第十二章 电能 能量守恒定律 单元测试 2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）

电能 能量守恒定律单元测试一、单选题1．关于闭合电路中电源电动势、内电压、外电压，下列说法正确的是（）A．外电路短路时，内电压等于零 B．外电路断路时，外电压等于零C．外电路短路时，内电压等于电源电动势 D．外电路断路时，内电压等于电源电动势2．闭合电路中电源的图线如图所示，下列说法正确的是（）A．路端电压为1V时，干路电流为5AB．电源短路时电流为无穷大C．电源电动势为1.5VD．电源内电阻为2Ω3．如图所示电路中，电源的内电阻不能忽略。已知定值电阻，。当开关接到位置1时，理想电压表的示数为；当开关接到位置2时，该电压表的示数可能为（）A． B． C． D．4．如图所示为汽车启动电路原理图，汽车电动机启动时车灯会瞬间变暗。在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表的示数为10A；电动机启动时电流表的示数为58A。已知电源的电动势为12.5V，内阻为，设电流表的内阻不计、车灯的电阻不变。则（）A．车灯的电阻为B．电动机的内阻为C．打开车灯、电动机启动时，电动机的输入功率为480WD．打开车灯、电动机启动时，电源的工作效率为60%5．如图所示，a表示某电源路端电压随电流变化的图线，b表示外电阻两端电压随电流变化的图线，下列判断正确的是（）A．阴影部分的面积表示电源内阻上消耗的功率B．阴影部分的面积表示电源的总功率C．当α=β时，电源的输出功率最大D．当α=β时，电源的效率最高6．如图所示，电源无内阻，已知，当开关S闭合后，电压表的读数为；当开关S断开后，电表的读数为（）A． B． C． D．7．如图所示，电源E、r恒定，R为定值电阻，光敏电阻RL的阻值随光照强度升高而减小。在光照强度降低的过程中，分别用∆I、∆U1、∆U2和∆U3表示理想电流表A、理想电压表V1、理想电压表V2和理想电压表V3示数变化量的绝对值。关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是（）A．、、都不变B．电源的效率减小C．RL的功率增大D．R的功率增大8．如图所示，直线A为电源的图线，电源电动势为E，内阻为r，曲线B为灯泡的U-I图线，现将该小灯泡接在该电源两端，此时灯泡电阻为R，则以下说法正确的是（）A．R=2ΩB．E=3V，r=0.5ΩC．电源的输出功率为6WD．可见含有灯泡的电路是非纯电阻电路9．如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，R0=3Ω，R1=7.5Ω，R2=3Ω，R3=2Ω，电容器的电容C=2μF。开始时开关S处于闭合状态，则下列说法正确的是（）A．开关S闭合时，电容器上极板带正电B．开关S闭合时，电容器两极板间电势差是3VC．将开关S断开，稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6×10－6CD．将开关S断开至电路稳定的过程中通过R0的电荷量是9.6×10－6C二、多选题10．关于电功和焦耳热，下列说法错误的是（）A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2RtB．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2RtC．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝IUtD．在纯电阻电路中，计算焦耳热可以用Q＝IUt11．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后保温状态，如图所示是电饭锅电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关。下列说法中正确的是（）A．其中R2是供加热用的电阻丝；B．当开关S断开时电饭锅为加热状态，S接通时为保温状态；C．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，应为2∶1；D．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，应为（-1）∶112．阻值相等的三个电阻、电容为C的平行板电容器、电动势为且内阻可以忽略的电源与开关连接成如图所示的电路，其中电源负极接地。开始时，开关断开，电路稳定后有一带电液滴位于电容器极板间的点并处于静止状态，整个装置处于真空中，重力加速度为，下列说法正确的是（）A．若将电容器上极板上移少许，则液滴的电势能增大B．若减小电容器两极板的正对面积，则液滴向下加速运动C．闭合，则电路稳定后电容器所带电荷量比原来增加D．闭合，若电路稳定后液滴还在板间运动，则其加速度大小为13．锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是（）A．电能转化为化学能的功率为B．充电器输出的电功率为C．电池产生的热功率为D．充电器的充电效率为三、实验题14．手机电池多为锂电池，这种电池的电动势并不是一个定值，刚充满的电池电动势约4.2V，在使用过程中降低到3.2V时建议终止放电。为尽可能精确地测量出某手机电池刚充满电时的电动势，可供选用的器材如下：A．电流表A：量程0~0.6A、内阻约为0.6ΩB．电压表V：量程0~15V、内阻约为3kΩC．滑动变阻器R：最大阻值10ΩD．电阻箱R：0~999.9ΩE．待测手机电池E

