2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律單元檢測含解析新人教版必修3

PAGE14-單元素養(yǎng)檢測(四)(第十二章)(90分鐘100分)【合格性考試】(60分鐘60分)一、選擇題(本題共9小題,每小題3分,共27分。)1.如圖所示是一種新型節(jié)能路燈。它“頭頂”小風(fēng)扇,“肩扛”太陽能電池板。關(guān)于節(jié)能路燈的設(shè)計(jì)說明合理的是 ()A.太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能B.小風(fēng)扇是用來給太陽能電池板散熱的C.小風(fēng)扇是風(fēng)力發(fā)電機(jī),將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.蓄電池在夜晚放電時(shí),將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【解析】選A。這種新型節(jié)能路燈,“肩扛”太陽能電池板可以把太陽能轉(zhuǎn)化為電能;“頭頂”的小風(fēng)扇可以把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,這樣只要有風(fēng),這種路燈也可以發(fā)電,填補(bǔ)了陰天和晚上不能發(fā)電的空白,可用于路燈晚上照明運(yùn)用;蓄電池在夜晚放電時(shí),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。2.關(guān)于能量耗散,下列說法中正確的是 ()A.能量耗散是指在肯定條件下,能量在轉(zhuǎn)化過程中總量削減了B.能量耗散表明能量守恒定律具有肯定的局限性C.能量耗散表明在能源的利用過程中,能量在數(shù)量上越來越少D.能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性【解析】選D。能量耗散的過程中能量向品質(zhì)低的大氣內(nèi)能轉(zhuǎn)變,但是總的能量是守恒的,能量不能憑空產(chǎn)生,也不能憑空消逝,故A、B錯(cuò)誤;能量耗散表明在能源的利用過程中,能量在數(shù)量上并未削減,但是在可利用的品質(zhì)上降低了,故C錯(cuò)誤;依據(jù)熱力學(xué)定律可知,宏觀自然過程自發(fā)進(jìn)行是有其方向性的,能量耗散就是從能量的角度反映了這種方向性,故D正確。3.關(guān)于四個(gè)公式①P=UI;②P=I2R;③P=;④P=,下列敘述正確的是()A.公式①④適用于任何電路的電功率的計(jì)算B.公式②③適用于任何電路的電功率的計(jì)算C.公式①②③適用于任何電路的電功率的計(jì)算D.以上均不正確【解析】選A。公式①④適用于任何電路的電功率的計(jì)算,而②③只適用于純電阻電路的電功率的計(jì)算。故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。4.如圖所示,a、b、c為同一種材料做成的電阻,b與a的長度相等但橫截面積是a的兩倍;c與a的橫截面積相等但長度是a的兩倍。當(dāng)開關(guān)閉合后,三個(gè)志向電壓表的示數(shù)關(guān)系是 ()A.V1的示數(shù)是V3的2倍 B.V1的示數(shù)是V2的2倍C.V2的示數(shù)是V1的2倍 D.V2的示數(shù)是V3的2倍【解析】選B。由題意可知:Lc=2La=2Lb,Sb=2Sa=2Sc;設(shè)b的電阻Rb=R,由電阻定律R=得:Ra=2Rb=2R,Rc=2Ra=4R,Rc∶Ra∶Rb=4∶2∶1。由電路圖可知,a、b、c三個(gè)電阻串聯(lián),通過它們的電流相等,由U=IR得:Uc∶Ua∶Ub=4∶2∶1,故UV3∶UV1∶UV2=4∶2∶1,所以B5.A、B兩燈的額定電壓都是110V,A燈的額定功率PA=100W,B燈的額定功率PB=40W,若將兩燈同時(shí)接入電壓恒為220V的電路上,且使兩燈均能正常發(fā)光,同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖所示的甲、乙兩種電路,則甲、乙兩電路消耗的電功率之比為()A.2∶7 B.2∶5 C.5∶7 【解析】選C。A燈的額定電流為:IA==A=A,B燈的額定電流為:IB==A=A,甲圖電路的功率為:P甲=IAU=×220W=200W乙圖電路的功率為:P乙=(IA+IB)U=×220W=280W甲、乙兩電路消耗的電功率之比:P甲∶P乙=200∶280=5∶7。故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。6.如圖,電源的輸出電壓和A、B兩燈的電阻均不變。若滑動變阻器R的滑片向左移動,則 ()A.A、B兩燈均變亮B.A、B兩燈均變暗C.A燈變暗,B燈變亮D.A燈變亮,B燈亮度不變【解析】選D。因電源輸出電壓不變,故兩支路兩端的電壓不變;R的滑片向左移動時(shí),接入電阻減小,故A中電流增大;A燈變亮;而B燈兩端電壓不變,故B燈亮度不變;故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。7.一臺電動機(jī)額定電壓為U,線圈電阻為r,電動機(jī)正常工作時(shí)通過電動機(jī)線圈的電流強(qiáng)度為I,電動機(jī)正常工作時(shí)間為t時(shí),以下說法正確的是()A.電動機(jī)消耗的電能為I2rtB.線圈r產(chǎn)生的熱量為UItC.I=D.電動機(jī)輸出的機(jī)械能為UIt-I2rt【解析】選D。電動機(jī)是非純電阻元件,電動機(jī)消耗的電能W=UIt,故A錯(cuò)誤;線圈電阻是r,通過線圈的電流是I,探討線圈產(chǎn)生的焦耳熱時(shí),線圈是純電阻元件,線圈r產(chǎn)生的熱量為Q=I2rt,故B錯(cuò)誤;此電路為非純電阻電路,不滿意歐姆定律,所以I≠,故C錯(cuò)誤;由能量守恒定律知,電動機(jī)輸出的機(jī)械能W機(jī)=UIt-I2rt,故D正確。8.如圖所示電路,兩電壓表為志向電表,將開關(guān)K閉合,當(dāng)滑動變阻器的滑片向左滑動時(shí) ()A.電壓表V1的示數(shù)不變B.電壓表V1的示數(shù)變小C.電壓表V2的示數(shù)變小D.電壓表V2的示數(shù)不變【解析】選C。由圖可知,電路中R1與R2串聯(lián)接在電源兩端,電壓表V1測量R1兩端的電壓,V2測量路端電壓,當(dāng)滑片向左滑動時(shí),滑動變阻器接入電阻減小,則電路中總電阻減小;由閉合電路歐姆定律可知,電路中電流增大,因R1為定值電阻,故其兩端電壓增大,電壓表V1的示數(shù)變大,故A、B錯(cuò)誤;由閉合電路歐姆定律U=E-Ir可知,路端電壓減小,電壓表V2的示數(shù)變小,故C正確,D錯(cuò)誤。9.飲水機(jī)是一種常見的家用電器,其工作電路可簡化為如圖所示的電路,其中S是溫度限制開關(guān),當(dāng)水溫上升到肯定溫度時(shí),它會自動切換,使飲水機(jī)處于保溫狀態(tài);R2是飲水機(jī)加熱管的電阻,R1是與加熱管串聯(lián)的電阻。該飲水機(jī)的額定電壓是220V,加熱功率為550W,保溫時(shí)整機(jī)耗電量0.48kW/24h(不考慮R1、R2的阻值受溫度影響)。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),飲水機(jī)處于何種工作狀態(tài)及R2的阻值為()A.加熱220Ω B.加熱88ΩC.保溫88Ω D.保溫220Ω【解析】選B。電源電壓U不變,由P=可知,溫控開關(guān)S閉合時(shí),只有一只電阻工作,電阻小,則電功率大,為加熱狀態(tài);由公式P=得R2的阻值:R2===88Ω;故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。二、試驗(yàn)題(12分)10.利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻?，F(xiàn)有開關(guān)和導(dǎo)線若干及以下器材:A.電流表(0～0.6A,內(nèi)阻約1B.電壓表(0～3V,內(nèi)阻約3kΩ)C.滑動變阻器(0～50Ω)D.滑動變阻器(0～500Ω)(1)試驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選用________。(選填相應(yīng)器材前的字母)

