电能 能量守恒定律单元测试-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

密○封○装○订○线密○封○装○订○线密○封○装○订○线密○封○装○订○线密封线内不要答题姓名班级考号姓名班级考号密○封○装○订○线密○封○装○订○线密封线内不要答题第十二章电能能量守恒定律全卷满分100分考试用时90分钟一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.下面是某同学对一些概念及公式的理解,其中正确的是()A.根据公式ρ=SRL可知,B.根据公式W=UIt只能求纯电阻电路的电流做的功C.根据公式q=It可知,电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多D.根据公式C=QU可知,电容与电容器所带电荷量成正比,2.小王老师的电动车使用“48V0.5kW”的电动机,由4个“12V20A·h”的电池串联起来供电,车上前大灯的灯泡规格是“48V20W”,尾灯和4个转向灯的灯泡规格都是“48V10W”。小王老师晚上值班后,骑上该车并开启前大灯和尾灯,以最大速度匀速骑行20分钟回到家。在此过程中,电动车消耗的电能至少是()A.6.36×105JB.6.84×105JC.3.6×104JD.8.4×104J3.如图所示,图线a是某电源的U-I图线,图线b是一定值电阻的U-I图线。若将该电源与该定值电阻连成闭合电路,已知该电源的内阻r=2.0Ω,则下列说法错误的是()A.该定值电阻的阻值为6ΩB.该电源的电动势为20VC.将2只这种电阻串联作为外电阻,电源输出功率最大D.将3只这种电阻并联作为外电阻,电源输出功率最大4.如图所示电路,电源内阻不可忽略,电表均为理想电表。开关S闭合后,在滑动变阻器R0的滑片P向上缓慢滑动的过程中,下列说法正确的是()A.小灯泡L变亮B.电压表的示数增大C.电流表的示数减小D.电容器C所带电荷量减小5.在如图所示的电路中,灯泡A和B原来都正常发光。现在突然发现灯泡A比原来变暗了些,B比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是()A.R3断路B.R1短路C.R2断路D.R1、R2同时短路6.如图所示,图甲中M为一电动机,当滑动变阻器R的滑片从左端滑到右端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2A以下时,电动机没有发生转动,不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是()A.电路中电源电动势为3.4VB.变阻器滑片向右滑动时,V2读数逐渐减小C.此过程中,电动机的输出功率最大值为0.54WD.变阻器的最大阻值为20Ω7.某学校高二物理兴趣小组的同学自制欧姆表,电路图如图甲所示,电流表G的满偏电流Ig=3mA,内阻Rg=30Ω,电源电动势E=1.5V,内阻r=1Ω。下列说法正确的是()A.使用该欧姆表时,应将黑表笔插入A孔B.欧姆调零时,R0接入电路的阻值为500ΩC.将待测电阻Rx接入A、B间,此时G的示数如图乙所示,则Rx为1kΩD.该欧姆表能较准确测量电阻的范围为1kΩ~3kΩ8.如图所示,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,定值电阻R=R1=1Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为3Ω。若闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从右向左滑动,已知两电表均为理想电表,则下列说法正确的是()A.电压表示数增大,电流表示数增大B.定值电阻R上消耗的功率增大,最大值为2254C.电源输出功率先变小后变大,电源效率一定增大D.滑动变阻器R2消耗的功率先变大后变小二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.