2022年高中物理 第十二章 电能 能量守恒定律测评卷 新人教版必修第三册.docx

1、第十二章电能能量守恒定律注意事项1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.如表所示是某电饭锅铭牌上的部分内容,根据表中信息可得该电饭锅的额定电流为()电器名称电饭锅额定电压220 V额定功率1 100 W额定容量4.0 LA.0.2 AB.0.5 AC.2.0 AD.5.0 A2.太阳能资源十分丰富,太阳能产业发展迅速。现有一太阳能电池板,测得它没有接入电路时两极间电压为600 mV,短路电流为20 mA,若将该电池板与一阻值为20 的电阻连成一闭合电路,则它的内

2、电阻和路端电压分别是()A.20 ,0.24 VB.20 ,0.60 VC.30 ,0.24 VD.30 ,0.60 V3.如图是研究电源内、外电压的实验装置。“+”“-”表示电池的两极,A、B是位于两极内侧的探针,电压表V和V分别接在电池的两极和两探针上,R是滑动变阻器,P是R的滑片,下述错误的是()A.电压表V测的是外电压B.跟A端相连的应是电压表V的“+”接线柱C.P向右滑动时,V的示数增大D.P向右滑动时,V的示数增大4.在如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,理想电压表读数减小(不为零),理想电流表的读数增大,则可能出现了下列哪种故障()A.R1短路B.R2

3、短路C.R3短路D.R1断路5.如图,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当开关S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源输出功率也为P0。则电源电动势及S1、S2都断开时电源的总功率分别为()A.3P0R,P02B.3P0R,P0C.2P0R,P0D.P0R,P06.如图所示的电路中,闭合开关S后,a、b、c三盏灯均能正常发光,电源电动势E恒定且内阻r不可忽略。现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些,三盏灯亮度变化的情况是()A.a灯变亮,b灯和c灯变暗B.a灯和b灯变暗,c灯变亮C.a灯和c灯变暗,b灯变亮D.a灯和c灯变亮,b灯变暗7.如图甲为

4、一款可充电小型电扇,其铭牌信息如图乙所示。已知该电扇的电动机内阻为0.5 ,下列说法正确的是()甲名称:充电电扇型号:ODI-MF10 A额定电压:5 V额定功率:5 W净重:380 g电池容量:2 000 mAh产品尺寸:131 mm130 mm145 mm乙A.2 000 mAh指的是电池充满电时的电能B.充满电后理论上电扇可以运行20 hC.电扇的额定电流为10 AD.电动机的效率为90%8.如图,图甲中M为一电动机,当滑动变阻器R的滑片从左端滑到右端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2 A以下时,电动机没有发生转动,不考虑电表对电路的影响,以

5、下判断正确的是()A.电路中电源电动势为3.4 VB.变阻器滑片向右滑动时,V2读数逐渐减小C.此过程中,电动机的输出功率最大值为0.54 WD.变阻器的最大阻值为20 二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.如图所示电路中,电源电动势为12 V,内阻为2 ,指示灯L的阻值为16 ,电动机M线圈电阻为2 。当开关S闭合时,指示灯L的电功率为4 W。电流表内阻不计。下列说法中正确的是()A.流过电动机M的电流为4 AB.流过电流表的电流为4.5 AC.电动机M输出的机械功率为7.5 WD.电源的总功

6、率为24 W10.测体温用的额温枪的相关参数如图所示。下列说法正确的是()A.额温枪工作时,电池组两极间的电压为3 VB.额温枪工作时,电路中每通过1 C电荷,每节电池都把1.5 J化学能转化为电能C.额温枪工作时,电源的输出功率为150 mWD.若换用两节充满电的800 mAh充电电池,则最多可测温约57 600次11.在如图所示电路中,电源内阻不可忽略,电流表、电压表均为理想电表,开关S闭合后,在滑动变阻器R2的滑片由b向a缓慢滑动的过程中,下列说法正确的是()A.电流表的示数减小B.电压表的示数减小C.R2的电功率增大D.电容器C所带电荷量增大12.如图所示,电源电动势E=6 V,内阻r

7、=2 ,滑动变阻器R1总阻值为6 ,定值电阻R2=10 ,电流表A以及电压表V1、V2是理想电表。在调节滑动变阻器R1的过程中,下面说法正确的是()A.电压表V1读数改变量的大小与电流表读数改变量大小之比为12 B.电压表V2读数改变量与电流表读数改变量之比为60 C.电阻R2消耗的最小功率为2.5 WD.电源的最大输出功率为2.5 W三、非选择题(本题共6小题,共60分)13.(6分)将一铜片和一锌片分别插入一个苹果内,就构成了简单的“水果电池”,其电动势约为1.5 V。可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5 V、额定电流为0.3 A的手电筒上的小灯泡,原因是流过小灯泡的电流太小了,实验测得

