人教版高中物理精講精練-必修3第十二章 電能 能量守恒定律（解析版）

第十二章電能能量守恒定律》單元基礎(chǔ)鞏固與培優(yōu)達(dá)標(biāo)檢測卷一：單項(xiàng)選擇題：本題共8小題，每小題4分，共32分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1．關(guān)于能量和能源的利用，下列說法中正確的是（）A．根據(jù)能量守恒定律可知能量是守恒的，所以不會存在能源危機(jī)B．人類可以直接利用太陽能，但不能將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能C．現(xiàn)在人類社會使用的主要能源仍然是化石能源D．核能的利用會造成放射性污染，所以應(yīng)該關(guān)閉核電站【答案】C【詳解】A．能量的轉(zhuǎn)化是有方向性的，雖然能量符合守恒定律，但在可利用的品質(zhì)上降低了，故A錯誤；B．太陽能電池就是將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所以人類能將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，故B錯誤；C．現(xiàn)在人類社會使用的主要能源仍然是化石能源，故C正確；D．合理利用核能不會造成核污染，故D錯誤。故選C。2．關(guān)于電動勢，下列說法中正確的是（

）A．電源單位時間向外提供的電能越多，表明電動勢越大B．電動勢大，說明單位電荷在電路中流動時，電源對外提供的電能本領(lǐng)大C．一個電動勢為1.5V的電池接入電路時，若有1C的電荷量通過電路，就有1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能D．電源內(nèi)部，電流由負(fù)極流向正極，表明內(nèi)部由負(fù)極到正極，電勢降低【答案】C【詳解】A．根據(jù)電源向外提供的電能可知：電源向外提供的電能不僅與電動勢有關(guān)，還有電流和時間有關(guān)。故A錯誤；B．電源是把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，而電動勢表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小，電動勢越大，這種轉(zhuǎn)化本領(lǐng)越大，故B錯誤；C．一個電動勢為1.5V的電池接入電路時，若有1C的電荷量通過電路，就有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，故C正確；D．電源內(nèi)部，電流由負(fù)極流向正極，電勢升高，故D錯誤。故選C。3．如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不能忽略，當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時，下列判斷正確的是（

）A．小燈泡L的亮度變低 B．電容器所帶電荷量不變C．電阻消耗的功率變小 D．內(nèi)電阻消耗的功率變小【答案】A【詳解】A．當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時，在電路中的電阻值減小，外電路的總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知，外電路中的電流增大，電源內(nèi)阻上的電壓降增大，電源的路端電壓減小，小燈泡L的電壓減小，亮度變低，選項(xiàng)A正確；B．外電路電流增大，流過燈泡的電流變小，則經(jīng)過、的電流增大，則兩端電壓增大，電容器的電壓增大，給電容器充電，電容器所帶電荷量增大，選項(xiàng)B錯誤；C．外電路電流增大，R2兩端電壓增大，由電功率公式可知，電阻R2消耗的功率變大，選項(xiàng)C錯誤；D．總電流變大，則內(nèi)電阻r消耗的功率變大，選項(xiàng)D錯誤。故選A。4．（2024·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示是某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的電路圖，它主要由電動機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成。當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2后，電動機(jī)驅(qū)動風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，將空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入，經(jīng)電熱絲加熱，形成熱風(fēng)后從出風(fēng)口吹出。已知電吹風(fēng)的額定電壓為220V，吹冷風(fēng)時的功率為120W，吹熱風(fēng)時的功率為1000W。關(guān)于該電吹風(fēng)，下列說法正確的是（）

