【單元練】2021年高中物理必修3第十二章【電能-能量守恒定律】經(jīng)典題(答案解析)

一、選擇題1．如圖所示，直線Ⅰ、Ⅱ分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流變化的特性圖線，曲線Ⅲ是一個小燈泡的伏安特性曲線，如果把該小燈泡先后分別與電源1和電源2單獨連接時，則下列說法不正確的是（）A．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是1∶2B．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是1∶2C．電源1和電源2的內(nèi)阻之比是11∶7D．電源1和電源2的電動勢之比是1∶1A解析：AA．小燈泡與電源1連接時的電阻為小燈泡與電源2連接時的電阻為所以在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是18∶25，A錯誤，符合題意；B．小燈泡與電源1連接時小燈泡消耗的功率為小燈泡與電源2連接時小燈泡消耗的功率為所以在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是1∶2，則B正確，不符合題意；C．電源1的內(nèi)阻為電源2的內(nèi)阻為所以電源1和電源2的內(nèi)阻之比是11∶7，C正確，不符合題意；D．由圖像可得電源1和電源2的電動勢都為10V，則電源1和電源2的電動勢之比是1∶1，D正確，不符合題意。故選A。2．恒壓電源的內(nèi)阻可視為零，普通電源的內(nèi)阻不可忽略。為判別一電源是哪種電源，某同學(xué)連接了如圖所示實驗電路，并斷開電鍵，設(shè)想通過觀察電鍵閉合后的電流表作出判斷。此方案（）A．無效。因為無論是哪種電路，電流表示數(shù)都變大B．無效。因為無論是哪種電路，電流表示數(shù)都變小C．有效。若是恒壓電源，電流表示數(shù)不變，若是普通電源，則電流表示數(shù)變大D．有效。若是恒壓電源，電流表示數(shù)不變，若是普通電源，則電流表示數(shù)變小D解析：D若為普通電源，電鍵閉合后，外電阻減小，干路電流增大，內(nèi)電壓增大，外電壓減小，電流表示數(shù)變小。若是恒壓電源，閉合電鍵后，路端電壓不變，電流表示數(shù)不變。故選D。3．某同學(xué)用如圖電路研究電源的總功率、輸出功率和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率隨電流I變化關(guān)系，他先作出了電源的伏安特性曲線，已知該直流電源內(nèi)阻及外電路電阻均不隨溫度變化。下列說法正確的是（）A．外電路電阻的特性曲線由a變到b，是電阻R的滑片向左移動的結(jié)果B．電路中的電流增大時，電源的輸出功率一定增大C．電路中的電流增大時，電源總功率不變D．電路中的電流增大時，電源效率降低D解析：DA．電阻的圖像其斜率表示阻值，可得，則滑動變阻器的阻值變小，是電阻R的滑片向右移動的結(jié)果，故A錯誤；B．電源的輸出功率為則電路中的電流增大時，關(guān)于I的函數(shù)不是單調(diào)遞增的函數(shù)，故不一定增大，故B錯誤；C．電源總功率為因電動勢E不變，則電路中的電流增大時，一定增大，故C錯誤；D．電源的效率為則電路中的電流增大時，路端電壓U減小，效率降低，故D正確；故選D。4．關(guān)于電源電動勢，下列敘述正確的是（）A．電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，所以當(dāng)電源接入電路時電動勢將發(fā)生變化B．閉合電路時，并聯(lián)在電源兩端的電壓表的示數(shù)就是電源的電動勢C．電源的電動勢是表示電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量D．在閉合電路中，電源的電動勢等于內(nèi)、外電路上電壓之和，所以電動勢實質(zhì)就是電壓C解析：CA．