人教高中物理同步講義練習(xí)必修三第十二章 電能 能量守恒定律 章末檢測(cè)題（解析版）

第十二章電能能量守恒定律章末檢測(cè)題一、單選題1．如圖所示，一手持迷你小風(fēng)扇內(nèi)安裝有小直流電動(dòng)機(jī)，其線圈電阻為，額定電壓為U，額定電流為I。將它與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源連接，電動(dòng)機(jī)恰好正常工作，則（）

A．電源的內(nèi)電阻為 B．電源輸出功率C．電動(dòng)機(jī)線圈電阻的發(fā)熱功率 D．電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為【答案】D【解析】A．電動(dòng)機(jī)恰好正常工作，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得電源的內(nèi)電阻為故A錯(cuò)誤；BC．電源輸出功率為因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)為非純電阻元件，可知電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻上消耗的電功率小于電動(dòng)機(jī)的額定功率，有即故電動(dòng)機(jī)線圈電阻的發(fā)熱功率為故BC錯(cuò)誤；D．電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為故D正確。故選D。2．如圖所示為兩個(gè)導(dǎo)體甲、乙串聯(lián)接入電路后的I-U關(guān)系圖線。由圖線分析可知下列選項(xiàng)正確的是（）

A．加在導(dǎo)體甲兩端的電壓大B．經(jīng)一段時(shí)間導(dǎo)線甲產(chǎn)生的熱量多C．導(dǎo)體乙的電阻大D．導(dǎo)體乙消耗的電功率小【答案】C【解析】C．I-U圖線中，斜率的倒數(shù)表示導(dǎo)體的電阻，由圖可知故C正確；A．根據(jù)串聯(lián)電路等流分壓，可得即加在導(dǎo)體乙兩端的電壓大。故A錯(cuò)誤；B．由焦耳定律，有可知經(jīng)一段時(shí)間導(dǎo)線乙產(chǎn)生的熱量多。故B錯(cuò)誤；D．根據(jù)導(dǎo)體甲消耗的電功率小。故D錯(cuò)誤。故選C。3．如圖所示電路中，直流電源內(nèi)阻，、為定值電阻，滑動(dòng)變阻器最大阻值為，。開關(guān)K閉合且電路穩(wěn)定后，滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢從b向a滑動(dòng)過程中（）

A．電流表示數(shù)變小 B．電源的效率增加C．通過的電流方向?yàn)閺膁到c D．滑動(dòng)變阻器消耗的功率一直減小【答案】C【解析】A．滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢從b向a滑動(dòng)過程中，接入電路的電阻減小，電路的總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆歐姆定律可知，電路的電流增大，電流表示數(shù)增大，故A錯(cuò)誤；B．電源的效率為當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，電源效率減小，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)閉合電路歐姆定律有當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，電路的電流增大時(shí)，路端電壓減小，電容器電壓減小，根據(jù)電容器定義式可知電荷量在減小，電容器在放電狀態(tài)，所以通過的電流方向?yàn)閺膁到c，故C正確；D．把R1看作電源的內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，若外電路的阻值先靠近等效電源的內(nèi)阻后遠(yuǎn)離等效電源的內(nèi)阻，等效電源的輸出功率先變大后變小，滑動(dòng)變阻器消耗的功率先變大后變小，若滑動(dòng)變阻器消耗的功率一直減小，故D錯(cuò)誤。故選Ｃ。4．人體含水量約，水中有鈉離子、鉀離子等離子存在，因此容易導(dǎo)電，脂肪則不容易導(dǎo)電。某脂肪測(cè)量?jī)x如圖甲所示，其原理就是根據(jù)人體電阻的大小來判斷脂肪所占比例，其內(nèi)部電路可簡(jiǎn)化為圖乙，不計(jì)電源內(nèi)阻。測(cè)量時(shí)，閉合開關(guān)，測(cè)試者兩手分別握手柄A、B，體型相近的兩人相比，脂肪含量高者握著手柄時(shí)（

）

A．電流表的讀數(shù)更大 B．電壓表的讀數(shù)更大C．定值電阻R兩端的電壓更大 D．電壓表的讀數(shù)與電流表的讀數(shù)的比值更小【答案】B【解析】由題可知脂肪含量高者不容易導(dǎo)電，則電阻較大，所以脂肪含量高者握著手柄，電流較小，則定值電阻R兩端的電壓更小，電壓表示數(shù)更大，電壓表的讀數(shù)與電流表的讀數(shù)的比值更大。故選B。5．如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電流表、電壓表均為理想電表，當(dāng)?shù)幕蜃蠡瑒?dòng)時(shí)（

