第十二章 电能 能量守恒定律 分层作业-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（解析版） 目录 【练基础】 1 一、闭合电路的欧姆定律 1 二、电路中的能量与能源 4 三、实验：电池电动势和内阻的测量 6 【保提高】 13 【冲高考】 16 ——————————————————【练基础】—————————————————— 一、闭合电路的欧姆定律 1．关于闭合电路，下列说法正确的是(　　) A.电源正负极被短路时，电流很小 B.电源正负极被短路时，路端电压最大 C.外电路断路时，路端电压为零 D.用电器增加时，路端电压可能减小 【答案】D 【详解】电源正负极被短路时，外电路电阻为零，则电流很大，此时路端电压为零；外电路断路时，电路中电流为零，此时路端电压等于电动势；用电器增加时，若用电器是并联接入，则外电路电阻减小，电路中电流增大，内电压增大，路端电压减小。故选D。 2．在如图所示的电路中，电源电动势和内阻均恒定不变，初始时滑动变阻器的滑片P位于最左端a位置处。现闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向b端滑动时，下列说法正确的是（     ） A．电流表的示数将减小 B．电压表的示数将减小 C．电源的路端电压将增大 D．内阻消耗的功率将增大 【答案】D 【知识点】路端电压随负载的变化规律、利用局部→整体→局部的方法分析动态电路、电功和电功率定义、表达式及简单应用 【详解】ABC．当滑动变阻器的滑片P向b端滑动时，滑动变阻器接入电路阻值减小，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；则电流表的示数将增大，定值电阻两端电压增大，电压表的示数将增大，故ABC错误； D．根据，由于电路总电流增大，所以内阻消耗的功率将增大，故D正确。 故选D。 3．某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时（多选） A．车灯的电流变小 B．路端电压变小 C．电路的总电流变小 D．电源的总功率变大 【答案】ABD 【知识点】利用局部→整体→局部的方法分析动态电路 【详解】A．开关闭合时，车灯变暗，故流过车灯的电流变小，A正确； B．电路的路端电压为 变小，路端电压变小，B正确； C．总电流即干路电流为 减小，干路电流增大，C错误； D．电源总功率为 增大，总功率变大，D正确。 故选ABD。 4．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，电表看作理想电表，当电键闭合后，三个小灯泡均正常发光。若以下过程三个灯泡均未烧坏，且不考虑电压变化对小灯泡电阻的影响，则下列说法正确的是（　　）    A．滑动变阻器的滑片向右滑动过程，电流表A的读数会变大 B．滑动变阻器的滑片向右滑动过程，电压表V的读数会变大 C．若电流表接线不稳导致断路，则灯泡会变得更亮 D．若电流表接线不稳导致断路，则灯泡会变得更暗 【答案】AC 【知识点】根据串反并同判断电阻电压和电流的变化 【详解】AB．根据“串反并同”分析方法，把电源、电流表A、滑动变阻器看成串联在一起，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器电阻减小，与之串联的电流表A读数变大，与之并联的电压表V读数会变小，故A正确，B错误； CD．由电路图可知总电流等于灯泡和灯泡所在支路电流之和，若电流表接线不稳导致断路，会使得通过灯泡的电流变大，则灯泡会变得更亮，故C正确，D错误。 故选AC。 5．图甲为人体脂肪测量仪，其原理是根据人体电阻的大小判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等容易导电，而脂肪几乎不导电），其模拟电路如图乙所示，电表可视为理想电表。测量时，闭合开关，测试者双手握住手柄、，电流表和电压表的示数分别用、表示，变化量分别用、表示。若换体型极相似但脂肪含量更高者进行测量，则（　　） A．电流表示数变大 B．电源的效率降低 C．比值变大 D．始终等于 【答案】C 【知识点】欧姆定律的内容、表达式及初步应用、路端电压随负载的变化规律、计算电源的输出电压、总功率、输出功率、效率、利用局部→整体→局部的方法分析动态电路 【详解】A．若换体型极相似但脂肪含量更高者进行测量，可知AB间电阻变大，则根据闭合电路欧姆定律有 所以电路中的电流减小，即电流表示数减小，故A错误； B．电源的效率为 其中 所以随着AB间电阻的增大，增大，电源的效率也增大，故B错误； C．