電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，但是電動勢取決于電源的基本特性，所以當(dāng)電源接入電路時電動勢不發(fā)生變化，所以A錯誤；B．閉合電路時，并聯(lián)在電源兩端的電壓表的示數(shù)就是電路的路端電壓，所以B錯誤；C．電源的電動勢是表示電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量，所以C正確；D．電動勢是對電源而談的；電壓是對于電路而談的；電源的電動勢是指電源將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，在數(shù)值上，等于非靜電力將單位正電荷從電源的負(fù)極通過電源內(nèi)部移送到正極時所做的功。而電源電壓是指兩極之間的電勢差。所以D錯誤。故選C。5．如圖所示電路，電源的電動勢為E，內(nèi)電阻為，定值電阻，滑動變阻器的變化范圍是，閉合S，下列說法正確的是（）A．當(dāng)時，的功率最大B．當(dāng)時，電源的輸出功率最大C．當(dāng)時，電源的效率最高D．當(dāng)時，和的總功率最大A解析：AA．電源輸出功率隨外電阻變化圖像如下所示利用等效電源法分析，外阻等于內(nèi)阻時電源輸出功率最大，則有即當(dāng)時，的功率最大，故A正確；BD．和的總功率等于電源的輸出功率，因外電阻大于電源內(nèi)阻，分析圖像可知當(dāng)外電阻最小時，電源的輸出功率最大，即當(dāng)時，電源的輸出功率最大，和的總功率最大，故BD錯誤；C．電源效率的表達(dá)式說明外電阻越大，電源效率越高，故時，電源的效率最高，故C錯誤。故選A。6．如圖所示是一實驗電路圖。在滑動觸頭由a端滑向b端的過程中，下列表述正確的是（）A．電流表的示數(shù)變大B．路端電壓變小C．電源內(nèi)阻消耗的功率變小D．電路的總電阻變大B解析：B當(dāng)滑片向b端滑動時，其接入電路中的電阻減小，使得外電路總電阻減小，根據(jù)可知總電流在增加，根據(jù)閉合電路中的歐姆定律有E=Ir+U外可知路端電壓U外在減小，流過電流表的示數(shù)為可知電流表讀數(shù)在減?。桓鶕?jù)P=I2r可知內(nèi)阻消耗的功率在增大，故ACD錯誤，B正確。故選B。7．某同學(xué)將一直流電源的總功率P1、輸出功率P2和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率P3隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標(biāo)上，如圖中的a、b、c所示，根據(jù)圖線可知（）A．反映P3變化的圖線是bB．電源電動勢為8VC．電源內(nèi)阻為4ΩD．當(dāng)電流為0.5A時，外電路的電阻為6ΩD解析：DA．由電源消耗總功率輸出功率和電源內(nèi)部消耗功率可知，a是直線，表示的是電源消耗的電功率P1；c是拋物線，開口向上，表示的是電源內(nèi)電阻上消耗的功率P3；b是拋物線，開口向下，表示外電阻的功率即為電源的輸出功率P2，A錯誤；B．由知電源電動勢為B錯誤；C．電源內(nèi)部消耗功率可知電源內(nèi)阻為C錯誤；D．由閉合電路歐姆定律可知，當(dāng)電流為0.5A時，外電路的電阻為D正確。故選D。8．某同學(xué)為了研究電功率，現(xiàn)取兩個完全相同的燈泡，分別按如圖甲和圖乙兩種方式連接。其中甲電路接有的電壓、乙電路接有的電壓，改變可調(diào)電阻的阻值，使兩個電路中的燈泡均正常發(fā)光。假設(shè)兩電路中滑動變阻器消耗的電功率分別用P1、P2表示，兩電路消耗的總功率分別用P甲、P乙表示。則下列關(guān)系式正確的是（）A．P甲<P乙 B．P甲=P乙 C．P1>P2 D．P1<P2B解析：BCD．設(shè)燈泡正常發(fā)光時兩端的電壓為U，電流為I，由于兩圖的燈泡都正常發(fā)光，則甲圖滑動變阻器兩端的電壓由功率得乙圖滑動變阻器兩端的電壓由功率得即兩電路中滑動變阻器消耗的電功率相等，即故CD錯誤；AB．