）

A．電壓表讀數(shù)變小B．電流表讀數(shù)變大C．消耗的功率變大D．電壓表讀數(shù)的變化量與電流表讀數(shù)的變化量之比的絕對(duì)值不變【答案】D【解析】AB．當(dāng)?shù)幕蜃蠡瑒?dòng)時(shí)，接入電路中的電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電流表的讀數(shù)減小，根據(jù)可知電源的內(nèi)電壓和R1兩端電壓均減小，則電壓表的讀數(shù)為所以電壓表的讀數(shù)增大，故AB錯(cuò)誤；C．消耗的功率為可知消耗的功率在減小，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)閉合電路歐姆定律得電壓表兩端電壓為由上式得為U1-I圖像的斜率，即為所以電壓表讀數(shù)的變化量與電流表讀數(shù)的變化量之比的絕對(duì)值不變，故D正確。故選D。6．如圖所示是小文同學(xué)研究串聯(lián)電路中電流、電壓特點(diǎn)的實(shí)物連接圖．當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，燈不亮，燈亮，電流表有讀數(shù)．電壓表沒有示數(shù)，則故障原因可能是（）

A．?dāng)嗦?B．短路 C．?dāng)嗦?D．短路【答案】B【解析】AC．電流表有示數(shù)，說明電路故障不可能是斷路，故AC錯(cuò)誤；BD．電壓表無示數(shù)，說明電壓表并聯(lián)部分短路或者串聯(lián)部分?jǐn)嗦罚忠驗(yàn)椴粩嗦?，只能電壓表并?lián)部分短路。綜合判斷，是L1短路，故B正確，D錯(cuò)誤。故選B。7．如圖所示是一款海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)，主要安裝在近海。該型號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪直徑長(zhǎng)達(dá)200m，它運(yùn)行起來可以自動(dòng)調(diào)節(jié)使得葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的平面始終與風(fēng)向垂直，把通過此圓面空氣動(dòng)能的10%轉(zhuǎn)化為電能，已知空氣的密度為1.2kg/m3。若某段時(shí)間內(nèi)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)所在地區(qū)的風(fēng)速為10m/s，則此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率約為（）

A．1.9×106kW B．1.9×103kW C．10.9×106kW D．10.9×103kW【答案】B【解析】選取Δt時(shí)間內(nèi)的一段空氣柱為研究對(duì)象，其質(zhì)量為產(chǎn)生的電能為所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率約為故選B。8．太陽能汽車是利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能工作的一種新型汽車。已知太陽輻射的總功率約為，太陽到地球的距離約為，假設(shè)太陽光傳播到達(dá)地面的過程中約有40%的能量損耗，某太陽能汽車所用太陽能電池板接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的轉(zhuǎn)化效率約為15%。如果驅(qū)動(dòng)該太陽能汽車正常行駛所需的機(jī)械功率為5kW，且其中的來自于太陽能電池，則所需的太陽能電池板的面積至少約為（）A． B． C． D．【答案】C【解析】根據(jù)題意，設(shè)太陽能電池板的面積為，則太陽能電池板接受太陽能的功率為又有聯(lián)立解得故選C。二、多選題9．圖為一直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路原理圖。已知，電動(dòng)機(jī)內(nèi)電阻，電阻。用它以的速度豎直向上勻速提升某重物時(shí)，理想電壓表示數(shù)，重力加速度g取。不計(jì)一切阻力，則提升過程中（）

A．流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流為 B．輸入電動(dòng)機(jī)的電功率為C．電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為 D．重物的質(zhì)量為【答案】BD【解析】A．根據(jù)歐姆定律，有故A錯(cuò)誤；B．輸入電動(dòng)機(jī)的電功率為故B正確；C．電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為又解得故C錯(cuò)誤；D．設(shè)提升重物時(shí)的質(zhì)量為m，則有解得故D正確。故選BD。10．圖1所示電路中滑動(dòng)變阻器滑片從最右端向最左端滑動(dòng)，過程中記錄下多組對(duì)應(yīng)的電表讀數(shù)并畫出電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I的關(guān)系圖像，如圖2。已知電路中所有電表均為理想表，根據(jù)圖像信息，下列說法中正確的是（）