根据欧姆定律可知 所以随着AB间电阻的增大，比值变大，故C正确； D．根据闭合电路欧姆定律有 变形得 所以图像的斜率为 所以，故D错误。 故选C。 二、电路中的能量与能源 6．(2025·铜川市高二期中)关于电源电动势，下列说法正确的是(　　) A.电动势就是电源供给电路的能量 B.电动势反映电源将其他形式能转化成电能的本领的大小 C.电源接入电路时，其两端的电压就是电源电动势 D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多 【答案】B 【详解】电动势是指在电源内部，非静电力所做的功与所移动的电荷量的比值，反映电源将其他形式能转化为电能的本领大小，电动势并非直接供给电路的能量，故A错误，B正确；电源接入电路时，路端电压为U=E-Ir，仅当电流I=0，即断路时，U=E，故C错误；电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极移送到正极所做的功越多，故D错误。 7．(2025·重庆市渝中区高二期末)下列说法中，正确的是(　　) A.无人机表演匀速上升时，电流通过其内部电动机时的电功率和热功率相等 B.求电流做功W=UIt适用于任何电路，求电阻R的焦耳热Q=I2Rt适用于纯电阻电路 C.在非纯电阻电路中，电功率UI大于热功率I2R D.电功率越大，电流做功越快，闭合电路中产生的焦耳热一定越多 【答案】C 【详解】无人机匀速上升时，电动机将电能转化为机械能和热能，电功率大于热功率，故A错误；公式W=UIt是电流做功的普遍公式，适用于任何电路；Q=I2Rt是焦耳热的普遍公式，也适用于任何电路，故B错误；在非纯电阻电路中，电功率UI等于热功率I2R与其他形式功率(如机械功率)之和，因此UI>I2R，故C正确；电功率越大，电流做功越快，但焦耳热Q=I2Rt与电路性质有关，若电路为非纯电阻(如含电动机)，焦耳热不一定越多，故D错误。 8．(2025·扬州市高二期末)如图所示，电动机与灯泡串联接入电路，电动机正常工作时，灯泡的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2。则下列表达式正确的是(　　) A.> B.< C.I1>I2 D.I1=I2= 【答案】B 【详解】灯泡和电动机串联可知电流相等，即I1=I2=，因对电动机而言U2I2>R2，即通过电动机的电流I2<，可知<。故选B。 9．未来某次神舟飞船按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接。中国空间站装有太阳能电池板，为空间站正常工作提供能量。则（　　） A．太阳能的利用，说明能量可以消灭 B．太阳能的利用，说明能量可以创生 C．电池板可以将吸收的太阳能全部转化为电能 D．电池板将吸收的太阳能转化为电能满足能量守恒定律 【答案】D 【知识点】能源与环境 【详解】AB．根据能量守恒定律，能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。太阳能电池板将太阳能（光能）转化为电能的过程遵守该定律，故AB错误； CD．太阳能电池板的能量转化效率不可能为100%，部分能量会损失。太阳能转化为电能的过程满足能量守恒定律，总能量保持不变，故C错误，D正确。 故选D。 10．青岛市即墨区鳌山湾一带受崂山余脉和海岛影响，形成了长达60多公里的狭长“疾风带”，为风力发电创造了有利条件，目前该地风电总装机容量已达18万千瓦。如图，风力推动三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风能向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，原速率穿过，不考虑其他能量损耗。下列说法正确的是（     ） A．在时间内流过扇叶的空气体积为 B．在时间t内流过扇叶的空气质量为 C．一台风力发电机的发电功率约为 D．一台风力发电机的发电功率约为 【答案】D 【知识点】能量守恒定律的初步应用 【详解】A．时间内，风速为，到达叶片扫过圆面的空气会形成一个横截面积、长度为的空气柱，因此流过圆面的空气体积为 则流过扇叶的空气体积为，故A错误； B．圆面的空气质量为 流过扇叶的空气质量为，故B错误； CD．发电机的发电功率等于单位时间内空气减少的动能，的空气动能降为0，则动能减少量（即转化得到的电能） 得发电功率，故C错误，D正确。 故选D。 三、实验：电池电动势和内阻的测量 11．