(2)要求盡量減小試驗(yàn)誤差,應(yīng)選擇的試驗(yàn)電路是圖1中的________(選填“甲”或“乙”)。

(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示,其中5組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在圖2的坐標(biāo)紙上,請標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點(diǎn),并畫出U-I圖線。序號123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.060.120.240.260.360.48(4)依據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E=________V,內(nèi)阻r=________Ω。

(5)試驗(yàn)中,隨著滑動變阻器滑片的移動,電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會發(fā)生改變。圖3的各示意圖中正確反映P-U關(guān)系的是________。

【解析】(1)干電池的內(nèi)阻很小,為了調(diào)整便利,滑動變阻器選C;(2)乙圖中測量的等效干電池電阻為電流表內(nèi)阻和干電池內(nèi)阻之和,因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻未知,故電路圖選圖甲;(3)依據(jù)題給數(shù)據(jù),描點(diǎn)作圖,U-I圖線如圖所示;(4)依據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢即為圖線在縱軸的截距,即E=1.50V;圖線的斜率大小為電源的內(nèi)阻,故內(nèi)阻r=Ω=0.83Ω;(5)試驗(yàn)中,隨著滑動變阻器滑片的移動,電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會發(fā)生改變,由歐姆定律和功率表達(dá)式得P=,由P與U關(guān)系,可得P隨U先增大后減小,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。答案:(1)C(2)甲(3)見解析圖(4)1.500.83(5)D三、計(jì)算題(本題共3小題,共21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)11.(7分)在如圖所示的電路中電源內(nèi)阻r=0.5Ω,當(dāng)開關(guān)S閉合后,電路正常工作,電壓表的讀數(shù)U=2.8V,電流表的讀數(shù)I=0.4(1)電阻R的阻值;(2)電源的內(nèi)電壓U內(nèi);(3)電源的電動勢E?！窘馕觥?1)由歐姆定律得:R==Ω=7Ω; ①(2)電源的內(nèi)電壓為U內(nèi)=Ir=0.4×0.5V=0.2V②(3)依據(jù)閉合電路歐姆定律有:E=U+Ir=2.8V+0.4×0.5V=3V③答案:(1)7Ω(2)0.2V(3)3V12.(7分)如圖所示,有一臺提升重物用的直流電動機(jī)M,電動機(jī)的內(nèi)阻為r=0.60Ω,與電動機(jī)串聯(lián)的定值電阻阻值為R=10Ω,電路的路端電壓為U=160V。圖中志向電壓表的示數(shù)為110V。求:(1)通過電動機(jī)的電流I是多大?(2)電動機(jī)的輸入功率P是多大?(3)電動機(jī)的機(jī)械功率P′是多大?【解析】(1)電動機(jī)和電阻串聯(lián),所以電流相等,電阻R兩端電壓U1=160V-110V=50V,I==A=5A(2)電動機(jī)的輸入功率P=UVI=110×5W=550W。(3)電動機(jī)的熱功率P熱=I2r=15W,所以電動機(jī)的機(jī)械功率P′=P-P熱=535W答案:(1)5A(2)550W(3)535W13.(7分)如圖所示是一提升重物用的直流電動機(jī)工作時(shí)的電路圖,電動機(jī)內(nèi)電阻r=1.0Ω,電路中另一電阻R=4Ω,直流電壓U=120V,電壓表示數(shù)UV=100V。試求:(1)通過電動機(jī)的電流;(2)輸入電動機(jī)的電功率;(3)電動機(jī)的輸出功率。【解析】(1)R兩端電壓為:UR=120V-100V=20V①則通過電阻R的電流為:I==A=5A②電動機(jī)與電阻R串聯(lián),則通過電動機(jī)的電流也為5A;(2)電動機(jī)的輸入功率為:P=UVI=100×5W=500W③(3)電動機(jī)的輸出功率為:P出=UVI-I2r=100×5W-52×1W=475W④答案:(1)5A(2)500W(3)475W【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示是利用電動機(jī)提升重物的示意圖,其中D是直流電動機(jī)。P是一個(gè)質(zhì)量為m的重物,它用細(xì)繩拴在電動機(jī)的軸上。閉合開關(guān)S,重物P以速度v勻速上升,這時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別是I=5.0A和U=110V,重物P上升的速度v=0.70m/s。