【单元练】2021年高中物理必修3第十二章【电能-能量守恒定律】测试题(答案解析)

12121121212112一、选择题1．现有标有40W的灯泡L和标有的灯泡L及只最大阻值为500Ω的滑动变阻器R将它们接在的路中，在如图所示的几种接法中，能让，同正常发光的是（）A．

B．C．解析：A.灯泡的定电流

．

CI

AA11灯泡的定电流I

AA11在电路中，两灯泡串联，则两灯泡电流相等，不能保证两灯泡都正常发光；错误BC在B电中，两灯泡正常光，则通过R的流等于两灯泡额定电流之和，为

A

，两灯泡的并联电压为110V，R上的电压为，根据=UI，电阻上消耗的功率与两个灯泡消耗的功率相等，所以整个电路的总功率(40100)在电中，两灯泡正常发光时，通过R的流为

A

，与L并联，电压相等，根据P=UI所以功率之比等于电流之比，为3：则上耗的功率为，整个电路的总功率100)W200W故BC正确；在电中，，同正常发光时，灯泡1的定电流I灯泡的定电流I不能保证两灯泡正常发光，故错。

AA11AA11

31232303123230故选BC。2．在如图所示的电路中，当滑动变阻的滑片向

b

端移动时（）A．电压表和电流表的读数都减小C．压表的读数增大，电流表的读数减小解析：

B．压表和电流表的读数都增大．压表的读数减小，电流表读数增大C当滑动变阻器的滑片向

b

端移动时，接电路的阻值增大，整个电路的总阻值增大，干路电流强度减小，内电压降低，路端电压升高，电压表示数增大分得的电压也减小，因此R与R并电路分得的电压升高，因此流过R的流增大，流过R的流减小，电流表的示数减小。故选。3．如图为某智能手机电池上的信息，池支“9V快技术，电池充满仅需约1.3小时，轻度使用状态可使用一天，下列说法正确的是（）A．9.88Wh为该电池的电量B．为电池的电动势C．度使用时的平均功率约为．据数据可以计算得到该电的容量为2600mAhD解析：A．9.88Wh为电池的充电电能，不是该电池的电量A错；B．为电电压，不是该电池的电动势B错；C．度使用时平均功率约为p

9.8824

WC错；．电电流为，满电为，此电池的容量q=It=2A×1.3h=2.6Ah=2600mAhD正确。故选。4．在如图所示电路中，电源电动势为，电源内阻为1Ω，电路中电阻为1.5Ω，小型直流电动机M的阻为0.5。合开关后，电动机转动稳定后，理想电流表的示数为

0201222110111102012221101111112A则以下判断中正确的是（）A．电动机的总功率为C．动机的发热功率为2W

B．动机两端的电压为1V．源输出的电功率为24W解析：．路中电流表示数为2A，闭合电路的欧姆定律得电动机两端电压U=−UU=−IR=12V−2×1V−2×1.5V=7V电动机的总功率是=UI错；C．动机内阻产生的热功率=IR=2×0.5W=2WC正；．源输出的电功率为=−22×1W=20WD错误。故选。5．恒流源是一种特殊的电源，其输出电流能始终保持不变。如图所示的电路中电源是恒流源，当滑动变阻器滑动触头P从右端向最左端移动时下列说法中正确的是（）A．上电压变大C．上电压变小

B．流源输出功率保持不变．的功率增大解析：AC．源输出电流不变，触头由最右端向最左端移动时，接入电路的电阻变大，则总阻变大，而源输出电流不变，则并联部分电压增大，所以上电压变大，是值电阻，故通过R的电流变大；而总电流不变，则通过R电减小，所以R的压减小，则上电压变大，故A正确C错；B．流源输出功率=UI，增大，不，则增大，故错；．前面的分析可知通过R电减小R是定值电阻，故的电功率=I2减小，故错误。故选A

6．如图所示，三个灯泡上分别标“、”“110V、25W“110V5W等字样，当三个灯泡按照右图以几种不同的方式连接在电路中，只要调节可变电阻，并在间加220V的交流电，都可以使三个灯泡正常发光。当三个灯泡都正常发光时，电路中消耗的总功率最小值是（）A．60WC．130W

B．．D解析：由题意可知，三个灯泡均正常发光，故三个灯泡的功率之和为40W25W70W由P知三个灯泡的额定电流分别为

5；A；A22

。当R与灯泡并时，因为流过40W灯泡的电流大于另两个灯泡电流之和；故不可能使三灯均正常发光；当R与为泡并时，由电路图可知：流过R和灯泡的总电流等于流过另外两个灯泡电流之和。所以流过R的电流为IR

