新教材2024高中物理第十二章电能能量守恒定律质量评估新人教版必修第三册

第十二章质量评估(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.关于电功W和电热Q,下列说法正确的是 ()A.在任何电路中都有W=UIt、Q=I2Rt,且W=QB.在任何电路中都有W=UIt、Q=I2Rt,但W不肯定等于QC.W=UIt、Q=I2Rt均只在纯电阻电路中成立D.W=UIt在任何电路中都成立,Q=I2Rt只在纯电阻电路中成立答案:B2.某手电筒的两节干电池已经用了较长时间,接通电路后,灯泡只能发出很微弱的光,把它们取出来,用电压表测两节干电池的电压,电压表示数接近3V,再把它们作为一个台式电子钟的电源,接通电路后,电子钟能正常工作,则下列说法正确的是 ()①这两节干电池的电动势减小了很多②这两节干电池的内阻增大了很多③这台电子钟的额定电压肯定比手电筒的小灯泡的额定电压小④这台电子钟的正常工作电流肯定比小灯泡的正常工作电流小A.①② B.①③ C.②④ D.③④答案:C3.不考虑温度对电阻的影响,对一个“220V40W”的灯泡,下列说法正确的是 ()A.接在110V的电路上时的功率为20W B.接在110V的电路上时的功率为10WC.接在440V的电路上时的功率为160W D.接在220V的电路上时的功率为80W答案:B4.如图所示,电路中电源电动势为E,内阻为r,定值电阻的阻值为R0,电阻箱的阻值为R.关于各部分的功率,下列说法正确的是 ()A.当R+R0=r时,R上消耗的功率达到最大值B.当R0=r+R时,R上消耗的功率达到最大值C.当R0=R+r时,R0上消耗的功率达到最大值D.当R+R0=r时,电源的输出功率达到最大值答案:D5.(2024·广东揭阳)四个相同的小灯泡依据如图所示的甲、乙两种方式接入电压相等的电路中,调整R1、R2使四个小灯泡都正常发光,这时可变电阻R1、R2消耗的电功率P1和P2的关系为 ()甲乙A.P1=2P2 B.P1>2P2C.P1<2P2 D.P1=P2解析:灯泡规格相同且正常发光,题图甲中灯泡并联,电流为I1=2I额,题图乙中灯泡串联,电流为I2=I额,电阻R1两端的电压为U1=U-U额,消耗的功率为P1=U1I1=(U-U额)·2I额,电阻R2两端的电压为U2=U-2U额,消耗的功率为P2=U2I2=(U-2U额)I额=12(U-2U额)·2I额,所以有P1>2P2答案:B6.一辆电动观光车蓄电池的电动势为E,内阻不计,当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时,流过电动机的电流为I,观光车的质量为m,观光车受到的阻力与车重力的比值为k,重力加速度为g,忽视电动观光车内部的摩擦,则下列表达式错误的是 ()A.电动机的内阻为R=EIB.电动机的内阻为R=EI-C.观光车的工作效率η=kmgvEID.电动机的发热效率η'=1-kmgv解析:观光车匀速行驶时,F=F阻=kmg,由P=Fv,可知P出=kmgv,依据能量守恒可知,EI=kmgv+I2R,解得电动机的内阻R=EI-kmgvI2,选项A错误,选项B正确;观光车的工作效率等于输出功率与总功率之比,η=kmgvEI,选项C正确;电动机的发热效率η'=答案:A7.如图所示,闭合开关S,电路稳定后,水平放置的平行金属板间的带电质点P处于静止状态,若将滑动变阻器R2的滑片向a端移动,则 ()A.