A．電熱絲的電阻為55ΩB．電動機(jī)線圈的電阻為ΩC．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電熱絲每秒鐘消耗的電能為1000JD．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機(jī)每秒鐘消耗的電能為1000J【答案】A【詳解】A．電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時電熱絲消耗的功率為P=1000W-120W=880W對電熱絲，由可得電熱絲的電阻為選項(xiàng)A正確；B．由于不知道電動機(jī)線圈的發(fā)熱功率，所以電動機(jī)線圈的電阻無法計(jì)算，選項(xiàng)B錯誤；C．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電熱絲每秒消耗的電能為880J，選項(xiàng)C錯誤；D．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機(jī)每秒鐘消耗的電能為120J，選項(xiàng)D錯誤。故選A。5．下列關(guān)于電功和電功率的說法中，正確的是（）A．電流做功就是電場力做功，把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能B．電流做功越多，則功率越大C．電功率越小，則電流做的功一定越小D．額定電壓相同的用電器A和B，額定功率PA＞PB，兩者串聯(lián)后接在電路中，持續(xù)一段時間后，實(shí)際消耗的電能WA＞W(wǎng)B【答案】A【詳解】A、電流做功的本質(zhì)就是電場力驅(qū)動電荷做定向移動做功，把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。故A正確；BC、根據(jù)電功率的定義式為，可知電流做功越多，則功率不一定越大；電功率越小，則電流做的功不一定越小還與時間有關(guān)，故BC錯誤；D、額定電壓相同的用電器A和B，額定功率PA＞PB，由可知：RA＜RB；兩者串聯(lián)后接在電路中，流過兩個電阻的電流是相等的，由公式可知，持續(xù)一段時間后，實(shí)際消耗的電能WB＞W(wǎng)A，故D錯誤；故選A。6．如圖所示，一直流電動機(jī)與阻值的電阻串聯(lián)在電源上，電源電動勢，內(nèi)阻，用理想電壓表測出電動機(jī)兩端電壓，已知電動機(jī)線圈電阻，則下列說法中不正確的是（）A．通過電動機(jī)的電流為B．電動機(jī)的輸入功率為C．電動機(jī)的熱功率為D．電動機(jī)的輸出功率為【答案】A【詳解】A．根據(jù)閉合電路歐姆定律，有解得故A錯誤，符合題意；BCD．電動機(jī)的輸入功率電動機(jī)的熱功率電動機(jī)的輸出功率故BCD正確，不符合題意。故選A。7．在研究微型電動機(jī)的性能時，應(yīng)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R并控制電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0A和2.0V。重新調(diào)節(jié)R并使電動機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時電流表和電壓表的示數(shù)分別為4.0A和24.0V。則這臺電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時輸出功率為（）A．64W B．96W C．80W D．88W【答案】A【詳解】電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，電動機(jī)為一純電阻，根據(jù)歐姆定律得正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，其輸出功率為故選A。8．如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，閉合開關(guān)S，燈的電阻為。燈的電阻為。不考慮燈絲電阻阻值隨溫度的變化，電流表、電壓表均為理想電表，當(dāng)滑動變阻器的滑片由左端向右端滑動時，下列說法正確的是（）A．電流表示數(shù)變小，電流表A讀數(shù)變大，小燈泡變亮B．電流表A讀數(shù)變小，電壓表V讀數(shù)變小，小燈泡變暗C．電壓表示數(shù)變化，電流表A示數(shù)變化，的大小等于rD．電壓表示數(shù)變化，電流表示數(shù)變化，的大小等于【答案】C【詳解】AB．當(dāng)滑動變阻器的滑片由左端向右端滑動時，變大，總電阻變大，電流表讀數(shù)減小，電壓表讀數(shù)變大，小燈泡實(shí)際功率變小，小燈泡變暗，小燈泡實(shí)際功率變大，小燈泡變亮，L1電流增大，總電流減小，故電流表A1示數(shù)變小，故AB錯誤；C．電壓表示數(shù)變化，表示路端電壓增大，反過來內(nèi)電壓減小，又電流表示數(shù)變化，則故C正確；D．根據(jù)閉合電路歐姆定律可得則故D錯誤。故選C。二：多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．機(jī)動車的尾氣含有鉛等大量有害物質(zhì)，也是造成地球“溫室效應(yīng)”的重要因素之一。電動汽車因其無尾氣排放且噪音小等因素，正在逐漸被人們接受。某國產(chǎn)品牌電動汽車的銘牌如下，已知蓄電池儲存的電能等于其容量乘輸出電壓，則下列說法正確的是（

