新教材高中物理第12章電能能量守恒定律章末水平測評新人教版必修第三冊

第十二章章末水平測評本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～8題只有一項(xiàng)符合題目要求，第9～12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1．太陽能電池已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于生活中，有些太陽帽前安裝的小風(fēng)扇就是靠太陽能電池供電的?？梢詼y得某太陽能電池的電動(dòng)勢為0.6V，以下說法中錯(cuò)誤的是()A．太陽能電池在1s內(nèi)將0.6J的太陽能轉(zhuǎn)化為電能B．在不接入電路時(shí)，太陽能電池兩極間的電壓為0.6VC．電路中每通過1C電荷量，太陽能電池把0.6J的太陽能轉(zhuǎn)化為電能D．太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的本事比一節(jié)干電池(電動(dòng)勢為1.5V)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本事小答案A解析依據(jù)電動(dòng)勢的定義式E＝eq\f(W,q)，得W＝qE＝1×0.6J＝0.6J，則電路中每通過1C電荷量，非靜電力對電荷做功為0.6J，太陽能電池把0.6J的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，由于不知道1s內(nèi)流過電池的電荷量，故A錯(cuò)誤，C正確；不接入外電路時(shí)，太陽能電池兩極間的電壓等于電動(dòng)勢，為0.6V，故B正確；太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的本事比一節(jié)干電池(電動(dòng)勢為1.5V)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本事小，故D正確。本題選擇錯(cuò)誤的，故選A。2．如圖所示，P為一塊半圓形薄電阻合金片，先將它按圖甲方式接在電極A、B之間，然后將它再按圖乙方式接在電極C、D之間，設(shè)AB、CD之間的電壓是相同的，則這兩種接法相等時(shí)間內(nèi)在電阻中產(chǎn)生的熱量關(guān)系正確的是()A．圖甲產(chǎn)生的熱量比圖乙產(chǎn)生的熱量多B．圖甲產(chǎn)生的熱量比圖乙產(chǎn)生的熱量少C．圖甲產(chǎn)生的熱量和圖乙產(chǎn)生的熱量一樣多D．因?yàn)槭切螒B(tài)不規(guī)范的導(dǎo)體，所以推斷不出哪一個(gè)產(chǎn)生的熱量多答案A解析將四分之一圓形薄合金片看成一個(gè)電阻，設(shè)為r，圖甲中等效為兩個(gè)電阻并聯(lián)，R甲＝eq\f(r,2)，圖乙中等效為兩個(gè)電阻串聯(lián)，R′＝2r，又因?yàn)閮啥说碾妷菏窍嗟鹊?，故由P＝eq\f(U2,R)知電阻小的產(chǎn)生的熱量多，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。3．有兩個(gè)相同的電阻，阻值為R，串聯(lián)起來接在電動(dòng)勢為E的電源上，通過每個(gè)電阻的電流為I；若將這兩個(gè)電阻并聯(lián)，仍接在該電源上，此時(shí)通過一個(gè)電阻的電流為eq\f(2I,3)，則該電源的內(nèi)阻是()A．R B．eq\f(R,2)C．4R D．eq\f(R,8)答案C解析由閉合電路歐姆定律得，兩電阻串聯(lián)時(shí)：I＝eq\f(E,2R＋r)，兩電阻并聯(lián)時(shí)：eq\f(2,3)I＝eq\f(1,2)·eq\f(E,\f(R,2)＋r)，解得，r＝4R。4．電阻R1和R2分別標(biāo)有“2Ω，1.0A”和“4Ω，0.5A”，將它們串聯(lián)后接入電路中，則此電路中允許消耗的最大功率為()A．1.5W B．3.0WC．5.0W D．6.0W答案A解析兩電阻的額定電流不同，R2允許通過的最大電流為0.5A，為保證電路平安，電路允許通過的最大電流I＝0.5A，所以，此電路中允許消耗的最大功率為P＝I2(R1＋R2)＝1.5W。5．在如圖所示的電路中，R1、R2、R3和R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r。設(shè)電流表A的讀數(shù)為I，電壓表V的讀數(shù)為U。當(dāng)R5的滑動(dòng)觸點(diǎn)向圖中a端移動(dòng)時(shí)()A．