5AA1111故R消的功率PIRRR

W总功率为P70WR当R与5W灯并联时，由电路图可知：流过R和灯泡的总电流等于流过另外两个灯泡电流之和。所以流过R的流为IR

6AA11故R消的功率为P'I'RRR

60W总功率为PP

60WW综上所述，电路中消耗的总功率最小值为，D正错误。故选。

RR24313132333RR243131323337．如图所示，平行金属板中带电质点P原于静止状态，电流表和电压表为理想电表，当滑动变阻器的滑片向a端移动时，则（）4A．电压表读数减小C．点将向上运动

B．流表读数增大．上耗的功率逐渐减小C3解析：A由图可知R与滑动变阻器R串联后与R并联后，再由R串接在电源两端；电容器与R并联；当滑片向a移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，则电路中总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，干路中电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，同时，R两端的电压也减小，故并联部分的电压增；由欧姆定律可知流过的电流增大，则流过并联部分的电流减小，故电流表示数减小；因并联部分电压增大，而中压小，故电压表示数增大，故错；C．R两端电压增大，则电容器两端电压增大，故电荷受到的向上电场力增大，则重力小于电场力，电荷向上运动，故C正确；．上流增大，根据故选。

P2R

，则R消耗的功率逐渐增大，故错。8．如图所示的U图中，直线I

为某电源的路端电压与电流的关系，直为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R接成闭合电路，由图像可知（）A．的值为

B．源内阻为0.5C．阻功为

.5W

．源内阻消耗功率为

2WC解析：A．由图象可，外电阻R

U1.5Ω1.5I故错误；

12121212121212121212121121212121212121212121212B．据

Ir

，由图象可知，电源电动势3.0V短路电流I2.0A短电源内阻r

E3.0ΩΩI短故错；C．两图象的交点坐标，可得电源的路端电压1.5V，路电流为.0AP1.5W

，电阻功故正；．两图象的交点坐标，流过阻的电流1.0A，源内部消耗的功率为I2r2故错误。故选。9．如图所示电路中，电源电动势为，电为r，滑动变阻器的触头向上端移动时，两电压表示数、和电流表A、的数化情况是（）A．V变，变大A变，变大B．变小，变小，变小，变小C．变，变大，变，变大．变大，变，变大，变小解析：当滑动变阻器的触头向上端移动时，变阻器接入电路的电阻增大，变阻器与定值电阻并联的电阻增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析可知总电流变小，电源的内电压变小，路端电压变大，即变。由欧姆定律分析可知电压表示变小，变阻器与定值电阻并联电压变大，所以A示数变大，因总电流变小，所以A示变小故选。10．图所示，电源电动势E12V内阻r＝Ω限流电阻R＝，为流电动机，其线圈电阻R＝Ω当电动机正常工作时，理想电流表示数为1A，此时电动机的输出功率是（）

1212A1212AA．解析：电动机两端电压为电动机的输出功率为

B．8W．2W．AUEP

6WA正，错误。故选A二、填题11．图所示是一均匀实心球形导体，球心为A，点为，为底面直径．若按甲图的方式将其接在两个电极之间，接在电压为U的恒定电路中，电功率为P，按乙图的方式接在两个电极之间，接在电压为的恒定电路中，其电功率为，极的电阻不计，则P：P=______.4:1解析：[1]由图可知，当连接方式发生变化时，要看清两种连接的异同点，可以拆分后找到规律，此题中的半球形导体可以等分成两块四分之一的球形材料，将甲图作分割，如图所示，设甲图连接方式，电阻为R，难看出乙图中连接的电阻是甲图连接的4倍，由

U2则12．图所示a触点离电阻R左

PP:111，触点离电阻右端，已知RΩ，示33为

，电源由4节同的电池串联而成，每个电池的内阻为.5，图中电压表、电流表的示数分别_______V、_______A和个电池的输功率_（各电表视为理想电表处理）

1111115解析：1.5[1][2]触点离电阻R左

1，b触离电阻R右时，最左端段与中间一段先并联3再与最右端一段串联，A示为通过最左端一段的电流，所以最左端一段电压为：RI通过最右端一段的电流为：II1A2即电流表的数是1A