实验室常用一个电阻箱R和电压表测量一节干电池的电动势和内阻，因干电池的内阻太小测量误差较大，因此实验中需要串联一个定值电阻，除此之外还需要一个开关和导线若干。 (1)请在下列方框中画出所用的电路图。 (2)改变电阻箱的阻值，当电阻为时测得的电压示数为，当电阻为时测得的电压示数为，则得到的干电池的电动势________，干电池的内阻________。 (3)由于电压表的内阻影响，测量的电动势和内阻有误差，其误差原因与下图中的________（填“甲”或“乙”）相同。 【答案】(1)见解析 (2) (3)乙 【知识点】用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻 【详解】（1）电源（内阻）、保护电阻、电阻箱、开关串联，电压表并联在电阻箱两端，如图所示： （2）当电阻箱电阻为，电压为时，方程式为： 当电阻箱电阻为，电压为时，方程式为： 解得：，。 （3）本实验中，电阻看作内阻的一部分，电压表测量的为路端电压，电压表与电阻箱的比值为通过电阻箱的电流，不是干路电流，缺少电压表的电流。因此误差原因与图中乙相同。 12．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_____________________。 【答案】(1) 2.9 1.2 (2) 小 电压表的分流 【知识点】用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻 【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。 13．某实验小组用电阻箱和电压表（内阻可视为无穷大）按图甲所示电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关后，调节电阻箱得到各组实验数据如表格所示。 数据序号 1 2 3 4 5 6 电阻箱的电阻 电压 电流 (1)由电阻箱的电阻和电阻箱两端的电压，计算通过电阻箱的电流，把每组电流的数据填在表格中。（结果保留两位有效数字） (2)根据表格中电压和电流的数据，在图乙中描点，作出图像。 (3)根据图像，计算水果电池的电动势和内阻分别为________和________（电动势结果保留两位有效数字，内阻结果保留三位有效数字）。 (4)如果作出图像，图像的斜率为，纵截距为，则水果电池的电动势和内阻分别为________和________。 【答案】(1)，，，，， (2) (3) // （范围内均可） (4) 【知识点】欧姆定律的内容、表达式及初步应用、闭合电路欧姆定律的内容及公式、电源的U-I图像、计算电源的电动势和内阻、用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻 【详解】（1）根据欧姆定律可得，， ，，， （2）将6组数据在坐标纸中准确描点，画一条直线使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，舍弃偏离过大的异常点，得到一条倾斜直线，如图所示 （3）[1]根据闭合电路欧姆定律 可知图像与纵轴的截距等于电源电动势，即 [2]图线斜率的绝对值等于电源内阻，可得 （4）[1][2]由闭合电路欧姆定律 整理得 该式为一次函数形式，故图像的斜率及与纵轴的截距分别满足， 解得水果电池的电动势和内阻分别为， 14．一实验小组利用图中所示的电路测量一电池的电动势（约）和内阻（左右）。图中电压表量程为，内阻；定值电阻；电阻箱，最大阻值为；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空： （1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选________Ω（填“5.0”或“15.0”）； （2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值和电压表的相应读数； （3）若将电阻与电压表并联后的等效电阻记为，根据图中所示电路，用、、和表示，得________； （4）根据实验测量的数据作出图像，得到图像的斜率，截距为0.76； （5）计算可得________V（保留2位小数），________Ω（保留1位小数）； （6）若将图中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为，由此产生的误差为________%。 