已知重物的質(zhì)量m=45(1)電動機(jī)消耗的電功率P電;(2)細(xì)繩對重物做功的機(jī)械功率P機(jī);(3)電動機(jī)線圈的電阻R?！窘馕觥?1)依據(jù)電功率關(guān)系式有:P電=UI=110×5W=550W,故電動機(jī)消耗的功率為550W;(2)以重物為探討對象,由于重物勻速上升,有:F-mg=0 ①P機(jī)=F·v ②聯(lián)立①②,代入數(shù)據(jù)得:P機(jī)=315W;故細(xì)繩對重物做功的機(jī)械功率為315W;(3)依據(jù)功能關(guān)系有:P電=P機(jī)+P熱 ③P熱=I2R ④聯(lián)立③④,代入數(shù)據(jù)得:R=9.4Ω;答案:(1)550W(2)315W(3)9.4Ω【等級性考試】(30分鐘40分)14.(5分)處于山區(qū)的某校引入一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī),利用豐富的風(fēng)能為學(xué)校供電。已知該風(fēng)力發(fā)電機(jī)扇葉半徑為8m,空氣平均密度為1.2kg/m3,發(fā)電機(jī)所在處平均風(fēng)速為5m/s,該發(fā)電機(jī)將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率為10%,該校配備的日光燈功率為20A.15盞 B.75盞 C.150盞 D.750盞【解析】選B。單位時(shí)間內(nèi)垂直流向扇葉旋轉(zhuǎn)面積的氣體質(zhì)量為ρvS,S=πr2,風(fēng)能的最大功率可表示為:Pm=(ρvπr2)v2=πρv3r2=15072W,發(fā)電機(jī)將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率為10%,所以轉(zhuǎn)化的電能為1507.2W,n=≈75盞,故B正確。15.(5分)如圖所示為兩電源的U-I圖像,則下列說法不正確的是()A.電源①的電動勢比電源②的電動勢大B.當(dāng)外接同樣的電阻時(shí),兩電源的輸出功率可能相等C.電源①的內(nèi)阻比電源②的內(nèi)阻大D.電源①的短路電流比電源②的短路電流大【解析】選B。依據(jù)閉合電路歐姆定律得,U=E-Ir,當(dāng)I=0時(shí),U=E,即圖線與縱軸交點(diǎn)表示斷路狀態(tài),交點(diǎn)的縱坐標(biāo)等于電源的電動勢大小,圖線的斜率大小等于電源的內(nèi)阻,由圖看出,電源①的電動勢和內(nèi)阻均比電源②大,故A、C正確;過原點(diǎn)O作出一條傾斜的直線,該直線與圖線①、②的交點(diǎn)就表示該電阻與兩電源連接時(shí)的工作狀態(tài),由圖看出,直線與圖線①交點(diǎn)的兩坐標(biāo)的乘積大于直線與圖線②交點(diǎn)的兩坐標(biāo)的乘積,說明不論外接多大的相同電阻,電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大,故B錯(cuò)誤;圖像與橫軸的交點(diǎn)表示短路電流,故電源①的短路電流比電源②的短路電流大,故D正確。本題選錯(cuò)誤的,故選B。16.(5分)(多選)如圖所示,將一個(gè)改裝的電流表接入電路和標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行校準(zhǔn),發(fā)覺待測表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)偏大一些,假如表頭G的示數(shù)Ig是精確的,出現(xiàn)的誤差可能是選項(xiàng)中哪種緣由引起的 ()A.Rg的測量值比真實(shí)值偏大B.Rg的測量值比真實(shí)值偏小C.所并聯(lián)的R并比公式R并'=計(jì)算出的R并'偏小D.所并聯(lián)的R并比公式R并'=計(jì)算出的R并'偏大【解析】選A、D。改裝成的電流表(待測表)比標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)偏大,說明流經(jīng)表頭G的電流偏大些,依據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn),所并聯(lián)的R并越大,流經(jīng)表頭G的電流越大,所以R并比公式R并′=計(jì)算出的R并′偏大。同樣假如Rg的測量值比真實(shí)值偏大,也會使R并偏大,故選項(xiàng)A、D正確。17.(10分)在“測定蓄電池的電動勢和內(nèi)電阻”的試驗(yàn)中,備有如下器材:A.蓄電池B.電流表(0～0.6A,內(nèi)阻約為0.1C.靈敏電流計(jì)G(滿偏電流Ig=200μA,內(nèi)阻rg=150Ω)D.滑動變阻器R1(0～20Ω,2.0E.電阻箱R2F.定值定阻R0=2ΩH.開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)由于沒有電壓表,可把靈敏電流計(jì)G與電阻箱R2串聯(lián)改裝成量程為6V的電壓表,如圖甲中電阻箱R2的阻值應(yīng)為________Ω。