，最右端一段的电压为：2

2

4V图中电压表的数为：U1[3]电的输出率为：PUI2每个电池的输出功率为：PP13．图所示，直线为源的图，直线为阻R的UI图，用该电源和电阻组成闭合电路，由图像可知电源的电动势_____V；电源内阻______；电源的输出功率是_____W；路的总功率分别_____W。0546解析：46[1]由线，图线与纵轴交点坐标为电源电动势，即=3V[2]图斜的绝对值为电源内阻，即r

30.5[3]图与线的交点坐标即为电路电流和路端电压，即=2V，=2A，电源的输出功率为

4W[4]电的总功为PEI6W总14．原中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以某一速率在一圆周轨道上绕核运动，已知运动周期为T，电子的电荷量为e，效电流_。(2)手筒中的干电池给某小灯泡供电时，电为一节干电池中有____耳化学能转化为电能5

，在某次接通开关的10s时间内，解析：

T

5(1)[1]据电流强度定义I

t由于每隔时间，就有一个电子通过个截面，因此等效电流强度I

e(2)[2]节干电池的电动势为1.5V，据能量守恒，化学能转化成电能，最终通过电源对小灯泡做功，由于10s时间内，电源对小灯泡做功因此有焦化学能转化电能15．感器在自动控制、信处理技术中承担着信息采集与转换的任务。如光敏电阻将光信号转换为电信号、热敏电阻将热信号转换为电信号。如图所示是大型电子地磅的电路图，它是利用弹簧长度的变化使接入电路的滑动变阻器的阻值变化，信转换为电信号的。如图所示地磅刻度________。（填“均匀或不均匀”）力不均匀解析：不匀。[1]地上称量同重物时，弹簧的形变不同，则滑动变阻器接入电路的有效电阻不同，则电路中电流就不同。该装置是将力信号转化为电信号。[2]设磅上没重物时，滑动变阻器的滑动触头在B端，滑动变阻器的总长度为，重物重力为G时簧形变为，度系数为k，则有

1321231211113213213LLU121321231211113213213LLU12Gkx

，

I

ELL

因为重物与形变成正比，但是电流跟形变不成线性关系，所以地磅的刻度不是均匀的。16．如图所示的电路中，源内电阻为r，R、R分为两个定值电阻．闭合电键S，变阻器R的滑动触头P向下滑动时，伏表V的数逐渐（填增大、减小、不变）若移动P的过程中，电流表示数变化量的大小为Δ，伏特表V示数变化量的大小Δ＝．

2减小ΔI(R3+R1+r)解析：小I++)当滑动变阻器的滑动触头P向滑动时R变，外电路总电阻变大，由欧姆定律变小，U=IR变，故逐减小；因、为值电阻，故由欧姆定律＝I+R+r可知，电压表示的变化量绝对值与电流表示的变化量比值等于R+R+r，213．如图所示，把标“，”和，”的、两小灯泡，串联后接入1电路中，则电路两端的电压不超____________________W。（温度对电阻的影响不计）18解析：由P=UI可，两灯泡的额定电流

V

，电路消耗的总功率不能超过I1

P24A，I2UU612

A由

I

U

可得，两灯泡的电阻U66R，RΩΩII电路中的最大电流I=I因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电源的最大电压(R))V12

U入0U入0则电路两端的电压不超9V由P=I可，电路消耗的最大功率I2(R)212则电路消耗的总功率不能超过。

2

18．图所示是测直流电动机效”的实验装置，通过电压传感器和流感器

测得电压为

、电流为I

，则此时电动机的输入功率；实验中，电动机的转动使质量为m的体在t时内匀速上升了h高，则电机的效率

__________（重力加速度为）解析：

UI

[1]由知电压感器B和流传感器

测得电压为

、电流为I

即为电动机的电压和电流，因此电动机输入功率PUI[2]电机消耗电能QPtUIt产生的机械能等于重力势能的增加量mgh，以电动机的效率为

19．图所示电路中，R是某种金属氧化物制成的导体棒，实验证明通过它的电流I和0它两端电压U遵I

的规律，（式中/V

），R是普通可变电阻，遵循欧姆定律，电源电压恒为6V此电路中的电流、电压仍遵循串联电路的有关规律当电阻的值____，电流表的示数为；R、电率相等时，电源的输出功率P=____W。324解析：[1][2]联电路电流相等，通过R的流为，0

出IkU

00可得U0

3

I代入数据解得0因为串联电路路端电压等于各部分电压之和，由此可得R

0代入数据解得4VR根据

I代入数据解得R25根据PUI和串联电路电流相等可得，当3VR0时，、电率相等。因此电流为I

代入数据得I

因此

I

R代入数据得R5.56同理可得5.560因此外电阻外因此电源输出功率PI出外代入数据得P3.24W出20．一电动势E约为，阻r在20~50Ω范内的电源，其允许的最大电流为