【答案】 15.0 1.47 2.3 4.76 【知识点】用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻 【详解】（1）[1]电压表与定值电阻并联等效电阻 为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值约为 解得 可知，电阻箱接入电路的电阻值可以选15.0Ω。 （3）[2]结合上述，根据闭合电路欧姆定律有 解得 （5）[3][4]结合题意图像的斜率，截距为0.76知 ， 其中 联立解得， （6）[5]若将图中的电压表当成理想电表，则有 解得 则有 解得 由此产生的误差为 15．小华同学新买了两节同一型号的干电池，并用这两节干电池串联起来组成一个电源给手电筒供电，他利用如图1甲所示的电路对这个电源的电动势和内阻进行了测量。所选用的器材有：待测电源，电阻箱（最大阻值999.9），电压表（量程为，内阻很大），定值电阻，开关，导线若干，正确完成实验操作后利用取得的多组数据得到了如图所示的图像，并比较准确地测得了电源的电动势和内阻。 (1)测量的结果如图乙、丙，则电压表的读数为___________V，电阻箱的读数为___________； (2)根据如图所示的图像，求出电源电动势___________V，内阻___________。（计算结果保留2位有效数字） (3)实验结果，干电池内阻的测量值比其真实值___________（填：“偏大”、“偏小”、“等于”）。 【答案】(1) 2.50 86.3 (2) 4.0 1.3 (3)偏小 【知识点】用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻 【详解】（1）[1][2]电压表量程为，分度值为，读数需估读到分度值的下一位，故读数为，电阻箱各旋钮示数之和为 （2）[1][2]根据闭合电路欧姆定律有 整理得 结合图像可知，纵轴截距 解得 图像斜率 代入数据解得 （3）由于电压表内阻不是无穷大，实际电路中通过电源的电流 则 整理得 对比实验原理公式，斜率的测量值等于真实值，但截距的测量值偏大，导致电动势的测量值偏小，由 可知，不变，偏小，则的测量值偏小，故内阻的测量值偏小。 ——————————————————【保提高】—————————————————— 16．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的关系图像，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为（1.5A，0.75V），曲线Ⅱ在该点的切线与横轴的交点坐标为（1.0A，0），用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知（　　） A．电源电动势为3.0V B．电源内阻2Ω C．小灯泡L实际消耗的电功率为1.25W D．小灯泡L接入电源时的电阻为1.5Ω 【答案】A 【知识点】非线性元件的伏安特性曲线、电源的U-I图像、电功和电功率定义、表达式及简单应用 【详解】AB．设该电源电动势为，内阻为，由闭合电路欧姆定律有 由直线Ⅰ可知，当时，，则有 当时，，此时为短路状态，则有 联立解得电源的电动势为 电源的内阻为，故A正确，B错误； CD．根据题意可知，当将该电源直接与小灯泡连接成闭合电路时，灯泡两端的电压为，流过灯泡的电流为，则由欧姆定律可得小灯泡接入电源时的电阻为 小灯泡实际消耗的电功率为，故CD错误。 故选A。 17．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 【知识点】利用电源的U-I图像求解可变电阻的实际功率、计算电源的输出电压、总功率、输出功率、效率 【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。 18．如图所示，当滑动变阻器滑片向右滑动一小段距离后，理想电流表、的示数变化量的绝对值分别为、，理想电压表V的示数变化量的绝对值为，下列说法中正确的是（     ） A．电源的输出功率一定减小 B．一定大于 C． D．电源的效率增大 【答案】C 【知识点】闭合电路欧姆定律的内容及公式、计算电源的输出电压、总功率、输出功率、效率、利用局部→整体→局部的方法分析动态电路 【详解】A．结合题图，电源的输出功率 当滑动变阻器滑片向右滑动一小段距离后，接入电路的阻值变小，则减小，但由于不知道与具体大小关系，因此电源的输出功率不一定减小，故A错误； B．因为减小，则增大，因此电压表示数减小，故通过的电流减小，又因为增大，因此的增加量大于的增加量，故B错误； C．根据可知，，故C正确； D．