兩電路消耗的總功率為兩個燈泡和滑動變阻器消耗的功率之和，兩個燈泡都正常發(fā)光，滑動變阻器消耗的功率又相同，即兩電路消耗的總功率相等，即故A錯誤，B正確。故選B。9．如圖所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)電阻為r，開關(guān)S閉合后，電燈L1、L2均能發(fā)光，現(xiàn)將滑動變阻器R的滑片P稍向上移動，下列說法正確的是（）A．電燈L1、L2均變亮 B．電燈L1、L2均變暗C．電流表的示數(shù)變小 D．電流表的示數(shù)增大D解析：D由圖可知L1與滑動變阻器并聯(lián)，再與L2串聯(lián)，現(xiàn)將滑動變阻器R的滑片P稍向上移動，滑動變阻器接入電路的阻值變小，電路總電阻變小，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，干路電流I增大，所以電燈L2變亮，路端電壓減小，所以L1與滑動變阻器并聯(lián)電壓減小，所以L1變暗，干路電流I增大，L1與滑動變阻器并聯(lián)電壓減小，所以通過L1的電流減小，所以電流表的示數(shù)增大故選D。10．某品牌智能手機電池的銘牌如表1所示，充電器銘牌如表2所示，其中充電器的輸出電壓和電流有三種模式，一般情況下默認(rèn)為快充模式（充電時間最短），則下列說法錯誤的是（）表1智能手機電池手機型號huawei額定容量標(biāo)準(zhǔn)電壓限制電壓待機時間效率80%表2型號：HW-100400c01JB91L3KCW05907開關(guān)電源適配器輸入：1，輸出：或或華為技術(shù)有限公司制造A．快充時間約為 B．快充過程中消耗的電功率約為C．快充時通過電池的電流為 D．手機待機過程中的電流約為A解析：AAB．由表2得快充的電功率手機電池的最大存儲能量，根據(jù)，得快充時間故A錯誤，符合題意，B正確，不符合題意；C．充電時手機電池內(nèi)的額定電壓，根據(jù)或，可得充電時通過電池的電流故C正確，不符合題意；D．待機過程根據(jù)，可得故D正確，不符合題意。故選A。二、填空題11．如圖是一種可顯示汽車蓄電池輸出電壓的車用充電頭。小明觀察到停車熄火狀態(tài)下，單獨打開前車燈時，充電頭顯示電壓為12.5V；同時打開前后車燈后，電壓降為12.0V。小明由此判斷前后車燈是并聯(lián)關(guān)系，他的判斷依據(jù)是：__________。小明查閱行車手冊后得知，前車燈和后車燈的額定電壓相同，額定功率分別為120W和30W，由此推算出汽車蓄電池的電動勢為_________V。前后車燈的開關(guān)狀態(tài)互不影響15解析：前后車燈的開關(guān)狀態(tài)互不影響15[1]若是串聯(lián)關(guān)系，兩燈必是同時開關(guān)的，所以判斷的依據(jù)是前后車燈的開關(guān)狀態(tài)互不影響。[2]設(shè)前燈電阻為R1，后燈電阻為R2，根據(jù)，可得設(shè)電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，單獨打開前車燈時，有同時打開前后車燈時，前后車燈并聯(lián)，則并聯(lián)總電阻為聯(lián)立方程，解得E=15V12．如圖所示，和都是“”的電阻，是“”的電阻，A、B兩端允許消耗的最大電功率是______W。5解析：5[1]電阻R1的額定電壓為；額定電流為；電阻R2的額定電壓和額定電流與電阻R1相同；R1和R2串聯(lián)部分的額定電流均為0.2A，故串聯(lián)電路的額定電流為0.2A，而額定電壓為2倍的20V，即40V；電阻R3的額定電壓為，額定電流為；故總的額定電壓取并聯(lián)電路額定電壓的較小值，為10V；總電阻為：故最大功率為：；13．將三個電阻、、串聯(lián)后接入24伏的恒壓電源，已知兩端電壓為4伏，歐，的功率為4瓦，那么可能等于______。8歐或12歐解析：8歐或12歐[1]設(shè)電路中的電流為I，則有：則電路中的總功率為：變形得：解得：Ω或Ω14．