如今,人们对手机的依赖程度越来越高,手机已成为现代人必不可少的随身物品,然而长时间使用手机会对眼睛造成一定的伤害,因此现在的智能手机都有一项可以调节亮度的功能,该功能既可以自动调节,也可以手动调节。某同学为了模拟该功能,设计了如图所示的电路,R1为光敏电阻,光照增强,阻值变小,R2为滑动变阻器,闭合开关后,下列说法正确的是()A.仅光照变弱,小灯泡变亮B.仅光照变强,小灯泡变亮C.仅将滑片向a端滑动,小灯泡变暗D.仅将滑片向a端滑动,电池输出的路端电压变小10.如图所示,I为理想电流表A的示数,U为理想电压表V的示数,P为定值电阻R2消耗的功率,Q为电容器C所带的电荷量,W为通过电荷量q时电源做的功,在滑动变阻器R1的滑片向右缓慢滑动过程中,下列图像能正确反映各物理量关系的是()11.如图甲所示的电路中,将滑动变阻器R2的滑片由a端向b端移动,用两个电表分别测量电压和电流,得到部分U-I图像如图乙所示,则下列说法正确的是()A.电源的电动势为6VB.滑动变阻器的总阻值为20ΩC.当电压表示数为5.0V时,电源效率最高D.当电压表示数为5.0V时,R2消耗的功率最大12.如图所示,电源电动势为E,内阻为r,R是定值电阻,热敏电阻RT的阻值随温度的降低而增大,C是平行板电容器,电路中的电表均为理想电表。闭合开关S,平行板电容器内的带电液滴恰好静止。分别用I、U1、U2和U3表示电流表A、电压表V1、电压表V2和电压表V3的示数,用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示电流表A、电压表V1、电压表V2和电压表V3的示数变化量的绝对值。当温度降低时,关于该电路工作状态的变化,下列说法正确的是()A.U2和U3均增大B.ΔC.电源的输出功率可能先增大后减小D.带电液滴一定向下运动三、非选择题(本题共6小题,共60分)13.(6分)某研究小组收集了两个电学元件:电阻R0(约为2kΩ)和手机中的锂电池(电动势E标称值为3.7V,允许最大放电电流为100mA)。实验室备有如下器材:A.电压表V(量程0~3V,内阻RV约为4.0kΩ)B.电流表A1(量程0~100mA,内阻RA1约为5Ω)C.电流表A2(量程0~2mA,内阻RA2约为50Ω)D.滑动变阻器R1(0~40Ω,允许通过的最大电流1A)E.电阻箱R2(0~999.9Ω)F.开关S一只、导线若干(1)为了测定电阻R0的阻值,小明设计了一个电路,如图所示为其对应的实物图,图中的电流表A应选(选填“A1”或“A2”)。

(2)为测量锂电池的电动势E和内阻r,小红设计了如图甲所示的电路图。根据测量数据作出1U−1R2图像,如图乙所示。若该图线的斜率为k,纵轴截距为b,则该锂电池的电动势E=,内阻r=(用k14.(8分)某科技小组用杨梅制作了杨梅果汁电池(如图1),他们要测量这种电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响。(1)同学们决定先用多用电表粗测果汁电池的电动势,如图2所示,测量时电极A应为(选填“铜片”或“锌片”),选择开关在“直流2.5V挡”,则图3粗测得果汁电池的电动势为V。

(2)测量E和r的实验方案为:调节滑动变阻器,改变电源两端的电压U和流过电源的电流I,利用测量数据作出U-I图像,得出E和r。实验中铜片与锌片的间距由6cm变成10cm,分别得到相应果汁电池的U-I图像如图4中a、b所示。由此可知:在该实验中,随电极间距的增大,电源电动势(选填“增大”“减小”或“不变”),电源内阻(选填“增大”“减小”或“不变”)。曲线a对应的电源电动势E=V(保留2位有效数字),内阻r=Ω(结果取整数)。