电源的效率为 由于减小，因此电源的效率减小，故D错误。 故选C。 19．在图示的电路中，当开关S闭合后，两个标有“3V 0.3A”的灯泡均不发光，用电压表测得Ubd=6V，Uac=0V。如果各段导线及接线处均无故障，这说明（　　） A．滑动变阻器R的电阻丝断了 B．灯泡L2的灯丝断了 C．灯泡L1的灯丝断了 D．开关S未接通 【答案】A 【知识点】判断电路中发生故障的元件和原因 【详解】开关闭合但灯泡均不发光，且测得Ubd=6V（等于电源电压）、Uac=0V（a、c 等电势），说明从c到d的回路被断开，电路中没有电流流过，故判断滑动变阻器R的电阻丝断了。 故选A。 20．★★(多选)(2026·潍坊市高二检测)在如图所示的电路中，定值电阻R2=r(r为电源内阻)，滑动变阻器的最大阻值为R1且R1≫R2+r。在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中，以下说法正确的是(　　) A.电源的输出功率变小 B.R2消耗的功率先变大后变小 C.滑动变阻器消耗的功率先变大后变小 D.电源的效率逐渐降低 【答案】CD 【详解】滑片向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，即R1减小，可知R外=R1+R2减小，电源的输出功率随外电阻变化的关系曲线如图所示， 因为外电阻始终不小于内阻，故可判断此过程中电源的输出功率增大，故A错误；由于R外减小，根据闭合电路欧姆定律可知电流I增大，由于R2是定值电阻，由P2=I2R2，可知R2消耗的功率一直增大，故B错误；将电源内阻和R2等效为电源新内阻r内，则R1为外电阻，在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中，R1的阻值逐渐减小到0，可知R1的阻值先大于r内后小于r内，故滑动变阻器消耗的功率先变大后变小，故C正确；电源效率η=×100%=×100%，在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中，R外减小，则电源效率逐渐降低，故D正确。 ——————————————————【冲高考】—————————————————— 21．如图所示，电阻R的阻值为，电流表为理想电表，两个电池组电动势均为15 V、内阻均为，电路接通后电阻R产生的内能可以被全部利用，而电池组内阻产生的内能无法被利用，则下列说法正确的是（     ） A．若d、e分别与a、c连接，则电流表的示数为3 A B．若d、e分别与a、c连接，则整个电路的效率为50% C．若d、e分别与a、b连接，则电流表的示数为1.5 A D．若d、e分别与a、b连接，则整个电路的效率为75% 【答案】B 【知识点】闭合电路欧姆定律的内容及公式、计算电源的输出电压、总功率、输出功率、效率 【详解】A．若d、e分别与a、c连接，两个电池组串联接入电路，总电动势 总内阻 电流表示数为，故A错误； B．此时整个电路的效率为，故B正确； C．若d、e分别与a、b连接，只有a、b之间的一个电池组接入电路，b、c之间的电池组处于断路中，电流表示数为，故C错误； D．此时整个电路的效率为，故D错误。 故选B。 22．直流电动机在生活生产中有广泛的应用，其主要结构为两部分：定子和转子，其中定子包括：主磁极、机座、电刷等；转子包括：电枢铁芯、电枢绕组、换向器等。如图所示是电动机提升重物的示意图，已知电源电动势，内阻，电阻。闭合开关S，发现电动机被卡死，此时电压表的示数为6V，立即关闭电源。清除故障后重新闭合开关，当电动机正常工作时，电压表的示数为7.5V，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．电动机内部线圈的电阻为 B．电动机正常工作时线圈电阻的热功率为2W C．电动机正常工作时电源的效率约为66.7% D．电动机正常工作时将一个质量为1kg重物由静止吊起，则重物的最大速度为0.45m/s 【答案】D 【知识点】含有电动机电路综合计算、计算电源的输出电压、总功率、输出功率、效率 【详解】A．电动机被卡死时，相当于纯电阻。电压表测路端电压，则内电压 此时干路电流 外电路总电阻 则电动机内部线圈的电阻。故A错误； B．电动机正常工作时，电压表示数，此时干路电流 电动机正常工作时线圈电阻的热功率。故B错误； C．电动机正常工作时，电源的效率。故C错误； D．电动机正常工作时，其两端电压 电动机的输入功率 其输出机械功率 当重物达到最大速度时，牵引力等于重力，即 重物的最大速度。故D正确。 故选D。 