2024_2025学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律测评课后习题含解析新人教版必修3

第十二章测评
(时间:60分钟满分:100分)
一、选择题(本题共12个小题,每题4分,共48分。

1~8是单选题,9~12是多选题,多选、错选均不得分,漏选得2分)
1.有关电压与电动势的说法正确的是()
A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法
B.电动势就是电源两极间的电压
C.电动势公式E=W
W 中的W与电压U=W
W
中的W是一样的,都是静电力所做的功
D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本事强弱的物理量
,但它们表征的物理意义不同。

电压是表征静电力做功将电能转化为其他形式能的本事大小的物理量。

而电动势则表征电源把其他形式的能转化为电能本事大小的物理量。

故电压与电动势不是同一个物理量,所以A、B错误,D正确。

电动势公式E=W
W 中的W是非静电力做功而不是静电力做功,故C错误。

2.
某直流电路中电压随电流改变的图像如图所示,其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流改变的状况,下列说法正确的是()
A.阴影部分的面积表示电源输出功率
B.阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率
C.当满意α=β时,电源效率最高
D.当满意α=β时,电源效率小于50%
U-I图像特点可知,阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率,即电源输出功率,A正确,B错误;当满意α=β时,负载电阻等于电源内阻,电源的效率为50%,输出功率最大,C、D错误。

3.(2024北京高二上学期期末)如图所示,当变阻器R3的滑动触头P向b端移动时()
A.电压表示数变小,电流表示数变大
B.电压表示数变小,电流表示数变小
C.电压表示数变大,电流表示数变大
D.电压表示数变大,电流表示数变小
R3的滑动触头P向b端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,内电压增大,因此路端电压减小,故电压表示数变小;将R1等效为内阻,则可知并联部分电压肯定减小,故流过R2的电流减小,因总电流增大,故电流表示数变大;故A正确,B、C、D错误。

4.
图中虚线框内是一个未知电路,测得它的两端点a、b之间电阻是R,在a、b之间加上电压U,测得流过电路的电流为I,则未知电路的电功率肯定是()
A.I2R
B.W2
W
C.UI
D.UI-I2R
A、B的表达式只适用于纯电阻电路,D选项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率,虚线框中不知道是哪种元件,功率P=UI总是适用的,C正确。

5.
电子产品制作车间里经常运用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联运用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到恒压电源上(如图所示),下列说法正确的是()
A.开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大
B.开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小
C.开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少
D.开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明运用,消耗总功率不变
,灯泡被短路,灯泡熄灭,电路的总电阻变小,电路的总功率P=W2
变大,电烙铁
W
的功率变大,A正确,B、C、D错误。

6.(2024湖南高二上学期期末联考)在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的改变可实现对电路相关物理量的限制。

如图所示,R1为电阻箱,R2为半导体热敏电阻,C为电容器。

已知热敏电阻的阻值随温度的上升而减小,则有()
A.若R1固定,当环境温度降低时电压表的示数减小
B.若R1固定,当环境温度降低时R1消耗的功率增大
C.若R1增大,环境温度不变,则电容器C的电荷量增大
D.若R1固定,环境温度不变,当电容器C两极板间的距离增大时极板之间的电场强度减小
R2增大,外电路总电阻增大,依据闭合电路欧姆定律分析得到,总电流I 减小,路端电压U=E-Ir,E、r不变,则U增大,电压表的读数增大,故A错误;R1消耗的功率
P=I2R1,I减小,R1不变,则P减小,故B错误;若环境温度不变,当电阻箱R1的阻值增大时,外电路总电阻增大,依据闭合电路欧姆定律分析得到,总电流I减小,则U C减小,电容器C的带电荷量减小,故C错误;若R1固定,环境温度不变,电容器C两板间的电压不变,当电容器C两极板间的知电场强度减小,故D正确。