F．一个开关及导线若干（1）为使实验具有尽可能高的精度，下列电路中，应选用___________；A．B．C．D．（2）根据设计的电路，用图像法处理数据，为保证得到的图像为直线，应作___________随___________变化的图像；（3）若已知该图像斜率的绝对值为k，纵截距的绝对值为b，则电源电动势的大小为___________。15．某兴趣小组设计了如图甲所示的电路，用来测量某直流电源的电动势（约为3V）和内阻以及均匀金属丝材料的电阻率。实验室提供的实验器材有：A．待测电源；B．待测金属丝；C．电压表（量程为2V，内阻很大）；D．电压表（量程为3V，内阻很大）；E.电阻箱R（最大阻值为）；F.螺旋测微器、刻度尺、开关S及导线若干。（1）若按正确步骤操作，用螺旋测微器测量金属丝的直径D时，螺旋测微器的示数如图乙所示，则D=___________mm。（2）在如图甲所示的电路中，电压表应选用___________。（填“C”或“D”）（3）闭合开关S，改变电阻箱接入电路的阻值，可获得多组电阻箱接入电路的阻值R、电压表的示数、电压表的示数的数据，用描点法作出图像和图像分别如图丙、丁所示，其中a、b、c均为已知量，k为某一已知数值。若不考虑电表对电路的影响，则电源的电动势E=___________，电源的内阻r=___________，金属丝接入电路的阻值___________。（4）若用刻度尺测得金属丝接入电路的长度为L，则金属丝材料的电阻率___________。（用相关物理量的符号表示）四、解答题16．如图所示电路中，电源电动势，内电阻，电阻，，理想电流表A的示数为0.4A，求（1）电阻R2两端的电压和干路中的电流；（2）电阻R3的阻值和它消耗的电功率。17．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E=6V，电源内阻r=1Ω，电动机内阻r0=2Ω，电阻R=3Ω，重物质量m=0.10kg。当电动机以稳定的速度匀速提升重物时，理想电压表的示数为U=5.5V。不计空气阻力和摩擦，取g=10m/s2。求：（1）流经电源的电流I和电动机两端的电压U2（2）重物匀速上升时的速度v（3）电源的工作效率η18．如图所示，利用左侧电路对右侧由两块水平放置的平行金属板M、N组成的平行板电容器进行充电，金属板M、N相距d，M板正中央有一小孔B，一带正电油滴从B孔正上方h处的A点，自由下落后进入电容器内。不计空气阻力，不考虑小孔对电容器的影响，已知电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，R0=1Ω，滑动变阻器R=10Ω，带电油滴电荷量q与质量m的比值为2×10-2C/kg，重力加速度g=10m/s2.（1）令滑动变阻器滑片置于中点，闭合开关S1和S2，求两块金属板间的电势差UMN；带电液滴进入电容器后恰好能在M、N板间做匀速直线运动，则两板间距离d多大？（2）开关S1保持闭合，断开开关S2，两金属板间的电势差变为多少？此时从A点下落的液滴恰好能到达N板，求h的大小。19．在如图甲所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，电源电动势为E，内阻为r，为定值电阻，当滑动变阻器R的触头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变化情况如图乙所示。求：（1）电源内阻r和电动势E；（2）定值电阻的最大电功率。参考答案：1．C【解析】【详解】AC．电源被短路时，外电压为0，内电压等于电源电动势，故A错误，C正确；BD．外电路断开时，电路中没有电流，内电压等于0，外电压（路端电压）为电源电动势，故B错误，D错误。故选C。2．A【解析】【详解】A．由图像可知，路端电压与电流的关系当路端电压为1V时，解得故A正确；BCD．根据可得电源电动势内阻电源短路时，电流为故BCD错误。故选A。3．B【解析】【详解】由闭合电路欧姆定律可知：当开关置1时当开关置2时将两式相比可得故因故故选B。4．C【解析】【详解】A．根据闭合电路欧姆定律，车灯的电阻为A错误；B．电动机启动时，电路外电压为流过车灯电流为流过电动机电流为由于电动机启动时会产生反向电动势，可知电动机的内阻应满足B错误；C．