23．如图甲所示，把铜片和锌片相隔约1 cm，较深地插入一个梨中，制成一个水果电池，铜片是电池的正极，锌片是负极。该水果电池电动势较低（约1 V），内阻约几百欧姆。某实验小组利用以下器材测量该电池的电动势和内阻。 电压表V：量程1.5 V，内阻约9 kΩ 电阻箱R：阻值范围0~9999 Ω 开关、导线若干 (1)按图乙中的电路连接好实物电路，将电阻箱调到阻值最大，闭合开关。改变电阻箱的阻值，记录相应的电阻箱阻值R和电压表示数U。图丙是某次测量时的电压表指针位置，其读数为U=________V； (2)利用（1）中测得的7组R和U的数据，作出图像如图丁所示，由图像可以求出水果电池的电动势E=________V和内阻r=________Ω。（结果均保留2位有效数字） (3)考虑电压表的内阻影响，用这种方法测量得出的电动势E与真实值相比较，测量值E________（选填“偏大”“相等”或“偏小”） 【答案】(1)0.80 (2) (3)偏小 【知识点】闭合电路欧姆定律的内容及公式、用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻 【详解】（1）电压量程为1.5V，最小刻度为0.05V，则示数为0.80V。 （2）[1][2]由闭合电路欧姆定律 可得 由图像可知， 解得， （3）若考虑电压表内阻影响，则表达式为 可得 则 而 可知 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章　电能　能量守恒定律（学生版） 目录 【练基础】 1 一、闭合电路的欧姆定律 1 二、电路中的能量与能源 3 三、实验：电池电动势和内阻的测量 4 【保提高】 7 【冲高考】 9 ——————————————————【练基础】—————————————————— 一、闭合电路的欧姆定律 1．关于闭合电路，下列说法正确的是(　　) A.电源正负极被短路时，电流很小 B.电源正负极被短路时，路端电压最大 C.外电路断路时，路端电压为零 D.用电器增加时，路端电压可能减小 2．在如图所示的电路中，电源电动势和内阻均恒定不变，初始时滑动变阻器的滑片P位于最左端a位置处。现闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向b端滑动时，下列说法正确的是（     ） A．电流表的示数将减小 B．电压表的示数将减小 C．电源的路端电压将增大 D．内阻消耗的功率将增大 3．某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时（多选） A．车灯的电流变小 B．路端电压变小 C．电路的总电流变小 D．电源的总功率变大 4．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，电表看作理想电表，当电键闭合后，三个小灯泡均正常发光。若以下过程三个灯泡均未烧坏，且不考虑电压变化对小灯泡电阻的影响，则下列说法正确的是（　　）    A．滑动变阻器的滑片向右滑动过程，电流表A的读数会变大 B．滑动变阻器的滑片向右滑动过程，电压表V的读数会变大 C．若电流表接线不稳导致断路，则灯泡会变得更亮 D．若电流表接线不稳导致断路，则灯泡会变得更暗 5．图甲为人体脂肪测量仪，其原理是根据人体电阻的大小判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等容易导电，而脂肪几乎不导电），其模拟电路如图乙所示，电表可视为理想电表。测量时，闭合开关，测试者双手握住手柄、，电流表和电压表的示数分别用、表示，变化量分别用、表示。若换体型极相似但脂肪含量更高者进行测量，则（　　） A．电流表示数变大 B．电源的效率降低 C．比值变大 D．始终等于 二、电路中的能量与能源 6．(2025·铜川市高二期中)关于电源电动势，下列说法正确的是(　　) A.电动势就是电源供给电路的能量 B.电动势反映电源将其他形式能转化成电能的本领的大小 C.电源接入电路时，其两端的电压就是电源电动势 D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多 7．(2025·重庆市渝中区高二期末)下列说法中，正确的是(　　) A.无人机表演匀速上升时，电流通过其内部电动机时的电功率和热功率相等 B.求电流做功W=UIt适用于任何电路，求电阻R的焦耳热Q=I2Rt适用于纯电阻电路 C.在非纯电阻电路中，电功率UI大于热功率I2R D.电功率越大，电流做功越快，闭合电路中产生的焦耳热一定越多 8．