8、不足3 mA。为了测定该水果电池的电动势和内阻,提供的实验器材有:水果电池电流表A(量程03 mA,内阻约为0.5 )电压表V(量程01.5 V,内阻约为3 k)滑动变阻器R1(阻值010 ,额定电流为1 A)滑动变阻器R2(阻值03 k,额定电流为1 A)开关,导线若干图a图b(1)应选图(填“a”或“b”)电路图进行实验。(2)实验中滑动变阻器应选用(填器材代号)。(3)根据实验记录的数据,经描点、连线得到水果电池的路端电压随电流变化的U-I图像如图所示,由图可知,水果电池的电动势E=V,内阻r=。内阻的测量结果(填“偏大”“偏小”或“无偏差”)。14.(8分)如图甲所示,用铜片、铝片和可

9、乐可以做成可乐电池,电动势在0.4 V0.6 V范围内,内阻几千欧,某实验兴趣小组制作了一个可乐电池并测量其电动势和内阻。图甲图乙(1)如图乙所示,直接用多用电表“直流2.5 V”挡测量出可乐电池的电动势为V。(2)现有实验器材:A.电压表(03 V,RV约为3 000 )B.电流表(0300 A,RA为300 )C.电阻箱(09 999 )D.滑动变阻器(020 )E.开关,导线若干为了更准确测量可乐电池的电动势和内阻,选择合适的器材并按电路图完成电路连接。通过数据处理画出相应的可乐电池R-1I图像如图丙实线所示,可知该可乐电池的内阻约为(保留2位有效数字)。图丙将该可乐电池静置5 h后再次

10、测量获得的R-1I图像如图丙虚线所示,可知该可乐电池的电动势(选填“增大”“减小”或“不变”)。15.(11分)某兴趣小组设计了一个可以指示电动机断路故障的电路,如图所示,电源的电动势E=48 V,故障指示灯的阻值为44 (视为定值电阻),电动机的内阻R0=0.5 ,开关S始终闭合,当电动机断路时,指示灯将处于高亮度状态,其电功率P1=44 W;当电动机正常工作时,指示灯将处于低亮度状态,其电功率P2=11 W。(1)求电源的内阻r;(2)当电动机正常工作时,求电动机两端电压U及电动机输出的机械功率P出。16.(9分)如图所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 ,R2阻值未知,R

11、3为滑动变阻器,电流表和电压表可视为理想电表,当滑片P分别位于变阻器的两端时,电压表和电流表的示数分别为16 V、0.2 A和4 V、0.8 A。计算:(1)定值电阻R2的阻值;(2)滑动变阻器的最大阻值;(3)电源的电动势和内阻。17.(12分)如图所示电路,已知R3=4 ,闭合开关,电流表读数为0.75 A,电压表读数为2 V,经过一段时间,一个电阻被烧坏(断路),使电流表读数变为0.8 A,电压表读数变为3.2 V,电表均为理想电表,问:(1)哪个电阻发生断路故障?(2)R1的阻值是多少?(3)能否求出电源电动势E和内阻r?如果能,求出结果;如果不能,说明理由。18.(14分)如图甲所示

12、的电路中,R1、R2均为定值电阻,R3为一滑动变阻器。当R3的滑片P从上端滑至下端时,测得电源的路端电压随干路电流的变化如图乙中的实线所示,其中A(1 A,10 V)、B(0.5 A,12.5 V)两点对应滑片P在滑动变阻器的两个端点,C点37A,907V对应电路中路端电压最大。求:(1)电源的电动势E、内阻r和定值电阻R2的阻值;(2)定值电阻R1的阻值和滑动变阻器R3的最大阻值。答案全解全析第十二章电能能量守恒定律1.D根据P=IU可得该电饭锅的额定电流为I=PU=1100220 A=5.0 A,选项D正确。2.C由题意知电源电动势E=600 mV,电源的内电阻r=EI短=60020 =3

13、0 ,路端电压U=RER+r=0.24 V,选项C正确。3.D电压表V测的是外电压,选项A说法正确;在电源内部,电流由负极流向正极,所以V的正接线柱应与A端相连,选项B说法正确;P向右滑动时,外电阻变大,则电路中的电流减小,则内电压变小,即V的示数减小,外电压变大,即V的示数增大,选项C说法正确,D说法错误。4.D若电路正常,则电流表测量流过R2的支路电流,电压表测量R3两端的电压;若R1短路,则R2被短路,电流表示数为0,通过R3的电流增大,电压表示数增大,选项A错误;若R2短路,干路电流增大,两表示数均增大,选项B错误;若R3短路,则电压表示数为零,选项C错误;若R1断路,则R2与R3串联

