2023年新教材高中物理第12章电能能量守恒定律达标检测卷新人教版

第十二章达标检测卷
(考试时间：60分钟 满分：100分)
班级________ 座号________ 姓名________ 分数________
一、选择题：本题共20小题，每小题3分，共60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．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
q 中的W 与电压U ＝W q
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领强弱的物理量
【答案】D 【解析】电压和电动势单位虽然相同，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领大小的物理量．而电动势则表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量．故电压与电动势不是同一个物理量，A 、B 错误，D 正确．电动势公式E ＝W q
中的W 是非静电力做功而不是静电力做功，C 错误．
2．在如图所示的电路中，电源的内电阻r ＝1 Ω，外电路电阻R ＝9 Ω，电流表的内阻不计，闭合开关后，电流表的示数I ＝0.3 A ．电源的电动势E 等于( )
A ．1 V
B ．2 V
C ．3 V
D ．5 V
【答案】C 【解析】根据闭合电路欧姆定律得电源的电动势E ＝I (R ＋r )＝0.3×(9＋1) V ＝3 V ，C 正确，A 、B 、D 错误．
3．在如图所示的电路中，电源的电动势为E ，内电阻为r ，R 1、R 2为两个阻值固定的电阻，当可变电阻R 的滑片向下移动时，电流表的示数I 和电压表的示数U 将( )
A ．I 变大，U 变大
B ．I 变大，U 变小
C ．I 变小，U 变大
D ．I 变小，U 变小
【答案】B 【解析】当R 的滑动触头P 向下移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析得知总电流I 增大，电压表测量路端电压U ，而U ＝E －Ir ，I 增大，E 、r 不变，则U 变小；R 1两端电压变大，R 2两端电压变小，通过R 2电流减小，总电流变大，则通过A 的电流变大，B 正确．
4．如图所示，a 、b 端接入电源，当滑动变阻器滑片P 向下滑动时，电路中两个灯泡都不亮，用电压表检查电路时，测得U ab ＝U ，U cd ＝U ，U ac ＝0，U bd ＝0，则故障原因可能是( )
A ．变阻器短路
B ．变阻器断路
C ．a 、c 间灯泡断路
D ．两个灯泡都断路
【答案】B 【解析】串联电路中灯不发光，则可能是某处断路，电压表测断路位置为电源电压，测不断的位置电压为零，U ab ＝U 测量的是电源电压，测得U cd ＝U ，说明两灯泡没有断路，U ac ＝0，U bd ＝0，说明在两灯泡之外有断路情况，两灯泡之间只有一个变阻器，所以变阻器处于断路情况，B 正确．
5．电子产品制作车间里常常使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使用，灯泡还和一个开关并联，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，可供在焊接时照明使用，消耗总功率不变
【答案】A 【解析】开关接通时，灯泡被短路，灯泡熄灭，电路的总电阻变小，电路
的总功率P ＝U 2
R
变大，电烙铁的功率变大，A 正确，B 、C 、D 错误．
6．一台电动机的额定电压是220 V ，额定电流是5 A ，线圈电阻为0.5 Ω ，则此电动机正常工作时每秒产生的热量为( )
A ．25 J
B ．12.5 J
C ．110 J
D ．1 100 J
【答案】B 【解析】电动机正常工作时线圈电阻生热Q ＝I 2
r 线t ＝52
×0.5 J＝12.5 J ，所以每秒产生的热量为12.5 J ，A 、C 、D 错误，B 正确．
7．“电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比．”这个规律用公式表示为Q ＝I 2
Rt .通过实验发现这个规律的物理学家是( )
A ．牛顿
B ．奥斯特
C ．法拉第
D ．焦耳
【答案】D 【解析】通过实验发现这个规律的物理学家是焦耳，这个规律称为焦耳定律. 故D 正确．
8．把一个标有“10 V，3 W”的小灯泡和定值电阻R 串联后接在电压为12 V 的电源上(如图所示)，小灯泡恰能正常工作，该电路工作10 s 定值电阻产生的热量是( )
A ．6 J
B ．30 J
C ．36 J
D ．60 J
【答案】A 【解析】灯泡正常工作时的电流为I L ＝
P L
U
L ＝0.3
A ，根据串联电路的分压原理，可得U R ＝U －U L ＝2 V ，该电路工作10 s 定值电阻产生的热量为Q ＝U R It ＝6 J ，故A 正确．
9．电吹风中的电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，生成的热风可将头发吹干．设
电动机线圈的电阻为R1，它与电热丝的电阻R2串联，接到直流电源上，电吹风两端电压为U，通过的电流为I.下列说法正确的是( )