(2025·扬州市高二期末)如图所示，电动机与灯泡串联接入电路，电动机正常工作时，灯泡的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2。则下列表达式正确的是(　　) A.> B.< C.I1>I2 D.I1=I2= 9．未来某次神舟飞船按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接。中国空间站装有太阳能电池板，为空间站正常工作提供能量。则（　　） A．太阳能的利用，说明能量可以消灭 B．太阳能的利用，说明能量可以创生 C．电池板可以将吸收的太阳能全部转化为电能 D．电池板将吸收的太阳能转化为电能满足能量守恒定律 10．青岛市即墨区鳌山湾一带受崂山余脉和海岛影响，形成了长达60多公里的狭长“疾风带”，为风力发电创造了有利条件，目前该地风电总装机容量已达18万千瓦。如图，风力推动三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风能向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，原速率穿过，不考虑其他能量损耗。下列说法正确的是（     ） A．在时间内流过扇叶的空气体积为 B．在时间t内流过扇叶的空气质量为 C．一台风力发电机的发电功率约为 D．一台风力发电机的发电功率约为 三、实验：电池电动势和内阻的测量 11．实验室常用一个电阻箱R和电压表测量一节干电池的电动势和内阻，因干电池的内阻太小测量误差较大，因此实验中需要串联一个定值电阻，除此之外还需要一个开关和导线若干。 (1)请在下列方框中画出所用的电路图。 (2)改变电阻箱的阻值，当电阻为时测得的电压示数为，当电阻为时测得的电压示数为，则得到的干电池的电动势________，干电池的内阻________。 (3)由于电压表的内阻影响，测量的电动势和内阻有误差，其误差原因与下图中的________（填“甲”或“乙”）相同。 12．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_____________________。 13．某实验小组用电阻箱和电压表（内阻可视为无穷大）按图甲所示电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关后，调节电阻箱得到各组实验数据如表格所示。 数据序号 1 2 3 4 5 6 电阻箱的电阻 电压 电流 (1)由电阻箱的电阻和电阻箱两端的电压，计算通过电阻箱的电流，把每组电流的数据填在表格中。（结果保留两位有效数字） (2)根据表格中电压和电流的数据，在图乙中描点，作出图像。 (3)根据图像，计算水果电池的电动势和内阻分别为________和________（电动势结果保留两位有效数字，内阻结果保留三位有效数字）。 (4)如果作出图像，图像的斜率为，纵截距为，则水果电池的电动势和内阻分别为________和________。 14．一实验小组利用图中所示的电路测量一电池的电动势（约）和内阻（左右）。图中电压表量程为，内阻；定值电阻；电阻箱，最大阻值为；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空： （1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选________Ω（填“5.0”或“15.0”）； （2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值和电压表的相应读数； （3）若将电阻与电压表并联后的等效电阻记为，根据图中所示电路，用、、和表示，得________； （4）根据实验测量的数据作出图像，得到图像的斜率，截距为0.76； （5）计算可得________V（保留2位小数），________Ω（保留1位小数）； （6）若将图中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为，由此产生的误差为________%。 15．小华同学新买了两节同一型号的干电池，并用这两节干电池串联起来组成一个电源给手电筒供电，他利用如图1甲所示的电路对这个电源的电动势和内阻进行了测量。所选用的器材有：待测电源，电阻箱（最大阻值999.9），电压表（量程为，内阻很大），定值电阻，开关，导线若干，正确完成实验操作后利用取得的多组数据得到了如图所示的图像，并比较准确地测得了电源的电动势和内阻。 (1)测量的结果如图乙、丙，则电压表的读数为___________V，电阻箱的读数为___________； (2)根据如图所示的图像，求出电源电动势___________V，内阻___________。（计算结果保留2位有效数字） (3)实验结果，干电池内阻的测量值比其真实值___________（填：“偏大”、“偏小”、“等于”）。 ——————————————————【保提高】—————————————————— 16．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的关系图像，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为（1.5A，0.75V），曲线Ⅱ在该点的切线与横轴的交点坐标为（1.0A，0），用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知（　　） A．电源电动势为3.0V B．电源内阻2Ω C．小灯泡L实际消耗的电功率为1.25W D．小灯泡L接入电源时的电阻为1.5Ω 17．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 18．如图所示，当滑动变阻器滑片向右滑动一小段距离后，理想电流表、的示数变化量的绝对值分别为、，理想电压表V的示数变化量的绝对值为，下列说法中正确的是（     ） A．电源的输出功率一定减小 B．一定大于 C． D．电源的效率增大 19．在图示的电路中，当开关S闭合后，两个标有“3V 0.3A”的灯泡均不发光，用电压表测得Ubd=6V，Uac=0V。如果各段导线及接线处均无故障，这说明（　　） A．滑动变阻器R的电阻丝断了 B．灯泡L2的灯丝断了 C．灯泡L1的灯丝断了 D．开关S未接通 20．★★(多选)(2026·潍坊市高二检测)在如图所示的电路中，定值电阻R2=r(r为电源内阻)，滑动变阻器的最大阻值为R1且R1≫R2+r。在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中，以下说法正确的是(　　) A.电源的输出功率变小 B.R2消耗的功率先变大后变小 C.滑动变阻器消耗的功率先变大后变小 D.电源的效率逐渐降低 ——————————————————【冲高考】—————————————————— 21．如图所示，电阻R的阻值为，电流表为理想电表，两个电池组电动势均为15 V、内阻均为，电路接通后电阻R产生的内能可以被全部利用，而电池组内阻产生的内能无法被利用，则下列说法正确的是（     ） A．若d、e分别与a、c连接，则电流表的示数为3 A B．若d、e分别与a、c连接，则整个电路的效率为50% C．若d、e分别与a、b连接，则电流表的示数为1.5 A D．若d、e分别与a、b连接，则整个电路的效率为75% 22．直流电动机在生活生产中有广泛的应用，其主要结构为两部分：定子和转子，其中定子包括：主磁极、机座、电刷等；转子包括：电枢铁芯、电枢绕组、换向器等。如图所示是电动机提升重物的示意图，已知电源电动势，内阻，电阻。闭合开关S，发现电动机被卡死，此时电压表的示数为6V，立即关闭电源。清除故障后重新闭合开关，当电动机正常工作时，电压表的示数为7.5V，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．电动机内部线圈的电阻为 B．电动机正常工作时线圈电阻的热功率为2W C．电动机正常工作时电源的效率约为66.7% D．电动机正常工作时将一个质量为1kg重物由静止吊起，则重物的最大速度为0.45m/s 23．如图甲所示，把铜片和锌片相隔约1 cm，较深地插入一个梨中，制成一个水果电池，铜片是电池的正极，锌片是负极。该水果电池电动势较低（约1 V），内阻约几百欧姆。某实验小组利用以下器材测量该电池的电动势和内阻。 电压表V：量程1.5 V，内阻约9 kΩ 电阻箱R：阻值范围0~9999 Ω 开关、导线若干 (1)按图乙中的电路连接好实物电路，将电阻箱调到阻值最大，闭合开关。改变电阻箱的阻值，记录相应的电阻箱阻值R和电压表示数U。图丙是某次测量时的电压表指针位置，其读数为U=________V； (2)利用（1）中测得的7组R和U的数据，作出图像如图丁所示，由图像可以求出水果电池的电动势E=________V和内阻r=________Ω。（结果均保留2位有效数字） (3)考虑电压表的内阻影响，用这种方法测量得出的电动势E与真实值相比较，测量值E________（选填“偏大”“相等”或“偏小”） 学科网（北京）股份有限公司 $