I變小，U變小 B．I變大，U變大C．I變小，U變大 D．I變大，U變小答案A解析當(dāng)R5的滑動(dòng)觸點(diǎn)向圖中a端移動(dòng)時(shí)，R5接入電路中的阻值變小，外電路總電阻變小，則由閉合電路歐姆定律知，總電流I總變大，路端電壓變小，U變小。依據(jù)閉合電路歐姆定律知R5兩端電壓U′＝E－I總(r＋R1＋R3)變小，則I＝eq\f(U′,R2＋R4)變小。故選A。6．在探討微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，可采納如圖所示的試驗(yàn)電路。當(dāng)調(diào)整滑動(dòng)變阻器R，使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5A和1.0V；當(dāng)重新調(diào)整R，使電動(dòng)機(jī)復(fù)原正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V。則有關(guān)這臺電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的說法正確的是()A．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為7.5ΩB．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻發(fā)熱功率為8.0WC．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為30WD．電動(dòng)機(jī)的效率約為27%答案B解析當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5A和1.0V，電路中只有電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻消耗電能，其阻值r＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(1.0,0.5)Ω＝2.0Ω，A錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)復(fù)原正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V，則電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻發(fā)熱功率P熱＝Ieq\o\al(2,2)r＝2.02×2W＝8.0W，B正確；電動(dòng)機(jī)的總功率P總＝U2I2＝15.0V×2.0A＝30.0W，所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率P輸出＝P總－P熱＝30.0W－8.0W＝22.0W，C錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的效率η＝eq\f(P輸出,P總)×100%＝eq\f(22.0W,30.0W)×100%≈73.3%，D錯(cuò)誤。7．某直流電路如圖所示，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，下列關(guān)于電源的說法錯(cuò)誤的是()A．總功率肯定減小B．效率肯定增大C．內(nèi)部損耗功率肯定減小D．輸出功率肯定先增大后減小答案D解析滑片P向右移動(dòng)時(shí)外電路電阻R外增大，由閉合電路歐姆定律知總電流減小，由P總＝EI可得P總減小，故A正確；依據(jù)η＝eq\f(R外,R外＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R外))可知B正確；由P損＝I2r可知，C正確；P出－R外圖像如圖所示，因不知道R外的初始值和最大值與r的大小關(guān)系，所以無法推斷P出的變更狀況，D錯(cuò)誤；故選D。8．如圖所示的電路中，閉合開關(guān)，燈L1、L2正常發(fā)光。由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)覺燈L1變亮、燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，依據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是()A．R1斷路 B．R2斷路C．R3短路 D．R4短路答案A解析把原電路改畫為如圖所示的電路。