人教版高中物理（必修三）同步講義+練習(xí)第十二章 電能 能量守恒定律 章末檢測題（含解析）

第十二章電能能量守恒定律章末檢測題一、單選題1．如圖所示，一手持迷你小風(fēng)扇內(nèi)安裝有小直流電動機，其線圈電阻為SKIPIF1<0，額定電壓為U，額定電流為I。將它與電動勢為E的直流電源連接，電動機恰好正常工作，則（）

A．電源的內(nèi)電阻為SKIPIF1<0 B．電源輸出功率SKIPIF1<0C．電動機線圈電阻的發(fā)熱功率SKIPIF1<0 D．電動機輸出的機械功率為SKIPIF1<0【答案】D【解析】A．電動機恰好正常工作，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得電源的內(nèi)電阻為SKIPIF1<0故A錯誤；BC．電源輸出功率為SKIPIF1<0因為直流電動機為非純電阻元件，可知電動機內(nèi)阻上消耗的電功率小于電動機的額定功率，有SKIPIF1<0即SKIPIF1<0故電動機線圈電阻的發(fā)熱功率為SKIPIF1<0故BC錯誤；D．電動機輸出的機械功率為SKIPIF1<0故D正確。故選D。2．如圖所示為兩個導(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正確的是（）

A．加在導(dǎo)體甲兩端的電壓大B．經(jīng)一段時間導(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SKIPIF1<0故C正確；A．根據(jù)串聯(lián)電路等流分壓，可得SKIPIF1<0即加在導(dǎo)體乙兩端的電壓大。故A錯誤；B．由焦耳定律，有SKIPIF1<0可知經(jīng)一段時間導(dǎo)線乙產(chǎn)生的熱量多。故B錯誤；D．根據(jù)SKIPIF1<0導(dǎo)體甲消耗的電功率小。故D錯誤。故選C。3．如圖所示電路中，直流電源內(nèi)阻SKIPIF1<0，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0為定值電阻，滑動變阻器最大阻值為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。開關(guān)K閉合且電路穩(wěn)定后，滑動變阻器的滑片P緩慢從b向a滑動過程中（）

A．電流表示數(shù)變小 B．電源的效率增加C．通過SKIPIF1<0的電流方向為從d到c D．滑動變阻器消耗的功率一直減小【答案】C【解析】A．滑動變阻器的滑片P緩慢從b向a滑動過程中，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錯誤；B．電源的效率為SKIPIF1<0當(dāng)滑動變阻器接入電路的電阻減小，電源效率減小，故B錯誤；C．根據(jù)閉合電路歐姆定律有SKIPIF1<0當(dāng)滑動變阻器接入電路的電阻減小，電路的電流增大時，路端電壓減小，電容器電壓減小，根據(jù)電容器定義式SKIPIF1<0可知電荷量在減小，電容器在放電狀態(tài)，所以通過SKIPIF1<0的電流方向為從d到c，故C正確；D．把R1看作電源的內(nèi)阻，滑動變阻器接入電路的電阻減小，若SKIPIF1<0外電路的阻值先靠近等效電源的內(nèi)阻后遠離等效電源的內(nèi)阻，等效電源的輸出功率先變大后變小，滑動變阻器消耗的功率先變大后變小，若SKIPIF1<0滑動變阻器消耗的功率一直減小，故D錯誤。故選Ｃ。4．人體含水量約SKIPIF1<0，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。某脂肪測量儀如圖甲所示，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)部電路可簡化為圖乙，不計電源內(nèi)阻。測量時，閉合開關(guān)，測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（

）

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，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，電流表、電壓表均為理想電表，當(dāng)SKIPIF1<0的滑片向左滑動時（