在如圖所示電路中，電源電壓恒為6V，內(nèi)阻不計，保護電阻Ω，滑動變阻器總電阻Ω，閉合開關(guān)S在滑片P從a滑到b的過程中，電流表的最大示數(shù)為_________A，滑動變阻器消耗的最大功率為________W．5225解析：52.25[1]當(dāng)滑片P在滑動變阻器b端或者a端時，外電路電阻小，R的有效電阻為零，由閉合電路歐姆定律可得，電路最大電流，即電流表最大示數(shù)：A[2]把保護電阻看做電源的內(nèi)阻，電源與保護電阻等效于電源，滑動變阻器是外電路，當(dāng)內(nèi)外電路電阻相等時，外電路功率最大，即當(dāng)Ω時，外電路功率最大，故此時滑動變阻器消耗的最大功率為：W15．某種金屬氧化物制成的均勻棒中的電流I與電壓U之間遵循的規(guī)律，其中。現(xiàn)將該棒接在如圖所示的電路中，R為滑動變阻器，電源電動勢，內(nèi)阻?，F(xiàn)將變阻器R的滑動片向右移動，則中的電流將_____（選填“增大”、“減小”或“不變”）。若電流表A1的讀數(shù)為，則電流表A2的讀數(shù)為_____A。增大06解析：增大0.6[1]現(xiàn)將變阻器R的滑動片向右移動，電路總電阻增大，干路電流減小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，路端電壓增大；對于，電壓增大，根據(jù)可知，中的電流將增大。[2]根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，電源內(nèi)阻分到的電壓則則中的電流則電流表A2的讀數(shù)為16．三個同樣的電阻，額定功率均為，把其中兩個并聯(lián)再與第三個串聯(lián)接入電路，則此電路允許消耗的最大電功率為_____W。15解析：15設(shè)通過電阻最大電流為I，則有兩個并聯(lián)再與第三個串聯(lián)接入電路，通過第三個電阻的電流不能超過最大值，則通過并聯(lián)的每個電阻的電流不能超過最大值的一半。電路中的總功率17．如圖所示，當(dāng)電鍵S閉合時，外電阻______，電路中電流表的示數(shù)將______，電壓表的示數(shù)將______。（均選填“增大”、“減小”或“不變”）減小增大減小解析：減小增大減小[1]當(dāng)電鍵S閉合時，R1與R2并聯(lián)，并聯(lián)后的總電阻小于R2的電阻值，所以外電阻減小。[2]由閉合電路的歐姆定律可知，電路中電流表的示數(shù)將增大。[3]電壓表的示數(shù)表示路端電壓可知電壓表的示數(shù)將減小。18．如圖所示，直線I、II分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流變化的圖線，曲線III是一個小燈泡的伏安特性曲線，則電源1和電源2的內(nèi)阻之比為_____。若把該小燈泡先后分別與電源1和電源2單獨連接時，則在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比為_____。11：71：2解析：11：71：2[1]根據(jù)閉合電路歐姆定律變形得可知圖像斜率的大小為內(nèi)阻，則[2]曲線III與電源圖線的交點即為小燈泡直接接入電源時，小燈泡兩端的電壓和電流，所以19．如圖所示電路中，電源內(nèi)阻不可忽略且阻值小于R1?；瑒幼冏杵鞯幕琍由a向b移動的過程中，電壓表V的示數(shù)變化情況是________；滑片處于__________時，電源的輸出功率最大。先變大后變小a端或b端解析：先變大后變小a端或b端[1][2]分析電路結(jié)構(gòu)可知，滑動變阻器的兩部分接入電阻與并聯(lián)然后和串聯(lián)，滑動變阻器的滑片P從a向b移動的過程中，并聯(lián)部分總電阻因此變阻器電阻線變大后減小，總電流先減小后增大，而路端電壓先增大后減小，電壓表直接測路端電壓，所以電壓表的示數(shù)先變大后變小。當(dāng)外電阻等于電源內(nèi)阻時電源輸出功率最大。