(2)按圖甲所示電路圖,請?jiān)谝覉D上補(bǔ)充完成實(shí)物連線。(3)在閉合開關(guān)S前,將滑動變阻器的滑片移動至圖甲中的________(選填“a”“中心”或“b”)端。

(4)丙圖為該試驗(yàn)繪出的I1-I2圖線(I1為靈敏電流計(jì)G的示數(shù),I2為電流表A的示數(shù)),由丙圖可求得被測蓄電池的電動勢E=________V,內(nèi)電阻r=______Ω(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

【解析】(1)依據(jù)電壓表改裝的原理,有Ig(rg+R2)=6V,代入數(shù)據(jù),得R2=29850Ω(2)實(shí)物圖如圖所示;(3)在閉合開關(guān)S前,滑動變阻器連入電路電阻應(yīng)最大,起到愛護(hù)電路作用,則由圖甲可知滑片應(yīng)移到a端;(4)依據(jù)閉合電路歐姆定律,有E=U+I(R0+r)=I1(rg+R2)+(I1+I2)(R0+r)整理得I1=-I2結(jié)合圖像,得=175×10-6A①= ②聯(lián)立①②,代入數(shù)據(jù)得r=2.50ΩE=5.25V答案:(1)29850(2)實(shí)物圖見解析(3)a(4)5.252.5018.(15分)一臺國產(chǎn)全自動洗衣機(jī)說明書中所列的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表。試依據(jù)表中供應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算:(1)這臺洗衣機(jī)在額定電壓下洗衣或脫水時(shí),通過洗衣機(jī)的電流是多大?(2)如洗衣、脫水的累計(jì)時(shí)間為40min,則洗衣機(jī)耗電多少度?額定電壓頻率額定洗衣、脫水功率額定洗衣、脫水容量整機(jī)質(zhì)量外形尺寸(長×寬×高)220V50Hz360W333542m