距离增大时,由E=W
W
7.(2024宁夏银川高二上学期期末)如图所示,平行金属板中带电质点P原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则()
A.电压表示数增大
B.电流表示数减小
C.质点P将向上运动
D.R3上消耗的功率渐渐减小
,R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联,再与R1串联接在电源两端,电容器与R3并联;当滑片向b移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,则电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流增大,路端电压减小,同时R1两端的电压增大,故并联部分的电压减小;由欧姆定律可知流过R3的电流减小,而总电流增大,故电流表示数增大;因并联部分电压减小,而R2中电压增大,故电压表示数减小;因电容器两端电压减小,故带电质点受到的向上的电场力减小,则重力大于电场力,合力向下,带电质点向下运动;R3两端的电压减小,由P=W2
可
W
知,R3上消耗的功率减小。

故A、B、C错误,D正确。

8.(2024四川广元高二上学期期末)如图甲所示,M为一电动机,在滑动变阻器R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,以下推断正确的是()
A.电源的电动势为3.4 V
B.滑动变阻器滑片向右滑动时,V2读数渐渐减小
C.电路中电动机的最大输出功率为0.9 W
D.滑动变阻器的最大阻值为30 Ω
,电压表V2测量路端电压,电流增大时,内电压增大,路端电压减小,所以上面的
Ω=2Ω,图线表示V2的电压与电流的关系,此图线的斜率的肯定值等于电源的内阻,为r=3.4-3.0
0.2
当电流I=0.1A时,U=3.4V,则电源的电动势E=U+Ir=(3.4+0.1×2)V=3.6V,故A错误;滑动变阻
器滑片向右滑动时,R阻值变大,总电流减小,内电压减小,路端电压即V2读数渐渐增大,故B错
误;由题图可知,电动机的电阻r M=0.8-0.4
0.1
Ω=4Ω,当I=0.3A时,U=3V,电动机的输入功率最大,最大输入功率为P=UI=3×0.3W=0.9W,则最大的输出功率肯定小于0.9W,故C错误;当I=0.1A时,
电路中电流最小,滑动变阻器的电阻为最大值,所以R=W
W -r-r M= 3.6
0.1
-2-4Ω=30Ω,D正确。

9.如图所示,电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,已知R0=r,滑动变阻器的最大阻值是2r。

当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,下列说法正确的是()
A.电路中的电流变大
B.电源的输出功领先变大后变小
C.滑动变阻器消耗的功率变小
D.定值电阻R0上消耗的功领先变大后变小
P由a端向b端滑动时,外电路电阻减小,电路中的电流变大,当滑片位于b端时,r=R外,电源的输出功率最大,选项A正确,B错误;把定值电阻R0看作电源内阻,当滑动变阻器的滑片P位于a端时,滑动变阻器消耗的功率最大,由a端向b端滑动时,滑动变阻器消耗的功率变小,选项C正确;由P=I2R0知,定值电阻R0上消耗的功率变大,选项D错误。

10.仪器中常用两个阻值不同的可变电阻来调整电路的电流,一个作粗调,一个作细调,这两个变阻器可以按图甲串联起来或按图乙并联起来再接入电路。

已知R1阻值较大,R2阻值较小,则()
A.图甲中R1作粗调
B.图甲中R1作细调
C.图乙中R2作粗调
D.图乙中R2作细调
,阻值越大,分电压越大,调整大电阻会使电路中的电流和电压安排产生很
大的影响,所以用来作粗调,而在并联电路中,通过大电阻的电流小,调整较大阻值电阻对电路中的电流大小影响较小,属细调;故A、C正确,B、D错误。

11.如图所示,U-I图线上,a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态,已知α=β,则下列说法中正确的是()
A.在b点时,电源有最大输出功率
B.在b点时,电源的总功率最大
C.从a到b时,β角增大,电源的总功率和输出功率都将增大
D.从b到c时,β角增大,电源的总功率和输出功率都将减小
说明此时外电阻R等于电源内阻,电源有最大输出功率,A正确;电源总功率P总=IE,则电流越大,总功率越大,B、C错误,D正确。