0000100mA为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计为电阻箱，阻值范围为0~999；为护电阻。（）验室备的定值电阻R有以下几种规格，本实验应选用_________。A．，．Ω，C．50Ω，1.0W．，（）同学按图甲所示的电路图，连接实验电路，接好电路后，闭合开关S，整电阻箱的阻值R，出电压表的示数，改电阻箱阻值，取得多组数据，以为坐标，以

U

纵坐标，代入数据可画出如图乙所示图像，对应的函数方程式为_________________用所给物理量的字母表示）。（）像中若b表图线与纵轴的截距，用k表示斜率。则E=____________，r=____________。解析：

111rUEE

b(1)[1]滑动变阻器短路时，电路中通过的最大电流为100mA则由闭合电路欧姆定律可知，定值电阻的最大阻值为R0

I

100min应选用规。(2)[2]闭合欧姆定律得EU（）Rr变形得rUE(3)[3]得图像中斜率k

r截距b

1

即rb三、解题21．如图所示的电路中，源电动势=20V，内阻r=2；接入固定电阻R时，电路中标有4V2W的灯泡和阻

r

的小型直流电动机都恰能正常工作。求：(1)电中的电流强度；(2)电的输出功率；(3)电机的额定工作电压。解析：(1)0.5A(3)13V(1)由，流大小为

”的泡L

正常发光，则通过灯泡的电流等于额定电流，则电路中的电PILUL(2)电源的输出功率P

r9.5W(3)直电动机D

能正常工作，其两端的电压等于额定电压，则有(r)ML22．明准备参加玩具赛车赛，她想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时她先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中。请问：（）只电动线圈的电阻为多?（）电动机常工作时，转化为机械能的功率是多（）玩具电机正常工作时电能转化为机械能的效率是多?电动机的电压/V0.22.0

电动机工作状态不转动正常转动

通过电动机的电/0.41.0解析：1）0.5；21.5W；（）（）动机不动时，是纯电阻电路，根据欧姆定律得

1111102211111022UrrIr解得r（）动机正工作时2r机解得P机（）能转化机械能的效率

P机P总

解得

23．图所示电路中，电源提供恒定电压E=12V定值电阻RΩ，动变阻器R可在0~20范内调节，平行板电容器板长，间距，一带正电的粒子m=1×10kg不计重力），=8×10C。速度

v=2×10m/s从两板正中间射入，当电键断开时，粒子击中距电容器极板右边缘=20cm的荧光屏正中心。当电键闭合后，求(1)要该粒子打到荧光屏上，则R调范围；(2)粒打到荧光屏上距点大距离（黄光屏足够大）。解析：Ω<R≤20Ω(2)10cm(1)若子刚好从下极板边缘飞出，此时的小值是R，竖直方向有1d2

，

qU

，水平方向有L=vt根据欧姆定律得U，=(+R)代入数据得=5

11maxmaxab11maxmaxab所以R的取值范围是Ω<R≤20Ω(2)粒最大距离是y（图所示）由类平抛运动规律可知d2

bL2

L2得y=0.1m=10cm24．图所示的电路中，

R＝，R3，33

，滑动变阻器最大阻值为

9

，电源电压U，内阻不计。(1)滑位于位置时，流过电源的电流为多；(2)求路中电源的最小电流；(3)求过电源的电流最小时两的电压1解析：

IA

；；(1)滑在处，和串联再与并1并1

1ab1电流I

UR3并

R12R12得IA(2)当支路电阻相等时，总阻值最

I

UR3并1

大，电流最小I

min

UR3并其中并2

12ab得I

min

A0.86A(3)平分干路电U1

I

min

R1得U1

V1.7V25．图所示的电路中，电的电动势=12V，内阻未知，=8，=1.5，为格，”的泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光。不考虑温度对灯泡电阻的影)求：(1)灯的额定电流和灯丝电阻；(2)电的内阻；(3)开S闭合时，电源的输出功率。解析：，Ω；(2)1Ω(3)12.96W(1)灯的额定电流PI0A1AU3灯丝电阻RL

U3ΩΩI1(2)断S时，灯正发光，由闭合电路欧姆定律

12311231EI()1L解得r(3)闭S时，设外电路总电阻为RRRRL2ΩRL2由闭合电路欧姆定律I

ER

1.2A电源的输出功率为

r12.96W26．图所示，恒压源输出压不变为＝，为电解槽，为电动机，为炉（纯