）

A．電壓表讀數(shù)變小B．電流表讀數(shù)變大C．SKIPIF1<0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SKIPIF1<0的絕對值不變【答案】D【解析】AB．當(dāng)SKIPIF1<0的滑片向左滑動時，接入電路中的電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律SKIPIF1<0可知電流表的讀數(shù)減小，根據(jù)SKIPIF1<0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SKIPIF1<0所以電壓表的讀數(shù)增大，故AB錯誤；C．SKIPIF1<0消耗的功率為SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0消耗的功率在減小，故C錯誤；D．根據(jù)閉合電路歐姆定律得電壓表兩端電壓為SKIPIF1<0由上式得SKIPIF1<0為U1-I圖像的斜率，即為SKIPIF1<0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、電壓特點的實物連接圖．當(dāng)開關(guān)閉合時，燈SKIPIF1<0不亮，燈SKIPIF1<0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．SKIPIF1<0斷路 B．SKIPIF1<0短路 C．SKIPIF1<0斷路 D．SKIPIF1<0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?，又因為不斷路，只能電壓表并?lián)部分短路。綜合判斷，是L1短路，故B正確，D錯誤。故選B。7．如圖所示是一款海上風(fēng)力發(fā)電機，主要安裝在近海。該型號風(fēng)力發(fā)電機的葉輪直徑長達200m，它運行起來可以自動調(diào)節(jié)使得葉輪轉(zhuǎn)動的平面始終與風(fēng)向垂直，把通過此圓面空氣動能的10%轉(zhuǎn)化為電能，已知空氣的密度為1.2kg/m3。若某段時間內(nèi)，該風(fēng)力發(fā)電機所在地區(qū)的風(fēng)速為10m/s，則此時風(fēng)力發(fā)電機的發(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時間內(nèi)的一段空氣柱為研究對象，其質(zhì)量為SKIPIF1<0產(chǎn)生的電能為SKIPIF1<0所以風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電功率約為SKIPIF1<0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SKIPIF1<0，太陽到地球的距離約為SKIPIF1<0，假設(shè)太陽光傳播到達地面的過程中約有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)化為機械能的轉(zhuǎn)化效率約為15%。如果驅(qū)動該太陽能汽車正常行駛所需的機械功率為5kW，且其中的SKIPIF1<0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．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】C【解析】根據(jù)題意，設(shè)太陽能電池板的面積為SKIPIF1<0，則太陽能電池板接受太陽能的功率為SKIPIF1<0又有SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0故選C。二、多選題9．圖為一直流電動機工作時的電路原理圖。已知SKIPIF1<0，電動機內(nèi)電阻SKIPIF1<0，電阻SKIPIF1<0。用它以SKIPIF1<0的速度豎直向上勻速提升某重物時，理想電壓表示數(shù)SKIPIF1<0，重力加速度g取SKIPIF1<0。不計一切阻力，則提升過程中（）

A．流經(jīng)電動機的電流為SKIPIF1<0 B．輸入電動機的電功率為SKIPIF1<0C．電動機輸出的機械功率為SKIPIF1<0 D．重物的質(zhì)量為SKIPIF1<0【答案】BD【解析】A．根據(jù)歐姆定律，有SKIPIF1<0故A錯誤；B．輸入電動機的電功率為SKIPIF1<0故B正確；C．電動機輸出的機械功率為SKIPIF1<0又SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故C錯誤；D．設(shè)提升重物時的質(zhì)量為m，則有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故D正確。故選BD。10．圖1所示電路中滑動變阻器滑片從最右端向最左端滑動，過程中記錄下多組對應(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．電源電動勢為3VB．電源內(nèi)阻為6ΩC．滑動變阻器阻值為6Ω時，其電功率最大D．滑動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SKIPIF1<0變式得SKIPIF1<0即圖像與縱軸得截距表示電源得電動勢。結(jié)合圖像可知，圖像得斜率為SKIPIF1<0即SKIPIF1<0而SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0而圖線斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻與定值電阻SKIPIF1<0之和，根據(jù)以上分析可得SKIPIF1<0故A正確，B錯誤；C．將定值電阻并入電源內(nèi)阻，記為SKIPIF1<0，則電源端得輸出功率SKIPIF1<0顯然，當(dāng)SKIPIF1<0時電源的輸出功率最大，即當(dāng)SKIPIF1<0時電阻R消耗得功率最大，故C正確；D．當(dāng)電路中的電流為SKIPIF1<0時，根據(jù)SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0而SKIPIF1<0解得此時SKIPIF1<0顯然滑動變阻器接人電路的最大阻值大于12Ω，故D錯誤。故選AC。11．如圖甲所示電路中，定值電阻SKIPIF1<0與滑動變阻器SKIPIF1<0串聯(lián)在電動勢為SKIPIF1<0、內(nèi)阻為SKIPIF1<0的電源兩端，所有電表均為理想電表，當(dāng)變阻器的滑動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SKIPIF1<0，SKIPIF1<0兩直線所示，根據(jù)圖上的已知信息，判斷下列說法中正確的是（）A．滑動變阻器SKIPIF1<0的最大阻值是SKIPIF1<0B．電源的電動勢SKIPIF1<0，內(nèi)阻SKIPIF1<0C．當(dāng)滑動變阻器SKIPIF1<0時，定值電阻SKIPIF1<0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，電流最小，回路阻值最大，故滑動變阻器的觸頭在最右端，此時據(jù)歐姆定律可得SKIPIF1<0SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0A錯誤；B．當(dāng)I2=4.0A時，電流最大，回路阻值最小，故滑動變阻器的觸頭在最左端，據(jù)歐姆定律可得SKIPIF1<0SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0B正確；C．當(dāng)滑動變阻器阻值為零時，回路電流最大，據(jù)SKIPIF1<0可知，定值電阻SKIPIF1<0上消耗的電功率最大，C錯誤；D．在電流表示數(shù)逐漸減小的過程中，外電路的阻值從SKIPIF1<0增大到SKIPIF1<0，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SKIPIF1<0、拋物線SKIPIF1<0和SKIPIF1<0分別為某一直流電源外接純電阻電路中的總功率SKIPIF1<0、外電路功率SKIPIF1<0、電源內(nèi)阻發(fā)熱功率SKIPIF1<0隨路端電壓SKIPIF1<0變化的圖線，但具體對應(yīng)關(guān)系未知，根據(jù)圖像可判斷（