A．電源電動(dòng)勢(shì)為3VB．電源內(nèi)阻為6ΩC．滑動(dòng)變阻器阻值為6Ω時(shí)，其電功率最大D．滑動(dòng)變阻器接人電路的最大阻值為12Ω【答案】AC【解析】AB．根據(jù)閉合電路的歐姆定律有變式得即圖像與縱軸得截距表示電源得電動(dòng)勢(shì)。結(jié)合圖像可知，圖像得斜率為即而解得而圖線斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻與定值電阻之和，根據(jù)以上分析可得故A正確，B錯(cuò)誤；C．將定值電阻并入電源內(nèi)阻，記為，則電源端得輸出功率顯然，當(dāng)時(shí)電源的輸出功率最大，即當(dāng)時(shí)電阻R消耗得功率最大，故C正確；D．當(dāng)電路中的電流為時(shí)，根據(jù)可得而解得此時(shí)顯然滑動(dòng)變阻器接人電路的最大阻值大于12Ω，故D錯(cuò)誤。故選AC。11．如圖甲所示電路中，定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電動(dòng)勢(shì)為、內(nèi)阻為的電源兩端，所有電表均為理想電表，當(dāng)變阻器的滑動(dòng)片從一端滑到另一端的過程中兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如乙圖中的，兩直線所示，根據(jù)圖上的已知信息，判斷下列說法中正確的是（）A．滑動(dòng)變阻器的最大阻值是B．電源的電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器時(shí)，定值電阻上消耗的電功率最大D．在電流表示數(shù)逐漸減小的過程中，電源的輸出效率逐漸增大【答案】BD【解析】A．當(dāng)I1=1.0A時(shí)，電流最小，回路阻值最大，故滑動(dòng)變阻器的觸頭在最右端，此時(shí)據(jù)歐姆定律可得可得A錯(cuò)誤；B．當(dāng)I2=4.0A時(shí)，電流最大，回路阻值最小，故滑動(dòng)變阻器的觸頭在最左端，據(jù)歐姆定律可得聯(lián)立解得，B正確；C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值為零時(shí)，回路電流最大，據(jù)可知，定值電阻上消耗的電功率最大，C錯(cuò)誤；D．在電流表示數(shù)逐漸減小的過程中，外電路的阻值從增大到，電源的效率隨外電阻的增大而增大，D正確。故選BD。12．如圖所示，直線、拋物線和分別為某一直流電源外接純電阻電路中的總功率、外電路功率、電源內(nèi)阻發(fā)熱功率隨路端電壓變化的圖線，但具體對(duì)應(yīng)關(guān)系未知，根據(jù)圖像可判斷（

