人教版高中物理必修第三册第十二章电能能量守恒定律章末过关检测(四)含答案

章末过关检测(四)(时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。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＝eq\f(SR,L)可知，金属电阻率与导体的电阻成正比B．根据公式W＝UIt可知，该公式只能求纯电阻电路的电流做功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＝eq\f(Q,U)可知，电容与电容器所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比解析：选C。电阻率是由导体本身的性质决定的，其大小与电阻无关，A错误；公式W＝UIt适用于纯电阻电路和非纯电阻电路中的电流做功，B错误；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，C正确；电容的公式C＝eq\f(Q,U)采用的是比值定义法，电容大小与所带电荷量和电压无关，D错误。2．以下说法正确的是()A．电动势就是电源两极间的电压B．闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比C．闭合电路中的短路电流无限大D．电源U－I图像上某点纵、横坐标的乘积对应此时电源的总功率解析：选B。当外电路断开时，电源两极间的电压等于电动势，故A错误；根据闭合电路欧姆定律：I＝eq\f(E,R＋r)，得知闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内外电路的电阻之和成反比，故B正确；当外电路短路时R＝0，所以I＝eq\f(E,r)，故C错误；电源U－I图像上某点纵、横坐标的乘积对应此时电源的输出功率，故D错误。3.如图所示，图线a是某一电源的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)，则说法错误的是()A．该定值电阻为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，电源输出功率最大解析：选C。图线b的斜率k＝eq\f(U,I)＝6Ω，则定值电阻的阻值：R＝k＝6Ω，故A正确，不符合题意；由题图读出交点的电压U＝15V，电流I＝2.5A，根据闭合电路欧姆定律得，电源的电动势E＝U＋Ir＝15V＋2.5×2V＝20V，故B正确，不符合题意；定值电阻的阻值R＝6Ω，电源的内阻r＝2.0Ω，对于电源，当内外电路的电阻相等时输出功率最大，则将3只这种电阻并联作为外电阻，电源输出功率最大，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。4．如图所示，一款微型机器人的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E、内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作。下列说法正确的是()A．电动机消耗的热功率为UIB．电源的输出功率为I2RC．电源的效率为1－eq\f(Ir,E)D．电动机消耗的总功率为EI答案：C5.摩托车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图，在打开车灯、电动机未启动时电流表读数为5A，电动机启动时电流表读数为15A，若电源电动势为12V，内阻为0.4Ω，电流表内阻不计，设车灯电阻恒定，则因电动机启动导致车灯的电功率降低了()A．30W B．32WC．20W D．18W解析：选B。电动机未启动时U灯＝E－I1r＝(12－5×0.4)V＝10V，车灯功率P灯＝U灯I1＝50W，车灯电阻RL＝eq\f(U灯,I1)＝2Ω，电动机启动时U灯′＝E－I2r＝(12－15×0.4)V＝6V，设车灯阻值不变，可得P′＝eq\f(U′eq\o\al(2,灯),RL)＝18W，电功率的减少量ΔP＝P－P′＝(50－18)W＝32W。6．国庆期间某老师外出旅游，住酒店点外卖时观察到如图所示的一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人的锂电池容量为20A·h，则机器人()A．额定工作电流为20AB．充满电后最长工作时间为2hC.电池充满电后总电量为7.2×104CD．以额定电流工作时每秒消耗能量为20J答案：C7.在如图所示的电路中，闭合开关S后，a、b、c三盏灯均能发光，电源电动势为E，内阻为r。现将滑动变阻器R的滑片稍向下滑动一些，则()A．b灯和c灯变暗，a灯变亮B．a灯和c灯变亮，b灯变暗C．a灯和c灯变暗，b灯变亮D．a灯和b灯变暗，c灯变亮解析：选C。R的滑片稍向下滑动时，滑动变阻器R接入电路的电阻变大，外电路总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I减小，a灯变暗；b灯的电压Ub＝E－I(r＋Ra)I减小，Ub增大，则b灯变亮；通过c灯的电流Ic＝I－IbI减小，Ib增大，则Ic减小，c灯变暗，C正确，A、B、D错误。8．在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，开关闭合后，灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是()A．灯泡L变亮B．电源内部消耗的功率减小C．流过R0的电流方向为从右向左D．电容器C的电荷量减小解析：选B。当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器所在支路电阻增大，外电阻增大，电路中总电流I减小，则灯L变暗，故A错误；电路中总电流I减小，电源的内电压减小，电源内部消耗的功率减小，故B正确；电源的内电压减小，路端电压增大，电容器的电压等于路端电压，可见其电压是增大的，则由Q＝CU知，电容器C的电荷量将增大，故D错误；由于电容器C的电荷量将增大，故电容器充电，流过R0的电流方向从左向右，故C错误。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。全选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。9．(2022·天津红桥区期末)在闭合电路中，下列叙述正确的是()A．外接电阻增大时，电源的输出功率可能减小B．当外电路断开时，路端电压等于电源电动势C．当电源短路时，电路中的电流趋近于∞D．当外电阻增大时，路端电压可能减小解析：选AB。根据电源输出功率随外电阻变化图像可知外接电阻增大时，电源的输出功率可能减小，故A正确；路端电压表达式为U＝E－Ir，当外电路断开时，电流I变为0，则U＝E，故B正确；当电源短路时，外电阻R＝0，此时I＝eq\f(E,r)，故C错误；当外电阻R增大时，由I＝eq\f(E,R＋r)，U＝E－Ir，可知电流I减小，路端电压增大，故D错误。10．某同学按如图所示的电路进行实验，电压表内阻看作无限大。实验过程中，由于电路发生故障，发现两电压表示数相同，若这种情况的发生是由某一用电器引起的，则可能的故障原因是()A．R2断开 B．R3短路C．R2短路 D．R1短路解析：选AB。由题图可知R1与R2、R3串联，电压表V1测R2和R3的电压；V2测R2两端的电压；若两电压表示数相同，则可能是两电表接在了等电势的两端，故可能是R2开路或者R3短路；故A、B正确，C、D错误。11.如图所示，一直流电动机与阻值R＝9Ω的电阻串联在电源上，电源电动势E＝30V，内阻r＝1Ω，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10V，已知电动机线圈电阻RM＝1Ω，则下列说法中正确的是()A．通过电动机的电流为10AB．电动机的输入功率为20WC.电动机的发热功率为1WD．电源的输出功率为56W解析：选BD。根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋I(r＋R)，得I＝eq\f(E－U,R＋r)＝eq\f(30－10,1＋9)A＝2A，故A错误；电动机的输入功率P入＝UI＝10×2W＝20W，故B正确；电动机的热功率P热＝I2RM＝22×1W＝4W，故C错误；电源的输出功率P出＝EI－I2r＝(30×2－22×1)W＝56W，故D正确。12．在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r。将滑动变阻器R2的滑片P从图示位置向右滑动的过程中，关于各理想电表示数的变化，下列判断中正确的是()A．电流表A的示数变小B．电压表V的示数变小C．电流表A1的示数变小D．电流表A2的示数变小解析：选AD。将滑动变阻器的滑片P从图示位置向右滑动的过程中，滑动变阻器的阻值变大，外电路的总阻值变大，所以电路的总的电流变小，所以电流表A的示数变小，故A正确；电源的内电压减小，由U＝E－Ir可得，路端电压U变大，所以电压表V的示数变大，故B错误；由于路端电压U变大，电阻R1不变，所以电流表A1的示数变大，故C错误；由于总的电流减小，电阻R1的电流变大，所以滑动变阻器的电流减小，所以电流表A2的示数变小，故D正确。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13．(6分)某实验小组测量一节干电池的电动势和内阻，可选用的实验器材如下：A．待测干电池(内阻很小)B．电流表A1(0～200μA，内阻r1＝500Ω)C．电流表A2(0～0.6A，内阻r2约为0.3Ω)D．定值电阻R1＝9500ΩE．定值电阻R2＝500ΩF．定值电阻R0＝2ΩG．滑动变阻器R(0～10Ω)H．开关、导线若干(1)为准确测量并使操作过程中电流表的示数变化明显，该小组同学设计如图甲所示实验电路图，电流表a应选________，定值电阻R′应选________；(选填器材前的字母)(2)闭合开关，调节滑动变阻器，读出多组电流表a、b的示数Ia、Ib，在坐标纸上描绘出Ia－Ib图线如图乙所示。根据描绘出的图线，可得所测干电池的电动势E＝________，内阻r＝________。(结果选用“r1、r2、R1、R2、R0、R、m、n”表示)解析：(1)改装电压表时应选用内阻已知的电流表，故电流表a选用B；一节干电池的电动势约为1.5V，根据改装原理可知R′＝eq\f(E,Ig)－r1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.5,200×10－6)－500))Ω＝7000Ω所以定值电阻R′应选D；(2)根据电路图和闭合电路欧姆定律可得(R1＋r1)Ia＝E－Ib(r＋R0)整理可得Ia＝eq\f(1,R1＋r1)E－eq\f(r＋R0,R1＋r1)Ib根据图像可知m＝eq\f(1,R1＋r1)Eeq\f(m,n)＝eq\f(r＋R0,R1＋r1)解得E＝m(R1＋r1)r＝eq\f(m（R1＋r1）,n)－R0。答案：(1)BD(2)m(R1＋r1)eq\f(m（R1＋r1）,n)－R014．(8分)(2022·河南焦作期末)某实验小组测定电池组的电动势和内阻，器材有：待测电池组、一个开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(单位长度电阻丝的阻值为r0，配有可在电阻丝上移动的金属夹)、刻度尺、导线若干。主要实验步骤如下：(1)将图1所示器材连接。(2)开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的________(选填“M”或“N”)端。(3)闭合开关，改变金属夹的位置，记录每次接入电路的电阻丝的长度L和电流表示数I，得到多组数据。(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图2所示，图线斜率为k，纵轴截距为a，该电池组电动势和内阻分别为E＝________，r＝________。(用R0、RA、k、a、r0表示)解析：(2)开关闭合前，为了保护电路中的元件，应将电阻丝的最大阻值接入电路，根据电阻定律R＝ρeq\f(L,S)可知电阻丝接入越长，接入电阻越大，金属夹应夹在电阻丝的M端。(4)电阻丝接入电路中的电阻为Lr0，根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可知E＝I(RA＋R0＋Lr0)＋Ir，整理得eq\f(1,I)＝eq\f(r0,E)L＋eq\f(RA＋R0＋r,E)，结合图像的斜率和截距满足eq\f(r0,E)＝keq\f(RA＋R0＋r,E)＝a解得电源电动势和内阻分别为E＝eq\f(r0,k)r＝eq\f(r0a,k)－R0－RA。答案：(2)M(4)eq\f(r0,k)eq\f(r0a,k)－R0－RA15．(10分)小明同学在玩一个会发光的电动玩具汽车时，发现了一个现象：启动电源，电动机正常工作，车轮正常转动，当不小心卡住车轮时，车灯会变暗。玩具汽车的简化电路如图乙所示，电源电动势E＝10V，r＝2Ω，车轮电动机的额定电压UM＝6V，额定功率PM＝6W，线圈电阻RM＝1Ω，则：(1)玩具汽车正常工作时，流过灯泡的电流；(2)玩具汽车被卡住后，流过灯泡的电流；(3)玩具汽车卡住前、后，灯泡消耗功率的减少量。解析：(1)玩具汽车正常工作时，电源内电压U内＝E－UM＝4V通过电源的电流I＝eq\f(U内,r)＝eq\f(4,2)A＝2A玩具汽车正常工作时，通过电动机的电流IM＝eq\f(PM,UM)＝1A流过灯泡的电流IR＝I－IM＝1A。(2)灯泡的电阻R＝eq\f(UM,IR)＝6Ω玩具汽车被卡住后，电动机可视为纯电阻，灯泡与电动机并联的电阻R′＝eq\f(RRM,R＋RM)＝eq\f(6×1,6＋1)Ω＝eq\f(6,7)Ω电路中的总电流I′＝eq\f(E,R′＋r)＝3.5A由并联电路的特点可知流过灯泡的电流IR′＝eq\f(RM,R＋RM)I′＝0.5A。(3)玩具汽车卡住前，灯泡消耗功率P＝UMIR＝6×1W＝6W玩具汽车卡住后，灯泡消耗功率P′＝IR′2R＝1.5W灯泡消耗功率的减少量ΔP＝P－P′＝4.5W。答案：(1)1A(2)0.5A(3)4.5W16．(10分)如图所示的电路中，电源电压U＝18V，小灯泡L上标有“6V3W”。设小灯泡电阻不随温度变化，电压表量程为0～15V，电阻箱的最大阻值足够大。调节电阻箱使其阻值R1＝6Ω，闭合开关S，这时小灯泡正常发光。(1)求定值电阻的阻值R2。(2)在保证电路中各器件安全工作的前提下，改变电阻箱的阻值，求小灯泡的最小功率P。解析：(1)小灯泡正常发光时UL＝6VIL＝eq\f(PL,UL)＝eq\f(3,6)A＝0.5A电压表示数为UV＝U－UL＝18V－6V＝12V通过电阻箱的电流为I＝eq\f(UV,R1)＝eq\f(12,6)A＝2A通过电阻R2的电流为I2＝(2－0.5)A＝1.5A定值电阻的阻值为R2＝eq\f(UL,I2)＝eq\f(6,1.5)Ω＝4Ω。(2)在保证电路中各器件安全工作的前提下，改变电阻箱的阻值，当电压表示数为UV′＝15V时，小灯泡的功率最小，小灯泡两端电压为UL′＝U－UV′＝(18－15)V＝3V小灯泡的最小功率为P＝eq\f(UL′2,RL)＝eq\f(32,12)W＝0.75W。答案：(1)4Ω(2)0.75W17.(13分)某节水喷灌系统如图所示，水以v0＝16m/s的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H＝4m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为80%，忽略水在管道中运动的机械能损失，g取10m/s2，求：(1)每秒水泵对水做的功；(2)电动机线圈的电阻。解析：(1)每秒喷出水的质量m0＝2.0kg，抽水增加了水的重力势能和动能，则每秒水泵对水做功W＝m0gH＋eq\f(1,2)m0v