）規(guī)格后輪驅(qū)動直流電動機(jī)車型：電動汽車電動機(jī)額定輸出功率：整車質(zhì)量：額定轉(zhuǎn)速：蓄電池（容量，輸出電壓：約為）額定工作電壓電流：A．電動汽車正常工作時消耗的電功率B．電動機(jī)的內(nèi)阻為C．蓄電池充滿電后儲存的電能約為D．充滿電后電動汽車在額定功率下能連續(xù)行駛的時間約為【答案】AD【詳解】A．電動機(jī)正常工作時消耗的電功率為故A正確；B．電動機(jī)內(nèi)阻的發(fā)熱功率電動機(jī)額定輸出功率為則電動機(jī)內(nèi)阻為故B錯誤；C．蓄電池充滿電后儲存的電能為故C錯誤；D．在額定功率下連續(xù)行駛最長時間為故D正確。故選AD。10．在如圖所示的電路中，三只燈泡均發(fā)光，當(dāng)滑動變阻器的滑片向右滑動到某一位置時，、和中的電流變化量的絕對值分別為、和，則（）

A．、均變亮，而變暗 B．C． D．【答案】AD【詳解】A．當(dāng)滑動變阻器的滑片向右滑動時，滑動變阻器的有效電阻變小，總電阻減小，則總電流增大，路端電壓減小，通過的電流變小，通過的電流變大。變大，變小，變大，所以、均變亮，而變暗，故A正確；BCD．又所以、故BC錯誤，D正確。故選AD。11．小明坐在汽車的副駕駛位上看到一個現(xiàn)象：當(dāng)汽車的電動機(jī)啟動時，汽車的車燈會瞬時變暗。汽車的電源、電流表、車燈、電動機(jī)連接的簡化電路如圖所示，已知汽車電源電動勢為15V，內(nèi)阻為0.1Ω。車燈接通電動機(jī)未啟動時，電流表示數(shù)為15A（車燈可看作不變的電阻）；電動機(jī)啟動的瞬間，電流表示數(shù)達(dá)到60A，電動機(jī)的線圈電阻為0.1Ω。下列論述正確的是（）