电压表读数增大 B.电流表读数减小C.R1消耗的功率减小 D.质点P将向下运动解析:由题图可知,R1与滑动变阻器串联,电容器与变阻器并联.当滑片向a端移动时,滑动变阻器接入电路电阻减小,总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可知,电路中电流增大,路端电压减小,同时R1两端的电压增大,所以电压表示数减小,电流表示数增大,选项A、B错误;流过R1的电流增大,由公式P=I2R知R1消耗的功率增大,选项C错误;电容器板间电压减小,板间电场强度减小,故质点P受到的向上的静电力减小,则重力大于静电力,质点P将向下运动,选项D正确.答案:D二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.8.下图是伏打电池内部电路示意图,由于化学反应,在A、B两电极旁边产生了很薄的两个带电接触层a、b.沿电流方向绕电路一周,非静电力做功的区域是 ()A.R B.bC.r D.a解析:在伏打电池中,非静电力是化学作用,它使化学能转化为电势能,从而实现向外电路供电的目的.由于化学反应,在A、B两电极旁边产生了很薄的两个带电接触层a、b,所以非静电力做功的区域是a、b.r处是内电路,电源内阻在此把电势能转化为内能,在此处静电力做功,同样R处是外电路,静电力做功.选项B、D正确.答案:BD9.如图所示电路,电源内阻不行忽视,电表均为志向电表,开关S闭合后,灯泡正常发光.若滑动变阻器R的滑片向下滑动,下列推断正确的是 ()A.电源的效率肯定减小B.电源的输出功率可能减小C.灯泡L有可能会烧坏D.电压表V和电流表A的示数均减小解析:滑动变阻器R的滑片向下滑动,滑动变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,外电压减小,由η=U外IEI答案:AB10.如图所示,A和B为竖直放置的平行金属板,在两极板间用绝缘线悬挂一带电小球.起先时开关S闭合且滑动变阻器的滑片在A处,此时绝缘线向右偏离竖直方向,电源的内阻不能忽视,则下列推断正确的是 ()A.小球带正电B.当滑片从A向B滑动时,绝缘线的偏角θ变小C.当滑片从A向B滑动时,电流计中有电流,方向从上向下D.当滑片停在B处时,电源的输出功率肯定大于滑片在A处时电源的输出功率解析:由题图知,A板带正电,B板带负电,电容器内电场方向水平向右.绝缘线向右偏,静电力向右,则小球带正电,选项A正确.滑片向B移动时,R接入电路的阻值变小,外电路总电阻变小,总电流变大,路端电压U=E-Ir变小,R1两端电压变小,则电容器电压变小,绝缘线偏角变小,选项B正确.滑片向B移动时,电容器电压变小,电容器放电,因A板带正电,则流过电流计的电流方向从上向下,选项C正确.依据电源的输出功率与外电路电阻的关系:当外电路电阻等于内阻时,输出功率最大;外电路电阻大于内阻时,外电路电阻减小,输出功率增大;外电路电阻小于内阻时,外电路电阻减小,输出功率减小.本题不知道外电路电阻与内阻的大小关系,故无法比较电源输出功率的大小,选项D错误.答案:ABC三、非选择题:共54分.11.(4分)右图是把量程为0~3mA的电流表改装成欧姆表的示意图,其中电源电动势E=1.5V.改装后若将原电流表3mA刻度处定为阻值为0的位置,则1.5mA刻度处应标Ω,1mA刻度处应标Ω.