而又因為電源內(nèi)阻阻值小于，所以當(dāng)最小時電源輸出功率最大，即滑片處于a端或b端時，電源的輸出功率最大。20．電源和電阻R組成閉合電路，它們的U—I關(guān)系圖線如圖所示。該電源的內(nèi)阻為________，電源消耗的總功率為________W。56解析：56[1][2]根據(jù)閉合電路歐姆定律得當(dāng)時由圖可知電源電動勢內(nèi)阻等于圖像的斜率的絕對值，因此有代入數(shù)據(jù)可得由圖可知，此時電流因此有代入數(shù)據(jù)可得三、解答題21．在如圖所示的電路中，電源的電動勢，內(nèi)阻，電阻，，，；電容器的電容，電容器原來不帶電。求：（1）開關(guān)斷開時和的電壓、；（2）接通開關(guān)后流過的總電量。解析：(1)8V；6V；(2)6×10-4C(1)開關(guān)斷開時外電路總電阻干路電流的電壓的電壓(2)電容器兩端電壓通過R4和電容器的電量Q＝CU3＝6×10-4C22．一玩具電動機接在的理想電源兩端，當(dāng)電動機不轉(zhuǎn)時，流經(jīng)電動機的電流為，當(dāng)電動機正常工作時，流經(jīng)電動機的電流為，求：(1)電動機線圈的電阻；(2)電動機正常工作時的輸出功率；(3)電動機正常工作時的效率。解析：(1)；(2)；(3)(1)當(dāng)電動機不轉(zhuǎn)時，電動機為純電阻，由歐姆定律有(2)電動機正常工作時的輸出功率為(3)電動機正常工作時的效率為23．如圖所示的電路中，電源電動勢，內(nèi)阻，電動機的電阻，電阻，電動機正常工作時，電壓表的示數(shù)，求：(1)電源的總功率；(2)電動機消耗的電功率和將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率；解析：(1)20W；(2)12W；8W(1)電動機正常工作時，總電流為電源釋放的總功率為P=EI=10×2W=20W(2)電動機兩端的電壓為U=E﹣Ir﹣U1則U=(10﹣2×0.5﹣3.0）V=6V電動機消耗的電功率為P電=UI=6×2W=12W電動機消耗的熱功率為P熱=I2R0=22×1.0W=4W電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率，據(jù)能量守恒為P機=P電﹣P熱P機=(12﹣4）W=8W24．如圖所示的電路中,電源的電動勢E=6V，內(nèi)阻r=1Ω，電阻R1=3Ω，R2=6Ω，電容器的電容C=3.6μF，二極管D具有單向?qū)щ娦?，開始時，開關(guān)S1閉合，S2斷開，(1)開關(guān)S1閉合，S2斷開時，電容器兩端的電壓為多少？(2)合上S2，待電路穩(wěn)定以后，求電容器上電荷量變化了多少？(3)合上S2，待電路穩(wěn)定以后再斷開S1，求斷開S1后流過R1的電荷量是多少？解析：(1)4.5V；(2)減少了1.8×10-6C；(3)9.6×10-6C(1)設(shè)開關(guān)S1閉合，S2斷開時，電容器兩端的電壓為U1，干路電流為I1，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I1==1.5AU1=I1R1=4.5V(2)合上開關(guān)S2后，電容器兩端電壓為U2，干路電流為I2；根據(jù)閉合電路歐姆定律有I2==2AU2=I2=4V所以電容器上電荷量減少了ΔQ=(U1-U2)C=1.8×10-6C(3)設(shè)合上S2后，電容器上的電荷量為Q，則Q=CU2=1.44×10-5C再斷開S1后，R1和R2的電流與阻值成反比，故流過電阻的電荷量與阻值成反比；故流過電阻R1的電荷量為Q1=Q=9.6×10-6C25．如圖所示，電源電動勢為E=30V，內(nèi)阻為r=1Ω，電燈上標(biāo)有“6V，12W”字樣，直流電動機線圈電阻R=2Ω。若電燈恰能正常發(fā)光，求∶(1)流過電燈的電流；(2)電動機兩端的電壓；(3)電動機的輸出功率。解析：(1)2A；(2)22V；(3)36W(1)流過電燈的電流(2)電動機兩端的電壓(3)電動機的輸出功率26．如圖所示，C1＝8μF，C2＝5×10-2μF，