15.(8分)欧姆表内部电路如图甲所示,G表满偏电流为0.8mA,R0为欧姆调零电阻,测量前已欧姆调零,以电阻箱代替待测电阻,测得电路中电流I与电阻箱的阻值Rx的关系图像如图乙所示,求:(1)欧姆表的内阻R内;(2)电源的电动势E;(3)将一个未校准的电压表接到两表笔间,若G表示数为0.3mA,则电压表的内阻是多大。16.(8分)随着全球能源危机加剧,电动汽车逐渐成为更多家庭购车的选择,电动汽车比传统汽车更环保、更节能。小明同学和爸爸晚上开车回家,小明同学坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示。已知汽车电源电动势为10.5V,内阻为0.05Ω,电动机线圈电阻为0.01Ω。车灯接通,电动机未启动时,电流表示数为10A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到50A。电流表为理想电表,车灯的电阻认为不变。求:(1)车灯电阻R;(2)电动机启动前后,车灯的功率各为多大;(3)电动机启动后,电动机的输出功率。17.(14分)如图所示,电路中电源的电动势为E,内阻不计,其他各电阻阻值R1=R3=3R,R2=R。水平放置的平行金属板A、B间的距离为d,板长为L。在A板的左端且非常靠近极板A的位置,有一质量为m、带电荷量为-q的小液滴,以初速度v0水平向右射入两板间(重力加速度用g表示)。则:(1)若使液滴能沿v0方向射出电场,电动势E应为多大?(2)若使液滴恰能打在B板的中点,电动势E应为多大?18.(16分)如图所示是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图,利用电信号来显示物体的质量,托盘与电阻可忽略的弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,滑片刚好和变阻器的上端相平,电压表的示数为零。已知滑动变阻器的总长度L=20cm,最大阻值R=20Ω,限流电阻阻值为R0=9Ω,电源电动势E=9V,内阻为r=1Ω,重力加速度g取10m/s2,弹簧的劲度系数k=10N/m(弹簧始终在弹性限度内),不计一切阻力。求:(1)电压表的最大示数Um;(2)物体质量为多少时滑动变阻器上消耗的功率最大,并求出最大值Pm;(3)电压表示数U与所称物体质量m的关系式。答案1.C2.A3.C4.B5.C6.C7.C8.D9.BC10.AB11.BC12.AC13.答案(1)A2(2分)(2)1b(2分)kb(214.答案(1)锌片(1分)0.95(1分)(2)不变(1分)增大(1分)0.97(2分)474(2分)15.答案(1)15kΩ(2)12V(3)25kΩ解析(1)(2)由题图乙可知,当Rx=0时,I=Ig=0.8mA,当I=0.4mA时,电阻箱的阻值为Rx=15kΩ,根据闭合电路欧姆定律可得Ig=ER内(1I=ER内+代入数据解得E=12V,R内=15kΩ(2分)(3)将电压表接到两表笔间,若G表示数为0.3mA,则电压表两端电压为U=E-IR内=12V-0.3×10-3×15×103V=7.5V(2分)则电压表的内阻为RV=UI=7.5016.答案(1)1Ω(2)100W64W(3)318.36W解析(1)车灯接通,电动机未启动时,由闭合电路欧姆定律可得E=I1R+I1r(1分)得车灯电阻R=E-I1rI(2)车灯接通,电动机未启动时,车灯的功率P1=I12R=100W(1电动机启动后,路端电压U=E-I2r=10.5V-50×0.05V=8V(1分)车灯的功率P2=U2R=64W(1(3)电动机启动后,电动机的输入功率P入=UI2-UR=336电动机的热功率PRM=I2-UR2RM则电动机的输出功率为P出=P入-PRM=318.36W(1分)17.答案(1)4解析(1)由闭合电路欧姆定律可得通过电阻R2的电流为I=ER1+两极板间的电压等于R2两端的电压,故UBA=IR2=E4(2分液滴沿v0方向射出电场,在两板间做匀速直线运动,由平衡条件得mg=qUBAd解得E=4mgdq(1(2)液滴恰好打在B板的中点,在两板间做类平抛运动,则水平方向有L2=v0t(2分竖直方向有y=d=12at2(1分且qUBA'其中UBA'=14E(1分联立解得E=4mdq818.答案(1)6V(2)0.1kg2.025W(3)U=90m1+10m(m≤解析(1)分析电路知,限流电阻与滑动变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,当滑片在R最下方时,接入电路的电阻最大,电压表示数最大,此时电路总电阻为R总=R+R0+r=30Ω(1分)由闭合电路欧姆定律可得I1=E