由于電流表示數(shù)減小、燈L2變暗，可推知電路中的總電流減小，路端電壓增大，表明外電阻增大，可解除R3、R4短路的可能。又因?yàn)闊鬖1變亮、燈L2變暗，表明燈L1兩端電壓增大、燈L2兩端電壓減小，由歐姆定律可推斷只能是R1發(fā)生斷路。9．關(guān)于能源的開發(fā)和利用，下列說法正確的是()A．依據(jù)能量守恒定律，能源是取之不盡、用之不竭的B．能源的開發(fā)和利用，必需同時(shí)考慮其對生態(tài)環(huán)境的影響C．不斷開發(fā)新能源，是緩解能源危機(jī)，加強(qiáng)環(huán)境愛護(hù)的重要途徑D．能源是有限的，無節(jié)制地運(yùn)用常規(guī)能源，是一種盲目的短期行為答案BCD解析煤、石油、自然氣屬于不行再生能源，能夠被人類利用的能源會越來越少，故A錯(cuò)誤，D正確；能源的開發(fā)和利用須要考慮對環(huán)境的影響，故B正確；不斷開發(fā)新能源，如太陽能、水能、風(fēng)能、核能等，是緩解能源危機(jī)，加強(qiáng)環(huán)境愛護(hù)的重要途徑，故C正確。10．某種小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示，三個(gè)完全相同的這種小燈泡連接成如圖乙所示的電路，電源的內(nèi)阻為1.0Ω?，F(xiàn)閉合開關(guān)S，志向電壓表V的示數(shù)為4.0V，則()A．三個(gè)燈泡的總電阻為8.3ΩB．電源的電動(dòng)勢為5.6VC．電源消耗的熱功率為3.0WD．電源的效率為89.3%答案ABD解析志向電壓表V的示數(shù)為4.0V，可知串聯(lián)的燈泡電流為0.6A，此時(shí)小燈泡電阻為eq\f(4.0,0.6)Ω＝eq\f(20,3)Ω；每個(gè)并聯(lián)燈泡的電流為0.3A，電壓為1.0V，此時(shí)小燈泡的電阻為eq\f(1.0,0.3)Ω＝eq\f(10,3)Ω，所以總電阻為eq\f(20,3)Ω＋eq\f(1,2)·eq\f(10,3)Ω≈8.3Ω，A正確；電動(dòng)勢等于4V＋1V＋0.6×1.0V＝5.6V，B正確；電源消耗的熱功率為0.62×1.0W＝0.36W，C錯(cuò)誤；電源效率為η＝eq\f(U,E)＝eq\f(5,5.6)×100%＝89.3%，D正確。11.如圖所示，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻不計(jì)?；瑒?dòng)變阻器阻值為R＝50Ω，定值電阻R1＝30Ω，R2＝20Ω，三只電流表都是志向電流表。滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從a向b移動(dòng)過程中，下列說法正確的是()A．電流表A的示數(shù)先增大后減小B．電流表A1的示數(shù)先增大后減小C．電流表A2的示數(shù)漸漸增大D．滑動(dòng)觸頭P移到b端時(shí)電流表A的示數(shù)最大答案CD解析當(dāng)滿意R1＋RaP＝R2＋RbP時(shí)，外電路的電阻最大，則滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從a向b移動(dòng)過程中，電路的總電阻先增大后減小，總電流先減小后增大，電流表A的示數(shù)先減小后增大，A錯(cuò)誤；因電源的內(nèi)阻不計(jì)，可知電流表A1的示數(shù)I1＝eq\f(E,R1＋RaP)，則隨著RaP的增加，電流表A1示數(shù)減小，B錯(cuò)誤；電流表A2的示數(shù)I2＝eq\f(E,R2＋RbP)，則隨著RbP的減小，電流表A2示數(shù)漸漸增大，C正確；由數(shù)學(xué)學(xué)問可知，當(dāng)滑動(dòng)觸頭P移到b端時(shí)電路的總電阻最小，此時(shí)電流表A的示數(shù)最大，D正確。12．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更的特性圖線，曲線Ⅲ是一個(gè)小燈泡的伏安特性曲線，曲線Ⅲ與直線Ⅰ、Ⅱ相交點(diǎn)的坐標(biāo)分別為P(5.2,3.5)、Q(6,5)。假如把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨(dú)連接，則下列說法正確的是()A．電源1與電源2的內(nèi)阻之比是3∶2B．電源1與電源2的電動(dòng)勢之比是1∶1C．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是1∶2D．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是7∶10答案AB解析依據(jù)圖像可知，E1＝E2＝10V，r1＝eq\f(5,4)Ω，r2＝eq\f(5,6)Ω，所以r1∶r2＝3∶2，E1∶E2＝1∶1，A、B正確；曲線Ⅲ與其他兩條直線的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該小燈泡在這兩種連接狀態(tài)下的工作電壓和工作電流，依據(jù)坐標(biāo)值可求出此時(shí)小燈泡消耗的功率分別為P1＝18.2W和P2＝30W，小燈泡的電阻分別為R1＝eq\f(35,52)Ω，R2＝eq\f(5,6)Ω，所以C、D錯(cuò)誤。第Ⅱ卷(非選擇題，共52分)二、試驗(yàn)題(本題共2小題，共12分)13．(4分)在“測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的試驗(yàn)中，電路圖如圖甲所示。(1)在圖甲的電路中，為避開燒壞電表，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(填“A”或“B”)端。(2)圖乙是依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的U-I圖像，由圖可知，電源的電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。答案(1)A(2)1.51.0解析(1)閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移至滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大處，即A端。(2)U-I圖像的縱軸截距為電源的電動(dòng)勢，即E＝1.5V，U-I圖像斜率的肯定值等于電源的內(nèi)阻，故r＝eq\f(1.5V－1.0V,0.5A)＝1.0Ω。14．(8分)在探討性課題中，小剛、小聰和小明所在的小組收集了手機(jī)的電池以及從廢舊收音機(jī)上拆下的電阻、電容器、電感線圈等電子器件?，F(xiàn)從這些材料中選取兩個(gè)待測元件進(jìn)行探討，一是電阻Rx(阻值約2kΩ)，二是手機(jī)中常用的鋰電池(電動(dòng)勢E銘牌上標(biāo)的值為3.4V)。在操作臺上還打算了如下試驗(yàn)器材：A．電壓表V(量程4V，電阻RV約10kΩ)；B．電流表A1(量程100mA，內(nèi)阻RA1約5Ω)；C．電流表A2(量程2mA，內(nèi)阻RA2約50Ω)；D．滑動(dòng)變阻器R(0～40Ω，額定電流1A)；E．電阻箱R0(0～999.9Ω)；F．開關(guān)S一只、導(dǎo)線若干。(1)小剛采納伏安法測定Rx的阻值，他運(yùn)用的電源是待測的鋰電池。如圖是他連接的部分試驗(yàn)器材，請你完成實(shí)物連接。小剛選用的電流表應(yīng)是________(選填“A1”或“A2”)；他用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)作為Rx的測量值，則測量值________(選填“大于”或“小于”)真實(shí)值。(2)小聰和小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖測量鋰電池的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r。A．小聰?shù)脑囼?yàn)操作是：閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值為R1時(shí)，讀出電壓表的示數(shù)為U1；調(diào)整電阻箱的阻值為R2時(shí)，讀出電壓表的示數(shù)為U2。依據(jù)小聰測出的數(shù)據(jù)可求得該電池的電動(dòng)勢，其表達(dá)式為E＝________；B．小明認(rèn)為用線性圖像處理數(shù)據(jù)更便于分析。他在試驗(yàn)中多次變更電阻箱阻值，獲得了多組數(shù)據(jù)，畫出的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)圖像為一條直線(見圖乙)。則該圖像的函數(shù)表達(dá)式為eq\f(1,U)＝________，由圖乙可知該電池的電動(dòng)勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。答案(1)圖見解析A2大于(2)A.eq\f(U1U2R1－R2,U2R1－U1R2) B．eq\f(r,ER)＋eq\f(1,E)3.30.25解析(1)測量Rx的阻值時(shí)，滑動(dòng)變阻器實(shí)行分壓接法，由于待測電阻的阻值較大，電流表實(shí)行內(nèi)接法，實(shí)物圖如圖所示：通過待測電阻的最大電流為Im＝eq\f(3.4,2000)A＝1.7mA，故電流表選取A2；由于電流表實(shí)行內(nèi)接法，用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)為待測電阻與電流表內(nèi)阻的阻值之和，所以測量值大于真實(shí)值。(2)A.由閉合電路的歐姆定律可知E＝U1＋eq\f(U1,R1)r，E＝U2＋eq\f(U2,R2)r，聯(lián)立解得E＝eq\f(U1U2R1－R2,U2R1－U1R2)；B．由閉合電路的歐姆定律可知E＝U＋eq\f(U,R)r，整理得eq\f(1,U)＝eq\f(r,ER)＋eq\f(1,E)，所以截距eq\f(1,E)＝0.3，解得E＝3.3V；斜率eq\f(r,E)＝eq\f(0.6－0.3,4.0)＝eq\f(3,40)，解得r＝0.25Ω。三、計(jì)算題(本題共4小題，共40分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)15．(8分)如圖所示，已知UAB＝6V，當(dāng)滑動(dòng)變阻器觸頭P位于正中心位置時(shí)，額定電壓為3V的燈泡L正常發(fā)光，當(dāng)觸頭滑至最左端時(shí)，電燈實(shí)際功率為2W，假設(shè)燈泡電阻不變，求此燈泡的額定功率和該滑動(dòng)變阻器的最大電阻。答案4.5W4Ω解析設(shè)該滑動(dòng)變阻器的最大電阻為Rm，燈泡電阻為RL，則依據(jù)P位于正中心位置時(shí)燈泡正常發(fā)光，電壓為3V，滑動(dòng)變阻器的電壓為3V，得RL＝eq\f(Rm,2)。方法一：找電流，P位于最左端時(shí)該滑動(dòng)變阻器的電阻為：R＝Rm＝2RL，由功率關(guān)系知此時(shí)滑動(dòng)變阻器的功率P＝2PL＝4W，I＝eq\f(PL＋P,UAB)＝eq\f(2＋4,6)A＝1A，滑動(dòng)變阻器的最大電阻：Rm＝eq\f(P,I2)＝eq\f(4,12)Ω＝4Ω，故RL＝eq\f(Rm,2)＝2Ω，燈泡的額定功率P額＝eq\f(U\o\al(2,額),RL)＝eq\f(32,2)W＝4.5W。方法二：找電壓，P位于最左端時(shí)該滑動(dòng)變阻器的電阻R＝Rm＝2RL，則UL＝2V，故RL＝eq\f(U\o\al(2,L),PL)＝eq\f(22,2)Ω＝2Ω，燈泡額定功率P額＝eq\f(U\o\al(2,額),RL)＝eq\f(32,2)W＝4.5W，該滑動(dòng)變阻器的最大電阻Rm＝2RL＝4Ω。16．(8分)如圖所示電路，電源電動(dòng)勢E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω。外電路電阻R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝7.5Ω。電容器的電容C＝4μF。求：(1)開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定時(shí)，電容器所帶的電荷量；(2)開關(guān)從閉合到斷開，流過電流表A的電荷量。答案(1)7.2×10－6C(2)1.92×10－5C解析(1)開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定時(shí)，電容器所在支路沒有電流，電容器兩端的電壓等于R1兩端的電壓。外電路總電阻為R＝eq\f(R1＋R2R3,R1＋R2＋R3)＝3Ω，干路電流為I＝eq\f(E,R＋r)＝1.5A，路端電壓為U＝E－Ir＝4.5V，電容器兩端的電壓為U1＝eq\f(R1,R1＋R2)U＝1.8V，所以電容器所帶的電荷量Q1＝CU1＝7.2×10－6C，b板帶正電，a板帶負(fù)電。(2)S斷開，電路穩(wěn)定時(shí)，電容器兩端的電壓等于R2兩端的電壓，U2＝eq\f(E,R1＋R2＋r)R2＝3V，所以電容器所帶的電荷量Q2＝CU2＝1.2×10－5C，a板帶正電，b板帶負(fù)電。則流過電流表A的電荷量Q＝Q1＋Q2＝1.92×10－5C。17．(12分)一個(gè)允許通過最大電流為2A的電源和一個(gè)滑動(dòng)變阻器，接成如圖甲所示的電路?；瑒?dòng)變阻器最大阻值為R0＝22Ω，電源路端電壓U隨外電阻R變更的規(guī)律如圖乙所示，圖中U＝12V的直線為圖線的漸近線。試求：