）A．圖像對(duì)應(yīng)圖線，由圖知電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為B．圖像對(duì)應(yīng)圖線，外電路電阻為時(shí)，輸出功率有最大值為C．圖像對(duì)應(yīng)圖線，由圖知電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為D．圖像對(duì)應(yīng)圖線，由圖知外電路最大功率為【答案】AD【解析】AC．電路中的總功率可知圖象對(duì)應(yīng)圖線a；由數(shù)學(xué)知識(shí)得知，圖象a的斜率大小為當(dāng)U=0時(shí)，=9W聯(lián)立解得由于電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率為由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，圖象的對(duì)應(yīng)圖線b，故C錯(cuò)誤，A正確；BD．根據(jù)功率分配關(guān)系可得則有由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，圖象的對(duì)應(yīng)圖線c；當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，即當(dāng)外電路電阻為時(shí)，輸出功率最大，最大輸出功率為故B錯(cuò)誤，D正確故選AD。三、實(shí)驗(yàn)題13．小華同學(xué)新買了兩節(jié)同一型號(hào)的干電池，并用這兩節(jié)干電池串聯(lián)起來組成一個(gè)電源給手電筒供電，他利用如圖1甲所示的電路對(duì)這個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻進(jìn)行了測(cè)量．所選用的器材有：待測(cè)電源，電阻箱R（最大阻值999.9Ω），電壓表V（量程為0～3V，內(nèi)阻很大），定值電阻R0＝10.0Ω，開關(guān)，導(dǎo)線若干，正確完成實(shí)驗(yàn)操作后利用取得的多組數(shù)據(jù)得到了如圖2所示的—圖像，并比較準(zhǔn)確地測(cè)得了電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。（1）測(cè)量的結(jié)果如圖1乙、丙，則電壓表的讀數(shù)為V，電阻箱的讀數(shù)為Ω；（2）根據(jù)如圖2所示的—圖像，求出電源電動(dòng)勢(shì)E＝V，內(nèi)阻r＝Ω。（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）【答案】2.6086.32.941.47【解析】（1）[1]由題圖1乙知電壓表的分度值是0.1V，讀數(shù)要估讀到分度值的下一位，則電壓表的讀數(shù)為2.60V；[2]電阻箱不需要估讀，由題圖1丙知電阻箱的讀數(shù)為0×100Ω＋8×10Ω＋6×1Ω＋3×0.1Ω＝86.3Ω（2）[3]由閉合電路歐姆定律有可得由題圖2可知，圖線的縱軸截距的倒數(shù)等于該電源的電動(dòng)勢(shì)值，則E＝2.94V；[4]由圖線的斜率可求得r＝1.47Ω。14．在測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，有電壓表V（量程為3V，內(nèi)阻約3kΩ）；電流表A（量程為0.6A，內(nèi)阻約為0.70Ω）；滑動(dòng)變阻器R（10Ω，2A）。為了更準(zhǔn)確地測(cè)出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路圖。①如圖所示在閉合開關(guān)之前為防止電表過載而滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭P應(yīng)放在（選填“a”或“b”）處；②在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得多組電壓和電流值，得到如圖所示的U-I圖線，由圖可得該電源電動(dòng)勢(shì)E=V，內(nèi)阻r=Ω?！敬鸢浮縜1.51.0/1【解析】①[1]在閉合開關(guān)之前為防止電表過載而滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭P應(yīng)放在a處；②[2]由圖可得該電源電動(dòng)勢(shì)E=1.5V[3]內(nèi)阻四、解答題15．如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)，電阻，電動(dòng)機(jī)繞組的電阻，電鍵始終閉合。當(dāng)電鍵斷開時(shí)，電阻的電功率是525W；當(dāng)電鍵閉合時(shí)，通過電阻的電流是，求：（1）電源的內(nèi)電阻；（2）當(dāng)電鍵閉合時(shí)流過電源的電流和電動(dòng)機(jī)的輸出功率?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）設(shè)斷開時(shí)，電阻的電功率是，則由代入數(shù)據(jù)可得，電源的內(nèi)電阻為（2）設(shè)閉合時(shí)，電阻兩端的電壓為，消耗的功率為，由可得由閉合電路的歐姆定律可得，當(dāng)電鍵閉合時(shí)流過電源的電流為設(shè)流過的電流為，流過電動(dòng)機(jī)的電流為，所以由電流關(guān)系可得由能量守恒定律可得，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為16．在如圖所示的電路中R1=4Ω，R2=R3=8Ω，C=40μF。當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，R2上消耗的電功率為8W，當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)，電壓表示數(shù)為9V，試求：（1）開關(guān)S接1時(shí)，通過電源的電流和電源兩端的電壓；（2）電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；（3）開關(guān)S接3直到電路穩(wěn)定時(shí)，通過R3的電荷量?！敬鸢浮浚?）1A，8V；（2）12V，4Ω；（3）2.4×10-4C【解析】（1）開關(guān)S接1時(shí)，被短路，由得通過電源的電流電源兩端的電壓等于的兩端電壓（2）由閉合電路歐姆定律可知，當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，有E=U+Ir代入得E=8+r當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)，電壓表示數(shù)為9V，有E=9+0.75r聯(lián)立以上兩式解得E=12V，r=4Ω（3）當(dāng)開關(guān)S接3時(shí)，和串聯(lián)，電壓則電容器充電的電荷量即通過的電荷量為。17．如圖所示，圖中滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化情況如圖中的AC、BC兩直線所示。不考慮電表對(duì)電路的影響。（1）電壓表V1的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化圖線為圖中的哪一條直線（2）求定值電阻R0的阻值和滑動(dòng)變阻器的總電阻R（3）求電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r【答案】（1）BC直線；（2），；（4）8.0V，【解析】（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，回路總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知，干路電流增大，則定值電阻R0兩