12.如图所示的电路中,当滑动变阻器的触头向上滑动时,则()
A.电源的总功率变小
B.电容器上的电荷量变小
C.电源内部消耗的功率变大
D.电阻R消耗的电功率变小
,当滑动触头向上滑动时,R总变小,I总增大,U端减小,而R1分压U1增大,所以电容器上的电压减小。

电源总功率P总=I总E增大,A错误;Q=CU减小,B正确;电源内
部消耗功率P内=W
总2r增大,C正确;电阻R
1消耗的功率增大,
R上消耗的功率无法确定,D错误。

二、试验题(本题共2个小题,每题6分,共12分)
13.(2024湖南长沙高二上学期期末)(1)如图甲所示是简易多用电表的内部电路图。

图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为500 μA,内阻R g=200 Ω,R1=20 Ω,R2=180 Ω。

虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。

A端与
(填“红”或“黑”)色表笔相连接。

该多用电表5个挡位为直流电压50 V挡和500 V挡,直
流电流1 mA 挡和10 mA 挡,欧姆×1 Ω挡。

B 接 (填“1”或“2”)为10 mA 挡,R 4= kΩ。

若电源电动势为1.5 V,内阻忽视不计,R 3=400 Ω,则欧姆挡中值电阻为 Ω。

(2)如图乙,假如用欧姆挡来测电阻,当用×100 Ω挡测量时,若指针指在∞刻线旁边,则应换用 (填“×1”“×10”或“×1 k”)挡,换挡之后应先将红、黑表笔短接,调整部件 (填“S”或“T”),进行 (填“欧姆调零”或“机械调零”),使指针对准电阻的“0”刻线,再将待测电阻接入红黑表笔之间。

解析(1)多用电表欧姆挡内部电源的正极接黑表笔,所以A 端与黑表笔相连接;依据并联分流规律可知表头和电阻并联可以改装为电流表,小电阻分大电流,当B 端和1相连接时,表头和R 2串联后与R 1并联,并联电阻较小,分流较大,电流表量程较大;B 端和4相连,电流表量程为1mA,依据串联分压规律可知,大电阻分大电压,B 端和4串联后改装为50V 的电压表,依据欧姆定律50V =1mA ×
W g (W 1+W 2)
W g +W 1+W 2
+R 4
,解得R 4=
50
1×10
-3
Ω-
200×(80+120)200+80+120
Ω=49.9kΩ;若接入中值电阻后,表头
指针偏转量程的一半,中值电阻R 中等于欧姆挡内部电阻R 内,依据1
2×1mA = 1.5V
W
内
+W 中
,解得R 中=R 内
=12× 1.5V
1
2
×1×10-3A
=1500Ω。

(2)用×100Ω挡测量时,若指针指在∞刻线旁边,说明待测电阻阻值较大,因此应换用倍率高的挡位,换挡后重新进行欧姆调零。

黑 1 49.9 1 500 (2)×1 k T 欧姆调零
14.(2024陕西咸阳高二上学期期末教学质量检测)某同学用图甲所示的电路测量一节干电池的电动势和内电阻。

(1)图甲中虚线框内是满偏电流为100 mA、表头电阻为9 Ω的毫安表改装成的量程为0.6 A 的电流表,则电阻R1的电阻值为Ω;
(2)某次测量时毫安表的示数如图乙所示,则此时通过电池的电流为 A;
(3)试验得到的电压表示数U与毫安表示数I的关系图线如图丙所示。

则电源的电动势E= V,内阻r=Ω。

(结果均保留到小数点后两位)
电阻为:R1=W g W g
W-W g =100×10-3×9
0.6-100×10-3
Ω=1.80Ω;
(2)毫安表量程为100mA,由题图所示表盘可知,其分度值为0.2mA,则示数为40.0mA,毫安表内阻为R1阻值的5倍,则流过R1的电流是流过毫安表电流的5倍,则流过电池的电流
为:40.0mA+40.0mA×5=240.0mA=0.24A;
(3)由图示电源U-I图像可知,电源电动势为:E=1.50V
电源内阻为:r=ΔW
ΔW = 1.5-0.5
75×10-3×6
Ω=2.22Ω。

