，故C错误； D．电动机的热功率为 根据 解得，故D正确。 故选AD。 15．BD 【详解】A、以煤作为主要生活燃料会产生大量污染物,如: 、CO2、SO2等有害气体,污染大气,温室效应、导致酸雨等环境问题，故A错误； B、利用太阳能、风能等替代化石能源可以减少有害气体的排放,解决能源问题的最佳方法是开发新能源(如风能、地热能、氢能、水能、核能、生物质能等)，故B正确； CD、汽车尾气中含有氮氧化物和硫氧化物,会严重污染大气,汽车越多,则污染越严重，使用电动车不会产生污染,故限制使用电动车不能改善空气质量,故C错误，D正确； 故选BD． 16．BC 【详解】A．外电阻为 根据欧姆定律可知 则电源的总功率为 输出功率 故A错误； B．选电源负极为0势点，则电容器下极板的电势为 上极板的电势为 则ab间的绝对值电压为 电容器电荷量为 故B正确； CD．断开开关，外电阻为 由于闭合前外电阻 内阻 则断开开关后，外电阻阻值远离电源内阻，则电源的输出功率减小，稳定后电路电流为 电容器的电压 电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为 故C正确，D错误。 故选BC。 17． 3/3.0 2.82 【详解】[1]电动机正常工作时的输入功率为 [2]输出的机械功率为 18． 增强 减小 【详解】[1]电压表的示数增加，说明电路中的电流变大，阻值减小，即R2阻值减小了，则外加磁场逐渐增强； [2]当电源外电阻与内电阻相等时输出功率最大；若将R1看作电源的内阻，即电源的等效内阻为R1+r，因，则，则当R2阻值减小时，外电阻R1与等效内阻R1+r相差越来越大，可知等效电源的输出功率减小，即消耗的电功率减小。 19． 11.0 变大 【详解】(1)[1]由于多用电表的选择开关打到“”则量程为，由图乙可知，读数为； (2)[2]根据实验原理可知，电压表测路端电压，所以应从电压表的接到电源的正极，连线如图所示 (3)[3]由于电压表接入电路的量程为，所以电压表每一小格表示，所以读数为； [4]从第一组到第二组，电流表中的电流在变小，电压表的示数在变大，说明滑动变阻器接入电路中的电阻变大。 20． E 1.50 1.79 【详解】(1)①[1]按如图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选E即可； ②[2]实物图连接如图； (3)[3]作出U—I图线如图； [4][5]由此求得待测电池的电动势E＝1.50V，内阻 21．（1）12V，2Ω；（2）0~11V 【详解】（1）由题图乙可知，当 R 趋近无穷大时，，则电动势， 而当时，应有 （2）当滑片滑到变阻器的最上端时，A、B两端输出电压最大值 当滑片滑到变阻器的最下端时，A、B 两端输出电压最小为零，故 A、B 空载时输出电压的范围为。 ‍ 22．（1）；（2） 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可知： E=U2+（I1+I2）r 根据欧姆定律可得通过R2电流为：    通过R1的电流为：    联立并代入数据解得： U2=8V I1=1.2A； （2）电动机的输入功率为： P=U1I1=2×1.2W=2.4W 电动机的发热功率为： P热=I12R3=1.22×0.5W=0.72W 电动机的输出功率为： P出=P-P热=2.4W-0.72W=1.68W 电动机的效率为： 23．(1)8V，1Ω (2)3Ω (3)12Ω 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可得 解得 ， （2）由电压表的示数随电流表示数A的变化图像可知 （3）当时，此时外电路的阻值达到最大，则 则R的最大值为 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $