【單元練】(必考題)高中物理必修3第十二章【電能-能量守恒定律】經(jīng)典習(xí)題(含答案解析)

一、選擇題1．如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，R1、R2是定值電阻，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R0的滑片向下移動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）A．電流表示數(shù)變大B．電壓表示數(shù)變大C．R1消耗的功率增大D．R2消耗的功率增大C解析：CAB．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻減小，與R2并聯(lián)的電阻減小，外電路總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小，則V的示數(shù)減小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓與電阻成正比的特點(diǎn)，可知，并聯(lián)部分電壓減小，通過R2的電流減小，則A的示數(shù)減小，故AB錯(cuò)誤；C．根據(jù)可知，總電流增大，R1消耗的電功率變大，故C正確；D．通過R2的電流減小，根據(jù)可知R2消耗的電功率變小，故D錯(cuò)誤。故選C。2．在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，燈泡L的電阻小于電源的內(nèi)阻，閉合開關(guān)S，在滑動(dòng)變阻器的滑片由a向b移動(dòng)的過程中，下列各物理量的變化情況正確的是（）A．電流表的讀數(shù)變大 B．燈泡L變亮C．電源輸出功率先減小后增大 D．電壓表的讀數(shù)先增大后減小D解析：DBD．滑動(dòng)變阻器的右半部分與左半部分并聯(lián)，再與燈泡L串聯(lián)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片由a向b移動(dòng)的過程中，總電阻先增大后減小，干路電流先減小后增大，由可知，路端電壓先增大后減小，燈泡L在干路上，先變暗后變亮，電壓表測的是路端電壓，讀數(shù)先增大后減小，B錯(cuò)誤，D正確；A．電流表測的是流過滑動(dòng)變阻器右半部分的電流，滑動(dòng)變阻器兩部分并聯(lián)的電壓為可知，先增大后減小，在增大過程，左半邊電阻減小，左半邊電流增大，則右半邊電流減小，電流表示數(shù)減小，在減小過程，右半邊電阻增大，右半邊電流減小，電流表示數(shù)減小，即整個(gè)過程中電流表的讀數(shù)都在變小，A錯(cuò)誤；C．隨著外電阻的增大，電源的輸出功率增大，當(dāng)外電阻等于內(nèi)阻時(shí)輸出功率最大，由題意知，燈泡L的電阻小于電源的內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器兩部分并聯(lián)的阻值先增大后減小，但與燈泡L及內(nèi)阻的阻值關(guān)系未知，故輸出功率無法確定，C錯(cuò)誤。故選D。3．在如圖所示電路中，L１、L２為“220V，40W”，L３、L４為“220V，60W”，比較四個(gè)燈的亮度，有以下各種說法，其中正確的是（）A．L４最亮 B．L１最亮C．L１、L２一樣亮 D．L３比L４亮B解析：B根據(jù)功率的公式可知，L１、L２的電阻大于L３、L４。所以電壓最大的是L１，其次是L４，最小是L２和L３，電流是L１L４最大，L３次之，L２最小。所以L１最亮，L４次之，L３再次之，L２最暗。故選B。4．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(shí)驗(yàn)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?yàn)闊o論是哪種電路，電流表示數(shù)都變大B．無效。因?yàn)闊o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。5．如圖所示，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)電阻為r，C為電容器，R0為定值電阻，電表均為理想電表，R為滑動(dòng)變阻器，閉合開關(guān)后燈泡正常發(fā)光，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，下列判斷正確的是（）A．電壓表、電流表示數(shù)均變大，燈泡L將變亮B．定值電阻R0中將有從右向左的電流C．電壓表示數(shù)改變量與電流表示數(shù)改變量之比變小D．電源輸出功率一定變小B解析：BA．電路穩(wěn)定時(shí)，與電容器串聯(lián)的電路沒有電流，R0兩端的電壓為零。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，變阻器電阻減小，外電阻減小，電路中總電流變大，則燈L將變亮，電流表示數(shù)變大，電源的內(nèi)電壓變大，則路端電壓減小，電壓表讀數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；B．電容器的電壓等于路端電壓，所以電容器的電壓減小，由Q=CU分析可知其電荷量將減小。電容器放電，則定值電阻R0中將有從右向左的電流出現(xiàn)，故B正確；C．根據(jù)閉合電路歐姆定律知U=E－Ir，得可得電壓表示數(shù)改變量與電流表示數(shù)改變量之比保持不變，故C錯(cuò)誤；D．因不清楚外電路電阻與電源內(nèi)阻的大小關(guān)系，則不能確定電源輸出功率的變化，故D錯(cuò)誤。故選B。6．如圖所示為汽車蓄電池與車燈（電阻不變）、啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)組成的電路，蓄電池內(nèi)阻為0.5Ω，電流表和電壓表均為理想電表。只接通S1時(shí)，電流表示數(shù)為10A，電壓表示數(shù)為10V；再接通S2，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電流表示數(shù)變?yōu)?A，則此時(shí)通過啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流是（）A．2A B．10AC．12A D．20AC解析：C只接通S1時(shí)，由閉合電路歐姆定律得車燈的電阻燈再接通S2后，車燈兩端的電壓為燈燈流過蓄電池的電流為流過電動(dòng)機(jī)的電流為電動(dòng)機(jī)故ABD錯(cuò)誤，C正確；故選C。7．高二教室中有一臺電風(fēng)扇，其電動(dòng)機(jī)內(nèi)電阻是，接上的恒定電壓后，電風(fēng)扇正常工作，消耗的總功率是，則此時(shí)（）A．電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)是純電阻電路B．通過電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的電流大小為C．電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)機(jī)械功率為D．若接上電源后電風(fēng)扇扇葉被卡住而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，則此時(shí)電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率為D解析：DA．電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能，因此不是純電阻電路，故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)樗怨蔅錯(cuò)誤；C．電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率為W電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)葉片不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作純電阻處理，根據(jù)歐姆定律，有電動(dòng)機(jī)消耗的電功率等于電機(jī)的發(fā)熱功率故D正確。故選D。8．如圖，是一實(shí)驗(yàn)電路圖，在滑動(dòng)觸頭由a端滑向b端的過程中，下列表述正確的是（）A．路端電壓變大 B．電流表的示數(shù)變小C．電源的輸出功率變小 D．電路的總電阻變大B解析：BAD．在滑動(dòng)觸頭由a端滑向b端的過程中，R1減小，外電阻變小，電路的總電阻變小，總電流變大，內(nèi)電壓變大，路端電壓變小，AD錯(cuò)誤；B．在滑動(dòng)觸頭由a端滑向b端的過程中，R1減小，由串反并同規(guī)律得，與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)的電流表讀數(shù)變小，B正確；C．不確定外電阻和內(nèi)電阻的大小關(guān)系，所以電源的輸出功率如何變化也不能確定，C錯(cuò)誤。故選B。9．圖甲為某電源的圖線，圖乙為某小燈泡的圖線，則下列說法正確的是（）A．電源的內(nèi)阻為0.5ΩB．小燈泡的電阻隨著電壓的增大而減小C．把電源和小燈泡組成閉合回路，小燈泡的功率約為D．當(dāng)小燈泡兩端的電壓為時(shí)，它的電阻約為C解析：CA．根據(jù)閉合電路歐姆定律變形可得圖像與縱軸的交點(diǎn)表示電動(dòng)勢，圖像斜率的大小表示內(nèi)阻，根據(jù)甲圖電動(dòng)勢為內(nèi)阻為故A錯(cuò)；B．根據(jù)乙圖可知電流越大，小燈泡功率越大，根據(jù)歐姆定律變形得可知乙圖線上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率為電阻，所以小燈泡的電阻隨著功率的增大而增大，故B錯(cuò)；C．把電源和小燈泡組成閉合回路，將在乙中作該電源對應(yīng)的U-I圖象，如圖所示兩曲線的交點(diǎn)即小燈泡的電壓、電流，根據(jù)圖像讀數(shù)，所以，小燈泡的功率為故C正確；D．當(dāng)小燈泡兩端的電壓為時(shí)，由圖乙可知,它的電阻為故D錯(cuò)。故選C。10．新冠肺炎疫情嚴(yán)重時(shí)期，網(wǎng)絡(luò)上課成為同學(xué)們的主要學(xué)習(xí)方式。某同學(xué)希望估算一下全校學(xué)生在家上課期間的耗電情況。通過收集相關(guān)資料，他得到了上表的信息。若僅考慮表中的用電器，試估算全校師生在家上直播課一天消耗的總電能約為（）學(xué)校學(xué)生總?cè)藬?shù)每節(jié)課時(shí)間每日上課節(jié)數(shù)每日網(wǎng)絡(luò)作業(yè)時(shí)間2000人8節(jié)使用手機(jī)人數(shù)占比使用電腦人數(shù)占比手機(jī)的功率電腦的功率60%40%A． B． C． D．B解析：B使用手機(jī)和電腦的人數(shù)分別是800人和1200人，一個(gè)人每天上課的時(shí)間為網(wǎng)絡(luò)作業(yè)的時(shí)間為所以一個(gè)人一天用電的時(shí)間為所以使用手機(jī)的師生一天消耗的電能為使用電腦的師生一天消耗的電能為全校師生在家上直播課時(shí)一天消耗的總電能為故選B。二、填空題11．2020年10月20日，世界上第一個(gè)公里級別的商用超導(dǎo)電纜在上海市徐匯區(qū)正式啟用。已知該電纜總長1.2公里，輸送的電流和電壓分別為2000A和35kV。于是該電纜輸電的功率為______W。在超導(dǎo)狀態(tài)下，整根電纜的總電阻不超過10-12Ω?？芍眠@根電纜輸電時(shí)，其損耗功率的上限為______W。7×1074×10-6解析：7×1074×10-6[1]該電纜輸電的功率為[2]損耗功率的上限為12．如圖甲所示電路圖中，R是滑動(dòng)變阻器，電鍵閉合后，將滑片從A端滑到B端，電源的輸出功率和電流表讀數(shù)作出的圖象如圖乙所示，則該電源的電動(dòng)勢為__V，滑動(dòng)變阻器總阻值為__Ω。224解析：224當(dāng)電源的內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，最大的輸出功率Pm=I2R=r=由圖知，Pm=8W，即有：8=由圖看出：P=0時(shí)，I=2A，有：E=Ir=2r聯(lián)立解得：E=16V，r=8Ω當(dāng)滑片滑至AB的中點(diǎn)時(shí)電路中電阻最大，電流最小，設(shè)變阻器總電阻為R，則有：0.25=解得滑動(dòng)變阻器總阻值為R=224Ω13．在“用DIS測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，某次實(shí)驗(yàn)得到的電源的U-I圖線如圖(a）所示。(1)由圖(a)實(shí)驗(yàn)圖線的擬合方程可得，該電源的電動(dòng)勢E=_____V，內(nèi)阻r=___Ω。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的該電源的U、I數(shù)據(jù)，若令y=UI，x=U/I，則由計(jì)算機(jī)擬合得出的y-x圖線如圖(b)所示，則圖線最高點(diǎn)A點(diǎn)的坐標(biāo)x=_______Ω，y=______W（結(jié)果保留2位小數(shù)）。(3)若該電池組電池用舊了，重復(fù)該實(shí)驗(yàn)，請?jiān)趫D(b)中定性畫出舊電池組的y-x圖線__________；并經(jīng)推理分析對所畫圖線做出合理的解釋。E=283Vr=103Ωx=103y=194答案見解析【解析】解析：E=2.83Vr=1.03Ω。x=1.03y=1.94答案見解析【解析】(1)[1]根據(jù)閉合電路歐姆定律和圖像可知：電動(dòng)勢為：[2]內(nèi)阻為：(2)[3][4]由題意可知，出功率：因此當(dāng)時(shí)，電源的輸出功率最大(3)[5]①當(dāng)電池用舊了，減小，增大，當(dāng)時(shí)，最大；圖線峰值降低且右移；故可得出圖(1)和圖(2)所示圖象；②當(dāng)一定，由于減小，增大，變小，圖線降低；可得出圖(3)所示圖象，故可能的圖象如圖所示；14．現(xiàn)有標(biāo)著“100Ω4W”和“90Ω100W”的電阻，若將它們串聯(lián)使用，則允許通過的最大電流為___________；若將它們并聯(lián)使用，允許加的總電壓是___________．2A20V解析：2A20V根據(jù)功率公式有：得“100Ω，4W”的電阻額定電流為：A額定電壓為：V“90Ω，100W”的電阻額定電流為：A額定電壓為V當(dāng)它們串聯(lián)時(shí)，電流相同，則允許通過的最大電流為0.2A；若將它們并聯(lián)使用，電壓相同，則允許所加的最大電壓為20V。15．三只燈泡并聯(lián)接在200V的電源上，總電流為2A，第三只燈泡的功率為100W，且，則第一只、第二只燈泡的功率分別為________W、________W．100解析：100[1][2]電路中總功率為，故第一只、第二只燈泡的總功率為，兩燈泡并聯(lián)，故，故。16．如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢E=6V，內(nèi)阻r=2Ω，R1=4Ω，R2=6Ω，R3=3Ω。(1)若在C、D間連一個(gè)理想電壓表，其讀數(shù)是_____V；(2)若在C、D間連一個(gè)理想電流表，其讀數(shù)是_____A。05解析：0.5(1)[1]若在C、D間連一個(gè)理想電壓表，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有代入數(shù)據(jù)，得理想電壓表讀數(shù)為代入數(shù)據(jù)，得(2)[2]若在C、D間連一個(gè)理想電流表，這時(shí)電阻R2與R3并聯(lián)，并聯(lián)電阻大小代入數(shù)據(jù)，得根據(jù)閉合電路歐姆定律，有代入數(shù)據(jù)，得理想電流表讀數(shù)為代入數(shù)據(jù)，得17．傳感器在自動(dòng)控制、信息處理技術(shù)中承擔(dān)著信息采集與轉(zhuǎn)換的任務(wù)。如光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)換為電信號、熱敏電阻將熱信號轉(zhuǎn)換為電信號。如圖所示是大型電子地磅的電路圖，它是利用彈簧長度的變化使接入電路的滑動(dòng)變阻器的阻值變化，將_________信號轉(zhuǎn)換為電信號的。如圖所示地磅刻度是________的。（填“均勻”或“不均勻”）力不均勻解析：力不均勻。[1]地磅上稱量不同重物時(shí)，彈簧的形變不同，則滑動(dòng)變阻器接入電路的有效電阻不同，則電路中電流就不同。該裝置是將力信號轉(zhuǎn)化為電信號。[2]設(shè)地磅上沒有重物時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭在B端，滑動(dòng)變阻器的總長度為L，重物重力為G時(shí)彈簧形變?yōu)閤，勁度系數(shù)為k，則有，因?yàn)橹匚锱c形變成正比，但是電流跟形變不成線性關(guān)系，所以地磅的刻度不是均勻的。18．電動(dòng)自行車具有低噪聲、無廢氣、無油污的環(huán)保性，而且它的能源利用率很高，下表列出了某品牌電動(dòng)自行車及所用電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，不計(jì)其自身機(jī)械損耗，若該車在額定狀態(tài)下以最大運(yùn)行速度行駛，則自重40kg額定電壓48V載重75kg額定電流12A最大運(yùn)行速度20km/h額定輸出功率350W（1）該車獲得的牽引力為______N。（2）電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為______Ω。16解析：1.6（1）[1]由題中表格可知，電動(dòng)自行車的最大運(yùn)動(dòng)速度為v=20km/h=m/s此時(shí)電動(dòng)自行車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由瞬時(shí)功率得N所以此時(shí)該車獲得的牽引力為63N；（2）[2]由表格可知，電動(dòng)機(jī)的電壓U=48V，I=12A，所以電動(dòng)機(jī)的輸入功率為W根據(jù)能量守恒可知，電動(dòng)機(jī)輸入的電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，即輸出功，一部分轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)線圈的內(nèi)能，所以其中式中R為電動(dòng)機(jī)線圈的內(nèi)阻，聯(lián)立以上各式可得R=1.619．如圖，電阻Rl、R2和R3的阻值分別為1Ω、2Ω和4Ω。當(dāng)電鍵S1斷開、S2閉合時(shí)，電源輸出功率為1W；當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí)，電源輸出功率也為1W。則電源電動(dòng)勢為_____V，內(nèi)阻為_____Ω。2解析：2[1][2]電鍵S1斷開、S2閉合時(shí)，和被短路，則當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí)，和被短路，則代入數(shù)據(jù)解得20．如圖a所示電路中，電源電動(dòng)勢E=6V，內(nèi)阻r=1Ω，R1=R2=4Ω。若在A、B間連接一個(gè)理想電壓表，其讀數(shù)是_____V；圖a中虛線框內(nèi)的電路可等效為一個(gè)電源，即圖a可等效為圖b，其等效電動(dòng)勢E′等于AB間斷路時(shí)AB間的電壓；則該等效電源的內(nèi)電阻r′是___Ω。848解析：84.8[1]若在A、B間連接一個(gè)理想電壓表，電壓表測量的電阻，根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知[2]與電源內(nèi)阻并聯(lián)再與串聯(lián)得等效電源的內(nèi)阻三、解答題21．在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢E=20V，內(nèi)阻r=2Ω；當(dāng)接入固定電阻R=4Ω時(shí)，電路中標(biāo)有“4V