.80(2)0.24(3)1.502.22
三、计算题(本题共4个小题,每题10分,共40分)
15.(2024北京高二上学期期末)在如图所示的电路中,电阻箱的阻值R是可变的,电源的电动势为E,电源的内阻为r,其余部分的电阻均可忽视不计。

(1)闭合开关S,写出电路中的电流I和电阻箱的电阻R的关系表达式;
(2)若电源的电动势E为3 V,电源的内阻r为1 Ω,闭合开关S,当把电阻箱R的阻值调整为14 Ω时,电路中的电流I为多大?此时电源两端的电压(路端电压)U为多大?
由闭合电路的欧姆定律,得关系表达式:I=W
W+W
(2)将E=3V,r=1Ω,R=14Ω,代入上式得电流表的示数I=3
14+1
A=0.2A
电源两端的电压U=IR=2.8V
I=
W
W +W
(2)0.2 A 2.8 V
16.额定电压为220 V 电风扇的线圈电阻为0.8 Ω,正常工作时电流为5 A 。

问: (1)电风扇每秒产生的热量为多少? (2)每秒有多少焦耳的电能转化为机械能? (3)电风扇的效率是多少?
电风扇每秒产生的热量为Q=I 2
Rt=52
×0.8×1J =20J
(2)电风扇每秒转化的机械能为E=UIt-I 2
Rt=220×5×1J -52
×0.8×1J =1080J (3)电风扇的效率为
η=W 机
W 总
×100%=WW -W 2W WW ×100%=220×5-52×0.8
220×5×100%=98%
(2)1 080 J (3)98%
17.图中电源电动势E=12 V,内电阻r=0.5 Ω。

将一盏额定电压为8 V 、额定功率为16 W 的灯泡与一只线圈电阻R=0.5 Ω的直流电动机并联后和电源相连,灯泡刚好正常发光,通电100 min 。

(1)电源供应的能量是多少?
(2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少? (3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少?
灯泡两端电压等于电源两端电压,且U=E-Ir
得总电流I=
W -W
W
=8A 电源供应的能量
E 电=IEt=8×12×100×60J =5.76×105J
(2)通过灯泡的电流I 1=W
W =2A
电流对灯泡所做的功W 1=Pt=16×100×60J =9.6×104
J 通过电动机的电流I 2=I-I 1=6A 电流对电动机所做的功
W2=I2U2t=6×8×100×60J=2.88×105J
(3)灯丝产生的热量Q1=W1=9.6×104J
电动机线圈产生的热量
Q2=W22Rt=36×0.5×6000J=1.08×105J
.76×105 J(2)9.6×104 J2.88×105 J
(3)9.6×104 J1.08×105 J
18.如图所示的电路中,所用电源的电动势E=4 V,内电阻r=1 Ω,电阻R1可调。

现将R1调到3 Ω后固定。

已知R2=6 Ω,R3=3 Ω,求:
(1)开关S断开和接通时,通过R1的电流分别为多大?
(2)为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值,应将R1的阻值调到多大?这时A、B间消耗的最大电功率是多少?
开关S断开时,
I1=W
W+W1+W2=4
1+3+6
A=0.4A
开关接通时,R2、R3并联的总电阻R23=W2W3
W2+W3
=2Ω
I1'=W
W+W1+W23=4
1+3+2
A=0.667A。

(2)开关接通时,A、B之间的总电阻R23=2Ω为定值,所以,只有当R1'=0时,总电流最大,A、B之间的电功率才最大。

I=W
W+W1'+W23=4
1+0+2
A=4
3
A
P AB=I2R23=4
3
2×2W=3.556W。

.4 A 0.667 A (2)0 3.556 W。