A．車燈接通電動機(jī)未啟動時，車燈的功率為225WB．電動機(jī)啟動時，車燈的功率為90WC．電動機(jī)啟動時輸出的機(jī)械功率為195WD．電動機(jī)啟動時，電源輸出的功率為540W【答案】BD【詳解】A．根據(jù)題意可知，電動機(jī)未啟動時，車燈、電流表和電源串聯(lián)，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知此時的路端電壓則車燈的功率故A錯誤；B．根據(jù)歐姆定律可知，車燈的電阻電動機(jī)啟動瞬間，車燈兩端電壓車燈的功率故B正確；C．電動機(jī)啟動時，流經(jīng)車燈的電流電動機(jī)啟動時，流經(jīng)電動機(jī)的電流輸出的機(jī)械功率故C錯誤；D．電動機(jī)啟動時，電源輸出的功率為故D正確。故選BD。12．在如圖所示的電路中，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，定值電阻的阻值分別為4r、6r和1.6r，水平放置的電容器兩極板間的距離為d，接在阻值為1.6r的定值電阻兩端。閉合開關(guān)，回路穩(wěn)定后，電容器的帶電荷量為q，讓電荷量為q的帶正電小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），從到上極板（開有小孔）高度為2d處由靜止釋放，到達(dá)下極板時小球的速度恰好為零。重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．阻值為4r的定值電阻消耗的電功率為B．電容器的電容為C．小球的質(zhì)量為D．小球再次返回到上極板時的速度大小為【答案】ACD【詳解】AB．阻值為4r、6r的定值電阻并聯(lián)后的阻值為由閉合電路歐姆定律有阻值為4r的定值電阻兩端的電壓為電容器兩極板間的電壓為阻值為4r的定值電阻消耗的電功率為由電容的定義式可得故A正確，B錯誤；C．對小球由釋放后到運(yùn)動到下極板的過程，由動能定理有解得故C正確；D．小球從下極板返回到上極板的過程，有解得故D正確。故選ACD。三：實(shí)驗(yàn)題:本題共2小題，第一小題小題5分，第二小題7分，共12分。13．某研究性學(xué)習(xí)小組想測定一電池的電動勢E（約為1.5V）和內(nèi)阻r（約為0.5Ω），要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：A．電流表（量程為0.6A，內(nèi)阻為0.2Ω）；B．電壓表（量程為1.5V，內(nèi)阻約為1.5KΩ）；C．滑動變阻器（最大阻值500Ω，額定電流為1A）；D．滑動變阻器（最大阻值為20Ω，額定電流為2A）；E．開關(guān)、導(dǎo)線若干。（1）為了方便和更準(zhǔn)確地完成實(shí)驗(yàn)，滑動變阻器應(yīng)選擇。（填儀器前的字母序號）（2）實(shí)驗(yàn)中的電路圖應(yīng)選用下圖中的（填“甲”或“乙”）。（3）選擇合適的實(shí)驗(yàn)儀器和電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到一條實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合線如圖丙所示，則該電池的電動勢為E()V（保留3位有效數(shù)字），內(nèi)阻為r()Ω（保留2位有效數(shù)字）?！敬鸢浮緿乙1.480.44【詳解】（1）[1]由于電源電動勢較小，實(shí)驗(yàn)時便于操作和減小誤差，滑動變阻器使用限流式接法，則選擇最大阻值為20Ω的D即可。（2）[2]由于使用電流表的內(nèi)阻為已知，因此電流表用外接的方式，所以實(shí)驗(yàn)中的電路圖應(yīng)選用圖乙。（3）[3]由閉合電路的歐姆定律可得由上式可知，由圖像的縱軸截距可得電池的電動勢為[4]圖像的斜率大小為可得14．為了測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學(xué)采用了伏安法，現(xiàn)備有下列器材：A．被測干電池一節(jié)B．電流表1：量程，內(nèi)阻C．電流表2：量程，內(nèi)阻約為D．電壓表1：量程，內(nèi)阻未知E．電壓表2：量程，內(nèi)阻未知F．滑動變阻器G．滑動變阻器H．開關(guān)、導(dǎo)線若干在用伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差；在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測量電池的電動勢和內(nèi)阻。（1）為方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，在上述器材中電流表應(yīng)選用，電壓表應(yīng)選用，滑動變阻器應(yīng)選用。（均填器材前的字母序號）（2）實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇下圖中的（填“甲”或“乙”）；

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U-I圖像，則干電池的電動勢E=V，內(nèi)電阻r=Ω。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

【答案】BDF甲1.451.00【詳解】（1）[1][2][3]因丙圖中電流讀數(shù)不超過0.5A，故選B；因一節(jié)干電池電源電動勢約為，電壓表選擇量程，故選D；滑動變阻器阻值較小有利于電表的數(shù)值變化，減小誤差，故選F；（2）[4]因電流表的內(nèi)阻已知，故實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇圖甲可以消除系統(tǒng)誤差；（3）[5]結(jié)合U-I圖像的縱截距表示電動勢，可得[6]圖像的斜率表示等效內(nèi)阻，則四：解答題:本題共4小題,第一小題小題6分，第二小題8分，第三小題10分，第四小題12分，共36分。15．如圖所示，電路中電源電動勢為6V，內(nèi)阻為2Ω。電阻R1=4Ω，R2=R3=8Ω，求：（1）若將cd端短路，求電路中的路端電壓是多少；（2）若將cd兩端接28μF的電容器，求電路穩(wěn)定時電容器的帶電量；（3）在cd兩端接一未知電阻，使ab之間消耗的功率最大，求此最大功率。