）A．SKIPIF1<0圖像對應(yīng)圖線SKIPIF1<0，由圖知電源電動勢為SKIPIF1<0，內(nèi)阻為SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0圖像對應(yīng)圖線SKIPIF1<0，外電路電阻為SKIPIF1<0時，輸出功率有最大值為SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0圖像對應(yīng)圖線SKIPIF1<0，由圖知電源電動勢為SKIPIF1<0，內(nèi)阻為SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0圖像對應(yīng)圖線SKIPIF1<0，由圖知外電路最大功率為SKIPIF1<0【答案】AD【解析】AC．電路中的總功率SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0圖象對應(yīng)圖線a；由數(shù)學(xué)知識得知，圖象a的斜率大小為SKIPIF1<0當(dāng)U=0時，SKIPIF1<0=9W聯(lián)立解得SKIPIF1<0由于電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率為SKIPIF1<0由數(shù)學(xué)知識可知，SKIPIF1<0圖象的對應(yīng)圖線b，故C錯誤，A正確；BD．根據(jù)功率分配關(guān)系可得SKIPIF1<0則有SKIPIF1<0由數(shù)學(xué)知識可知，SKIPIF1<0圖象的對應(yīng)圖線c；當(dāng)內(nèi)外電阻相等時，電源的輸出功率最大，即當(dāng)外電路電阻為SKIPIF1<0時，輸出功率最大，最大輸出功率為SKIPIF1<0故B錯誤，D正確故選AD。三、實驗題13．小華同學(xué)新買了兩節(jié)同一型號的干電池，并用這兩節(jié)干電池串聯(lián)起來組成一個電源給手電筒供電，他利用如圖1甲所示的電路對這個電源的電動勢和內(nèi)阻進行了測量．所選用的器材有：待測電源，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，正確完成實驗操作后利用取得的多組數(shù)據(jù)得到了如圖2所示的SKIPIF1<0—SKIPIF1<0圖像，并比較準(zhǔn)確地測得了電源的電動勢和內(nèi)阻。（1）測量的結(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SKIPIF1<0—SKIPIF1<0圖像，求出電源電動勢E＝V，內(nèi)阻r＝Ω。（計算結(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SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0由題圖2可知，圖線的縱軸截距的倒數(shù)等于該電源的電動勢值，則E＝2.94V；[4]由圖線的斜率可求得r＝1.47Ω。14．在測量電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，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）；滑動變阻器R（10Ω，2A）。為了更準(zhǔn)確地測出電源電動勢和內(nèi)阻，設(shè)計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變阻器的滑動頭P應(yīng)放在（選填“a”或“b”）處；②在實驗中測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勢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變阻器的滑動頭P應(yīng)放在a處；②[2]由圖可得該電源電動勢E=1.5V[3]內(nèi)阻SKIPIF1<0四、解答題15．如圖所示，電源的電動勢SKIPIF1<0，電阻SKIPIF1<0，電動機繞組的電阻SKIPIF1<0，電鍵SKIPIF1<0始終閉合。當(dāng)電鍵SKIPIF1<0斷開時，電阻SKIPIF1<0的電功率是525W；當(dāng)電鍵SKIPIF1<0閉合時，通過電阻SKIPIF1<0的電流是SKIPIF1<0，求：（1）電源的內(nèi)電阻；（2）當(dāng)電鍵SKIPIF1<0閉合時流過電源的電流和電動機的輸出功率?！敬鸢浮浚?）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【解析】（1）設(shè)SKIPIF1<0斷開時，電阻SKIPIF1<0的電功率是SKIPIF1<0，則由SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)可得，電源的內(nèi)電阻為SKIPIF1<0（2）設(shè)SKIPIF1<0閉合時，電阻SKIPIF1<0兩端的電壓為SKIPIF1<0，消耗的功率為SKIPIF1<0，由SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0由閉合電路的歐姆定律SKIPIF1<0可得，當(dāng)電鍵SKIPIF1<0閉合時流過電源的電流為SKIPIF1<0設(shè)流過SKIPIF1<0的電流為SKIPIF1<0，流過電動機的電流為SKIPIF1<0，所以SKIPIF1<0由電流關(guān)系SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0由能量守恒定律SKIPIF1<0可得，電動機的輸出功率為SKIPIF1<016．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，R2上消耗的電功率為8W，當(dāng)開關(guān)S接2時，電壓表示數(shù)為9V，試求：（1）開關(guān)S接1時，通過電源的電流和電源兩端的電壓；（2）電源的電動勢和內(nèi)阻；（3）開關(guān)S接3直到電路穩(wěn)定時，通過R3的電荷量。【答案】（1）1A，8V；（2）12V，4Ω；（3）2.4×10-4C【解析】（1）開關(guān)S接1時，SKIPIF1<0