2W”的燈泡L和內(nèi)阻的小型直流電動(dòng)機(jī)都恰能正常工作。

求：(1)電路中的電流強(qiáng)度；(2)電源的輸出功率；(3)電動(dòng)機(jī)的額定工作電壓。解析：(1)0.5A；(2)9.5W；(3)13V(1)由題，“”的燈泡正常發(fā)光，則通過燈泡的電流等于額定電流，則電路中的電流大小為(2)電源的輸出功率(3)直流電動(dòng)機(jī)能正常工作，其兩端的電壓等于額定電壓，則有22．如圖所示，，電源電動(dòng)勢，內(nèi)阻。開關(guān)原來斷開。求：(1)開關(guān)斷開時(shí)，電容器所帶的電荷量？(2)開關(guān)閉合后，電路穩(wěn)定時(shí)點(diǎn)的電勢為多少？(3)開關(guān)閉前、合后，電容器所帶的電荷量變化了多少？

解析：(1)；(2)；(3)(1)開關(guān)斷開時(shí)，兩端的電勢差,所以電荷量(2)、并聯(lián)的電阻開關(guān)閉合后，由閉合電路歐姆定律因?yàn)榈么霐?shù)據(jù)，得(3)開關(guān)閉合前，兩端的電勢差，開關(guān)閉合后，兩端的電勢差故兩端的電勢差減小了帶電荷量減少了23．如圖所示，定值電阻、阻值分別為和，電容器C的電容為，電源電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r分別為和，電壓表為理想電表。開始時(shí)，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)。(1)求電壓表的示數(shù)；(2)求C所帶電荷量；(3)現(xiàn)將開關(guān)S閉合，發(fā)現(xiàn)電容器C所帶電荷量減少了。求定值電阻的阻值。解析：(1)1.5V；(2)1.0×10-4C；(3)2Ω。(1)根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得電流強(qiáng)度為則電壓表的示數(shù)為UV=IR2=0.5×3V=1.5V(2)R1兩端電壓為U1=IR1=0.5×2V=1V則電容C所帶的電荷量為Q=CU1=100×10-6×1C=1.0×10-4C(3)將開關(guān)S閉合，發(fā)現(xiàn)電容器C所帶電荷量減少了4×10-5C，則此時(shí)電容器所帶電荷量為Q′=1.0×10-4C-4×10-5C=6×10-5C則R1兩端電壓為通過R1的電流強(qiáng)度為電路總電流為則通過R3的電流強(qiáng)度I3=I總-I′=0.6A-0.3A=0.3A根據(jù)歐姆定律可得24．在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢，內(nèi)阻未知，，，L為規(guī)格是“3V3W”的燈泡，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光。（不考慮溫度對燈泡電阻的影響）求：(1)電源的內(nèi)阻；(2)開關(guān)S閉合時(shí)，燈泡實(shí)際消耗的功率。解析：(1)1Ω；(2)0.48W(1)當(dāng)S斷開時(shí)，燈L正常發(fā)光，即根據(jù)閉合電路歐姆定律有得(2)當(dāng)S閉合時(shí)，外電路的總電阻為干路電流為燈泡兩端的電壓為燈泡的實(shí)際功率為25．如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢E=12V，內(nèi)阻未知，R1=8Ω，R2=1.5Ω，L為規(guī)格“3V，3W”的燈泡，開關(guān)S斷開時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光。(不考慮溫度對燈泡電阻的影響)求：(1)燈泡的額定電流和燈絲電阻；(2)電源的內(nèi)阻；(3)開關(guān)S閉合時(shí)，電源的輸出功率。解析：(1)1A，3Ω；(2)1Ω；(3)12.96W(1)燈泡的額定電流燈絲電阻(2)斷開S時(shí)，燈L正常發(fā)光，由閉合電路歐姆定律解得(3)閉合S時(shí)，設(shè)外電路總電阻為R由閉合電路歐姆定律電源的輸出功率為26．如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢E＝12V，內(nèi)阻r＝0.5