A．电吹风两端的电压U＝I(R1＋R2)
B．电吹风消耗的电功率为UI＋I2(R1＋R2)
C．电吹风输出的机械功率为UI－I2(R1＋R2)
D．电吹风消耗的电功率为I2(R1＋R2)
【答案】C 【解析】电吹风为非纯电阻电路，所以电吹风两端的电压U>I(R1＋R2)，A 错误；电吹风消耗的电功率为UI，B、D错误；电吹风输出的机械功率为UI－I2(R1＋R2)，C 正确．
10．一台正在打扫房间卫生的扫地机器人，工作电压为14 V，工作电流为5 A．在它打扫一分钟的时间里，电流做的功为( )
A．70 J B．420 J
C．700 J D．4 200 J
【答案】D 【解析】它打扫一分钟的时间里，电流做的功为W＝UIt＝4 200 J，故D 正确．
11．如图，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P由a滑到b的过程中，外电阻逐渐变小，小灯泡没有烧坏，则小灯泡的亮暗变化情况是( )
A．逐渐变暗B．逐渐变亮
C．先变亮后变暗D．先变暗后变亮
【答案】B 【解析】根据闭合电路欧姆定律I＝E
R＋r
可知，滑动变阻器的滑片P由a 滑到b的过程中，外电阻逐渐变小，电流变大，则小灯泡逐渐变亮，故A、C、D错误，B正确．
12．如图所示的电路中，电源的电动势为3.0 V．闭合开关后，电压表示数为2.4 V，电流表示数为0.60 A．将电压表和电流表视为理想电表，则电源的内阻r为( ) A．0.50 ΩB．1.0 Ω
C．1.5 ΩD．2.0 Ω
【答案】B 【解析】根据闭合电路欧姆定律知U＝E－Irr，求得r＝1.0 Ω.故B正确．13．在如图所示的电路中，电阻R＝2.0 Ω，电源的电动势E＝3.0 V，内电阻r＝1.0 Ω，闭合开关S后，流过电阻R的电流为( )
A．1.0 A B．1.5 A
C．2.0 A D．3.0 A
【答案】A 【解析】根据闭合电路的欧姆定律可得I＝E
R＋r
＝错误! A＝1.0 A．故A 正确．
14．如图所示，直线A、B分别为某电源和一电阻的UI图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率为( )
A．1 W B．2 W
C．3 W D．4 W
【答案】D 【解析】由交点坐标可知，工作电压为2 V，工作电流为2 A．根据公式有P输出＝UI＝4 W，故D正确．
15．如图所示的“测定电池的电动势和内阻”的实物连线图中，有一根线的连接是错误的，这根错误的线是( )
A．a B．b
C．c D．d
【答案】C 【解析】图中c导线的下端不应该与电源的负极相连，而应该连接到开关的右端，这样开关就能控制整个电路了，C正确．
16．在正常照射下，太阳能电池的光转换效率可达到23%.单片晶体硅太阳能电池可产生0.6 V的电动势，可获得0.1 A的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上太阳光的能量是( )
A．0.14 J B．0.23 J
C．0.26 J D．2.6 J
【答案】C 【解析】太阳能电池每秒产生的电能为W＝UIt＝0.6 V×0.1 A×1 s＝0.06
J，则照到太阳能电池上的光能为W光＝
W
23%
＝错误! J＝0.26 J ，C正确．
17．关于能源的开发和应用，下列说法中不正确的是( )
A．能源应用的过程就是内能完全转化为机械能的过程
B．化石能源的能量归根结底来自于太阳能
C．在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又节约大量能源
D．随着科学技术的发展，煤炭资源将逐步被其他清洁能源所替代
【答案】A 【解析】能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程，各种转化形式均可为人类服务，故A错误；化石能源的能量虽然来自太阳能，但要经过数亿年的地质演变才能形成，且储量有限，为不可再生能源，故B正确；在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大，功在当代，利在千秋，故C正确；随着科学技术的发展，煤炭资源将逐步被其他清洁能源所取代，D正确．
18．一太阳能电池板的电动势为0.80 V，内阻为20 Ω，将该电池板与一阻值为140 Ω的电阻连成闭合电路，该闭合电路的路端电压为( )
A．0.80 V B．0.70 V
C ．0.60 V
D ．0.50 V
【答案】B 【解析】根据闭合电路的欧姆定律可得I ＝
E
R ＋r
＝0.005 A ，则路端电压为
U ＝IR ＝0.70 V ，故B 正确．
19．在如图甲所示的电路中，R 1为定值电阻，R 2为滑动变阻器(最大阻值20 Ω)．闭合开关S ，将滑动变阻器的滑动触头P 从最右端滑到最左端，两个电压表(内阻极大)的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图乙所示．则下列说法正确的是( )
A ．图线甲是电压表V 1示数随电流变化的图线
B ．电源内电阻的阻值为10 Ω
C ．电源的最大输出功率为1.5 W
D ．滑动变阻器R 2的最大功率为0.9 W