14、,总电阻增大,总电流减小,则流过R3的电流减小,故电压表示数减小,R2两端电压增大,故电流表示数增大,选项D正确。5.B当S1断开、S2闭合时,由闭合电路欧姆定律有I1=ER+r,P0=I12R;当S1闭合、S2断开时,由闭合电路欧姆定律有I2=E4R+r,P0=I224R。联立解得r=2R,E=3P0R。当S1、S2都断开时,电源的总功率为P=E2R+2R+4R+r=P0,选项B正确。6.D根据闭合电路欧姆定律,可得I=ER外+r,变阻器R的滑片稍向上滑动一些,变阻器接入电路的阻值变小,外电路总电阻变小,干路电流增大,所以a灯变亮,并联部分电路电压为U并=E-I(r+Ra),可得b灯两端电压

15、变小,所以b灯变暗,通过b灯的电流减小。通过c灯的电流为Ic=I-Ib,可得c灯变亮,选项D正确。7.D2 000 mAh指的是电池充满电时的电荷量,选项A错误;根据P=UI,可得电扇的额定电流为I=PU=1 A,由I=qt,可得t=2 h,选项B、C错误;依题意,有P机=P-P损=P-I2r,电动机的效率=P机P,联立可得=90%,选项D正确。8.C由图乙可知电源电动势E=3.6 V,选项A错误;变阻器滑片向右移动时,R接入电路的阻值变大,总电流减小,内电压减小,路端电压即V2读数增大,选项B错误;由图乙可知,电动机线圈的电阻rM=0.8-0.40.2-0.1 =4 ,当I=0.3 A时,电

16、动机两端电压等于路端电压,U1=U2=3.0 V,此时电动机的输出功率最大,P1=U1I-I2rM=3.00.3 W-(0.3)24 W=0.54 W,选项C正确;由图乙知当I=0.1 A时,变阻器连入电路的阻值最大,电动机线圈内阻rM=4 ,电源内阻r=U2I=2 ,由闭合电路欧姆定律有I=ER+r+rM,得R=EI-r-rM=30 ,选项D错误。9.CD指示灯L两端的电压为UL=PRL=416 V=8 V,流过指示灯L的电流为IL=ULRL=816 A=0.5 A,根据闭合电路欧姆定律可得E=UL+Ir,解得流过电流表的电流为I=E-ULr=12-82 A=2 A,流过电动机M的电流为IM

17、=I-IL=2 A-0.5 A=1.5 A,选项A、B错误;电动机M输出的机械功率为P机=UMIM-IM2rM=81.5 W-1.522 W=7.5 W,选项C正确;电源的总功率为P=EI=122 W=24 W,选项D正确。10.BD额温枪工作时,电池组两极间的电压为路端电压,小于电源的电动势,故电池组两极间电压小于3 V,选项A错误;每节电池的电动势为1.5 V,根据电动势的定义可以知道电路中每通过1 C电荷,每节电池提供的电能为W=qE=11.5 J=1.5 J,则有1.5 J的化学能转化为电能,选项B正确;额温枪工作时整个电路消耗的总功率为P=2EI=21.5 V50 mA=150 mW

18、,电源的输出功率小于整个电路消耗的总功率,选项C错误;若换用两节充满电的800 mAh的充电电池,最多可测温的次数为n=800mAh50mAs=57 600(次),选项D正确。11.AD滑动变阻器的滑片由b向a缓慢滑动的过程中,电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知总电流减小,电流表的示数减小,选项A正确;电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,由U=E-I(R1+r)可知,电压表示数增大,选项B错误;当R2=R1+r时,R2的电功率最大,故该过程中R2的电功率不一定一直增大,选项C错误;电容器两端电压等于R2两端的电压,R2两端电压增大,根据Q=CU可知,电容器所带的电荷量增加,选项D正确。1

19、2.AD根据闭合电路欧姆定律得U1=E-I(R2+r),因E不变,所以有|U1|=|I(R2+r)|,解得U1I=R2+r=(10+2) =12 ,选项A正确;因为U2=IR2,故U2I=R2=10 ,选项B错误;根据P=I2R可知,R一定,当I最小时,P最小,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,I最小,电阻R2消耗的功率最小,为P2=ER1+R2+r2R2=66+10+2210 W=109 W,选项C错误;当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,因为定值电阻R2阻值大于电源内阻r,所以外电路的总电阻大于电源内阻,故当外电路总电阻最小,即滑动变阻器接入电路的阻值为零时,电源的输出功率最大,最大功率