解析:欧姆表内阻R内=EI电路电流为1.5mA时,I=ER+R解得R=500Ω;电路电流为1mA时,I'=ER'+解得R'=1000Ω.答案:500100012.(12分)在用DIS测电源的电动势和内阻的试验中,图甲为试验电路图,定值电阻R0=1Ω,R为滑动变阻器,图乙为试验的实物连接图.甲乙丙(1)请用笔画线代替导线,按电路图完成实物连接图.(2)A组同学试验测得的路端电压U、相应电流I的拟合曲线如图丙所示,由此得到电源内阻为Ω;当电压传感器的示数为1.6V时电源的输出功率为W.

(3)依据图丙中试验测得的数据,可以推想试验中选用的滑动变阻器的型号,下列较合理的是.

A.0~5Ω B.0~20Ω C.0~50Ω D.0~200Ω(4)B组同学也利用A组用的同一套器材完成此试验,误把图甲中电压传感器在D点的接线接在C点,测得的数据也在同一坐标系中作出U-I图像,其他操作、读数等都精确无误.则B组画出的图线与纵轴的交点所对应的电压值、图线的斜率大小和A组的相比,分别和.(均选填“偏大”“相同”“偏小”或“无法确定”)

(5)依据A组试验测得的I、U数据,若令y=IU,x=I,则由计算机拟合得出的y-x图线应是图丁中的(选填“a”“b”或“c”),其余两条图线分别是令y=IE和y=I2r得出的.依据前面测量得到的电源电动势和内阻的值,推想图中A点的x、y坐标分别为A、W.(保留两位有效数字)

丁解析:(1)依据电路图顺次连接实物图.(2)依据U=E-Ir可知,图像在纵轴的截距表示电源的电动势,故E=2.0V,图像的斜率大小表示内阻,则可知r=ΔUΔI(3)由题图可知,测出的最小电流约为0.05A,对应的总电阻R=EI(4)电压传感器在D点的接线接在C点,测得的数据也在同一坐标系中作出U-I图像,其中U=E-I(r+R0),其图像在纵轴的截距为E,图线的斜率大小等于r+R0,所以B组画出的图线与纵轴的交点所对应的电压值和A组相比相同,图线的斜率大小和A组的相比偏大.(5)由题意可知y=IU,由P=UI可知纵坐标表示输出功率,依据电源的输出功率的性质可知,当内阻、外电路电阻相等时电源的输出功率最大,故对应的图像应为c;由题图可知a应为电源的总功率随电流改变的图像,b为电源内阻消耗的功率随电流改变的图像.A点的横、纵坐标对应外电路短路的状况,故此时对应的电压为E,约为2.0V,电流I=Er=2.5A,电源功率P=EI答案:(1)如图所示.(2)0.80.8(3)C(4)相同偏大(5)c2.55.013.(12分)风能是很好的可再生能源,对环境的污染较小.近年来我国在西北地区建立了很多风力发电厂.风力发电的情景如图所示,风轮机一个叶片旋转一周扫过的面积为可利用风能的面积.已知空气的密度为ρ,风轮机叶片的长度为r,若风速为v0,每台风力发电机输出电功率为P,求此过程中:(1)每台风力发电机获得的风能功率表达式;(2)风力发电机利用风能的效率表达式.解析:(1)由能量转化和守恒定律可知,12mv02=P总t,在时间t内流向叶面的空气质量m=πr2v0tρ,联立公式,解得P总=12πr(2)η=PP总=答案:(1)P总=12πr2ρv0314.(12分)如图所示,直线A为某电源路端电压的U-I图线,直线B为某电阻的U-I图线,以上述电源和电阻组成闭合电路时,求:(1)电源的输出功率P出;(2)电源内部损耗的电功率;(3)电源的效率η.解析:(1)依据题意,从图线A可读出E=3V,r=EI短=0.5Ω,从图线B可读出外电路电阻R=1Ω.由闭合电路欧姆定律可得I=ER+I2R=4W.(2)电源内部消耗的功率P内=I2r=2W.(3)电源的总功率P总=EI=6W,故电源的效率η=P出答案:(1)4W(2)2W(3)66.7%15.(14分)如图所示,图甲中在滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的改变状况如图乙中的AC、BC两直线所示.不考虑电表对电路的影响.甲乙(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的改变图像应分别为U-I图像中的哪一条直线?(2)定值电阻R0、滑动变阻器的总电阻R分别为多少?(3)求出电源的电动势和内阻.解析:(1)电路电流增大,路端电压减小,定值电阻R0分压增大,电压表V1示数为电阻R0两端电压,电压表V2示