【答案】（1）4.8V；（2）9.6×10-5C；（3）1.5W【詳解】（1）若將cd端短路，則電路中R2和R3并聯(lián)，再和R1串聯(lián)，外電路總電阻為電路總電流為電路的路端電壓為（2）若將cd兩端接電容器，電路穩(wěn)定時，R1，R3串聯(lián)，R2沒有電流經(jīng)過。電容器兩端電壓即R3兩端電壓，即故電路穩(wěn)定時電容器的帶電量為（3）在cd兩端接電阻，使得ab兩端的電阻等于R1+r時，ab之間消耗的功率最大。即解得故ab之間消耗的功率最大為16．如圖所示，有一提升重物用的直流電動機(jī)，內(nèi)阻為0.6Ω，串聯(lián)一個阻值為R=5Ω的電阻，它們兩端的總電壓為U=160V，電壓表讀數(shù)為110V。求：(1)電動機(jī)的輸入功率；(2)電動機(jī)的發(fā)熱功率；(3)電動機(jī)工作1小時對重物做的功?！敬鸢浮?1)1100W；(2)60W；(3)3.744×106J【詳解】(1)根據(jù)題意可知，加在電動機(jī)兩端的電壓為，則電阻R兩端的電壓為所以通過R的電流為故通過電動機(jī)的電流為10A，電動機(jī)的輸入功率為(2)由焦耳定律得電動機(jī)的發(fā)熱功率為(3)由能量守恒定律得電動機(jī)的輸出功率為所以電動機(jī)工作1小時對重物做的功為17．電源、滑動變阻器、電動機(jī)和平行板電容器連接成如圖所示的電路?；瑒幼冏杵鞯淖畲笞柚禐?，平行板電容器極板間的距離為d。當(dāng)滑動變阻器滑片滑到最左端時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，一帶電液滴剛好靜止在電容器兩極板間。調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使滑動變阻器的接入電阻變?yōu)?，此時電動機(jī)正常工作，電容器兩極板間的帶電液滴剛好以3g的加速度豎直向上加速運(yùn)動。已知電源的電動勢，內(nèi)阻，液滴的比荷，重力加速度為g。求：（1）電動機(jī)的繞線電阻；（2）電動機(jī)正常工作時輸出的機(jī)械功率。

【答案】（1）；（2）【詳解】（1）當(dāng)滑片在最左端時，設(shè)電動機(jī)兩端的電壓為，回路中的電流為，對液滴受力分析有由閉合電路歐姆定律有電動機(jī)的繞線（2）當(dāng)電動機(jī)正常工作時，設(shè)電動機(jī)兩端的電壓為，回路中的電流為，對液滴受力分析結(jié)合牛頓第二定律有由閉合電路歐姆定律有此時電動機(jī)輸出的機(jī)械功率18．如圖，電阻，電源內(nèi)阻．閉合開關(guān)S，電阻消耗的電功率．求：（1）流過電源內(nèi)阻的電流；（2）電源電動勢；（3）電源的輸出功率。【答案】（1）2A；（2）20V；（3）37.6W【詳解】（1）由及得通過R3的電流I=2A，則流過電源內(nèi)阻的電流為2A；（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知帶入數(shù)據(jù)可得E=20V（3）電源輸出功率帶入數(shù)據(jù)可得P出=37.6W19．如圖所示，光滑絕緣斜面高度h=0.45m，斜面底端與光滑絕緣水平軌道圓弧連接，水平軌道邊緣緊靠平行板中心軸線。平行板和三個電阻構(gòu)成如圖所示電路，平行板板長為L=0.9m，板間距離d=0.6m，，可以看為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球，電量q=-0.01C，質(zhì)量m=0.03kg，從斜面頂端靜止下滑。（1）若S1、S2均斷開，小球剛好沿平行板中心