20、为Pm=ER2+r2R2=610+2210 W=2.5 W,选项D正确。13.答案(1)a(1分)(2)R2(1分)(3)1.35(1分)450(1分)偏大(2分)解析(1)由题意可知水果电池内阻较大,为减小实验误差,相对于电源来说,电流表应采用内接法,因此应选择图a所示电路图。(2)电源的内阻约为r=1.5V0.003A=500 ,若选用阻值010 的滑动变阻器,移动滑片,电流变化不明显,因此滑动变阻器应选R2。(3)由图示U-I图像可知,图线纵轴截距为1.35 V,则电源电动势E=1.35 V,内阻r=1.350.003 =450 。由图a所示电路图可知,电源内阻的测量值等于电源内阻与电流

21、表内阻之和,电源内阻测量值大于真实值。14.答案(1)0.43(0.420.44均可)(2分)(2)A(2分)1.9103(1.81032.0103均可)(2分)不变(2分)解析(1)选择“直流2.5 V”挡时,分度值为0.05 V,则可乐电池的电动势为0.43 V。(2)由于电流表内阻已知,所以将其与电阻箱串联后使用,可以获得通过电源的准确电流值,通过建立电动势与电路总电阻的关系进行求解,使系统误差最小,选项A正确。根据所选电路图以及闭合电路欧姆定律可知E=I(R+RA+r),整理得R=EI-(RA+r),所以R-1I图像的斜率表示可乐电池的电动势,纵轴截距的绝对值表示可乐电池与电流表的内阻

22、之和,由题图可知RA+r=2.2103 ,解得r=1.9103 。根据前面分析可知,由于R-1I图像的斜率不变,所以该可乐电池的电动势不变。15.答案(1)4 (2)22 V114 W解析(1)设指示灯电阻为R1,当电动机断路时,电路中通过的电流为I=ER1+r(1分)指示灯消耗的功率P1=I2R1(1分)解得r=4 (1分)(2)当电动机正常工作时,有U=P2R1=22 V(1分)设此时干路电流为I,由闭合电路的欧姆定律有E=Ir+U(1分)得I=6.5 A(1分)设流过指示灯的电流为I1,流过电动机的电流为I2,有I1=UR1=0.5 A(1分)又I1+I2=I(1分)故I2=6 A(1分

23、)电动机的输出功率P出=UI2-I22R0(1分)解得P出=114 W(1分)16.答案(1)5 (2)300 (3)20 V20 解析(1)滑动变阻器滑片P滑到最右端时,电压表示数等于R2两端电压,由欧姆定律得R2=U2I2=40.8 =5 (2分)(2)根据欧姆定律,当滑片P滑到最左端时,有R13+R2=U1I1=160.2 =80 (1分)解得R13=75 (1分)由1R13=1R1+1R3(1分)解得R3=300 (1分)(3)根据闭合电路欧姆定律,当滑片P滑到最左端时,有E=U1+I1r(1分)滑片P滑到最右端时,有E=U2+I2r(1分)解得E=20 V,r=20 (1分)17.答

24、案(1)R2(2)4 (3)见解析解析(1)由于发生故障后,电压表和电流表有示数且增大,故只能是R2被烧断了。(3分)(2)R2被烧断后,电压表的示数等于电阻R1两端的电压,则R1=3.20.8 =4 (1分)(3)R2被烧断前,电阻R3两端的电压为U3=I1R1-U1=0.754 V-2 V=1 V(1分)通过电阻R3的电流为I3=U3R3=14 A=0.25 A(1分)根据闭合电路欧姆定律得E=I1R1+(I1+I3)(R4+r)(2分)R2被烧断后,有E=U1+I1(R4+r)(2分)联立解得E=4 V,R4+r=1 (1分)由于R4未知,故不能求出电源内阻r。(1分)18.答案(1)1

25、5 V5 10 (2)20 60 解析(1)根据闭合电路的欧姆定律E=U+Ir(1分)可得U=E-Ir(1分)图乙中AB延长线与U轴交点的纵坐标为15 V,与I轴交点的横坐标为2.0 A,所以电源的电动势为E=15 V(1分)内阻为r=UI=15-52-0 =5 (1分)当滑片P滑到R3的下端时,外电阻只有R2,此时电路参数对应图乙中的A点,得R2=UI=10 (1分)(2)C点37A,907V对应电路中路端电压最大,则外电阻最大(1分)R外=90737 =30 (1分)根据并联电路的特点,当并联支路的电阻相等时,并联部分的阻值最大,设R3与R1串联的部分电阻为x,则有R1+x=R3-x(1分)R1+x2+R2=30 (1分)当滑片P滑到R3的上端时,U外=12.5 V,I总=0.5 A(1分)所以R外=U外I总=25 (1分)因为R外=R1R3R1+R3+R2(1分)联立解得R1=20 (1分)R3=60 (1分)