打开车灯、电动机启动时，电动机的输入功率为C正确；D．打开车灯、电动机启动时，电源的工作效率为D错误；故选C。5．C【解析】【详解】AB．电源的路端电压随电流变化的图线与电阻的伏安特性曲线的交点，表示该电阻接在电源上时的电压和电流，阴影部分的面积对应这时的路端电压和电流的乘积，即表示电源的输出功率；AB错误；CD．电源路端电压随电流变化的图线的斜率表示内电阻，外电阻两端电压随电流变化的图线的斜率表示外电阻，当内外电路的电阻相等时，即α=β时，电源的输出功率最大；此时电源的效率为这时不是最大，D错误，C正确。故选C。6．B【解析】【详解】当开关S闭合时，电阻R3与R2并联后与R1串联，外电路总电阻为电路中干路电流为则电源的电动势为当S断开时，R1与R3串联，电表的读数为故B正确，ACD错误。故选B。7．A【解析】【详解】A．由电路可知不变；根据可知不变；根据可知不变，选项A正确；B．在光照强度降低的过程中RL变大，则外电阻变大，则电源的效率则效率变大，选项B错误；C．当RL=R+r时RL上的功率最大，则不知道电阻之间的关系，无法判断RL上的功率变化情况，选项C错误；D．在光照强度降低的过程中RL变大，则外电阻变大，总电流减小，根据P=I2R，则R的功率减小，选项D错误；故选A。8．B【解析】【详解】A．由欧姆定律得故A错误；B．由图可得，电源电动势为内阻故B正确；C．此时电源的输出功率故C错误；D．灯泡将所消耗的电能全部转化为焦耳热，含有灯泡的电路是纯电阻电路，故D错误。故选B。9．D【解析】【详解】AB．开关S闭合时的等效电路图如图甲所示，电容器C两端电压等于两端电压，已知总电阻由闭合电路欧姆定律可知干路电流路端电压则此时电容器所带电荷量且上极板带负电，下极板带正电，故AB错误。CD．开关S断开时的等效电路图如图乙所示电容器C两端电压等于两端电压，此时电容器所带电荷量且上极板带正电，下极板带负电，故通过的电荷量故C错误，D正确。故选D。10．BC【解析】【详解】A．在纯电阻电路中，满足欧姆定律因此电流做功联立可得A正确，不符合题意；B．在非纯电阻电路中，不满足欧姆定律，即因此电流做功B错误，符合题意；C．在非纯电阻电路中，电流做的功不是全部用来产生焦耳热，因此C错误，符合题意；D．在纯电阻电路中，电流做的功全部转换为焦耳热，因此D正确，不符合题意。故选BC。11．AD【解析】【详解】AB．如图所示，根据当接通开关K时，电阻变小，功率变大，处于加热状态，当断开开关K时，电阻变大，功率变小，处于保温状态，则是供加热用的电阻丝,，接通开关K时，处于加热状态，断开开关K时，处于保温状态，故B错误A正确；CD．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，根据可知，R2在保温状态时和加热状态时的电流值比根据可知解得故C错误D正确。故选AD。12．AD【解析】【详解】A．若将电容器上极板上移少许，和电容并联部分电路没有发生改变，电容器两端的电压不变，根据可知电场强度变小，则油滴所受向上电场力变小，油滴向下运动，电场力做负功，油滴的电势能增大，故A正确；B．若减小电容器两极板的正对面积，不改变极板间的电场强度，则油滴所受向上电场力不变，油滴仍然静止，故B错误；CD．开关闭合前，电容器两端的电压为电容器的电荷量为开关闭合后，电容两端的电压为电容器的电荷量为可知电荷量减少，根据平衡条件可得根据牛顿第二定律得联立解得故D正确，C错误。故选AD。13．AC【解析】【详解】充电器将电能转化为锂电池的化学能和内能，即UIt=E化＋I2rt充电器输出的电功率为UI，电池产生的热功率为I2r，据此可知，电能转化为化学能的功率为UI－I2r，充电器的充电效率为×100%故选AC。14．

D

##I-1

R

##k-1【解析】【详解】（1）[1]因为提供的电压表量程相对所测电动势而言过大，使得测量过程中电压读数误差较大，所以应选用电流表与电阻箱串联来设计电路，通过改变R而获取I，根据闭合电路欧姆定律构建方程并作出图线即可测得电源电动势和内阻。故选D。（2）[2]根据闭合电路欧姆定律有整理得为保证得到的图像为直线，应作随R变化的图像。（3）[3]由题意可得所以电源电动势的大小为15．

1.200

D

【解析】【详解】（1）[1]螺旋测微器的示数D=1mm+0.01mm×20.0=1.200mm