【答案】D 【解析】当滑片左移时，滑动变阻器接入电阻减小，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．而R 1两端的电压增大，故乙表示是V 1示数的变化，甲表示V 2示数的变化，故A 错误．由图可知，图甲斜率的绝对值等于R 1＋r ，可得r ＝5 Ω，E ＝6 V ，故B 错误．因当内阻等于外阻时，电源的输出功率最大，故当外阻等于5 Ω时，电源的输出功率最大，故此时电流I ＝E
2×r ＝0.6 A ，故电源的最大输出功率P ＝UI
＝1.8 W ，故C 错误．由C 的分析可知，R 1的阻值为5 Ω，R 2电阻为20 Ω，当R 1等效为内阻，则当滑动变阻器的阻值等于R 1＋r 时，滑动变阻器消耗的功率最大，故当滑动变阻器阻值为10 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流I ′＝620
A ＝0.3 A ，则滑动变阻器消耗的总功率P ′＝I ′2
R ′＝0.9 W ，故D 正确． 20．如图所示，电源的电动势E ＝2 V ，内阻r ＝2 Ω，两个定值电阻均为8 Ω，平行板电容器的电容C ＝3×10－6
F ，则( )
A ．开关断开时两极板间的电压为4
3
V
B ．开关断开时电容器所带电荷量为4×10－6
C C ．开关闭合时两极板间的电压为4
3
V
D ．开关闭合时电容器所带电荷量为4.8×10－6 C
【答案】C 【解析】电容器两极板间的电压等于R 2两端的电压，开关S 断开时，电路中的总电流为I ＝
E
R 2＋r
＝
2
8＋2
A ＝0.2 A ，电容器的两极板间的电压为U ＝IR 2＝0.2×8 V＝1.6 V ，此时电容器所带电荷量为Q ＝CU ＝3×10－6
×1.6 C＝4.8×10－6
C ，A 、B 错误；开关闭合时两定值电阻并联，电容器两极板间的电压等于路端电压，电路中的总电流I ′＝
E
R 外＋r
＝
24＋2 A ＝13 A ，电容器的两极板间的电压U ′＝I ′R 外＝13×4 V＝4
3
V ，此时电容器所带的电荷量Q ′＝CU ′＝3×10－6×43
C ＝4×10－6
C ，C 正确，
D 错误．
二、非选择题：本题共3小题，共40分．
21．(12分)某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：
多用电表；
电压表：量程5 V ，内阻十几千欧； 滑动变阻器：最大阻值5 kΩ； 导线若干． 回答下列问题：
(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔__________，调零点. (2)将图甲中多用电表的红表笔和______(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端. (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V.
【答案】
【解析】(1)使用多用电表测电阻前，应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零． (2)多用电表电流为“红进黑出”，图甲中外电路电流由2到1，所以红表笔应连1端． (3)多用电表挡位为“×1 k”欧姆挡，指针指15，则R ＝15×1 kΩ＝15 kΩ，由图丙知电压表读数为3.60 V.
22．(13分)在如图所示的电路中，电源的电动势为E (内阻不可忽略)，外接电阻为R ，电阻两端分别用导线连接到一对竖直放置的平行金属极板上，极板间距为d .极板间放入一个悬挂在绝缘丝线下方的带电小球．当开关S 闭合时，电阻R 的电功率为P ，小球静止时丝线偏离竖直方向的角度为θ.重力加速度为g ，求电源的内阻r 和带电小球的比荷(即电荷量与质量之比)．
【答案】E
R P －R gd tan θ
PR
【解析】开关S 闭合时，电路电流I ＝
E R ＋r
，
R 的电功率为P ＝I 2R ，
得电源的内阻r ＝E
R
P
－R . 极板间的电压U ＝IR ，
带电小球受力平衡，有q U d
＝mg tan θ， 解得小球的比荷q m ＝
gd tan θ
PR
.
23．(15分)如图所示，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 的灯泡与一个线圈电阻R ＝0.5 Ω的直流电动机并联，灯泡刚好正常发光，通电100 min.
(1)电源提供的能量是多少？
(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？
【答案】(1)5.76×105
J (2)9.6×104
J 2.88×105
J (3)9.6×104
J 1.08×105
J
【解析】(1)灯泡两端电压等于电源两端电压，且U ＝E －Ir ， 得总电流I ＝
E －U
r
＝8 A ， 电源提供的能量
E 电＝IEt ＝8×12×100×60 J＝5.76×105 J.
(2)通过灯泡的电流I 1＝P U
＝2 A ， 电流对灯泡所做的功
W 1＝Pt ＝16×100×60 J＝9.6×104 J ，
通过电动机的电流I 2＝I －I 1＝6 A ， 电流对电动机所做的功
W 2＝I 2U 2t ＝6×8×100×60 J＝2.88×105 J.
(3)灯丝产生的热量Q 1＝W 1＝9.6×104
J ， 电动机线圈产生的热量
Q 2＝I 22Rt ＝62×0.5×100×60 J＝1.08×105
J.。