2024-2025学年高中物理第十二章电能能量守恒定律单元评估练习含解析新人教版必修第三册

PAGEPAGE10第十二章电能能量守恒定律单元评估时间：90分钟分值：100分一、选择题(1～7为单选，每小题3分；8～10为多选，每小题4分，共33分)1．一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的沟通电源上(其内阻可忽视不计)，均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法中正确的是(C)A．电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440ΩB．电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5WC．1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103JD．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍解析：由于电饭煲是纯电阻元件，所以R1＝eq\f(U,I1)＝44Ω，P1＝UI1＝1100W，其在1min内消耗的电能W1＝UI1t＝6.6×104J，洗衣机为非纯电阻元件，所以R2≠eq\f(U,I2)，P2＝UI2＝110W，其在1min内消耗的电能W2＝UI2t＝6.6×103J，其热功率P热≠P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍．2．现有一个灯泡，额定电压标识12V清楚，额定功率标识字迹不清，某同学为了确定该灯泡的额定功率，设计了四个方案，哪个方案最精确(C)A．把该灯泡干脆与标有额定功率的灯泡(额定电压12V)进行外观上和灯丝粗细程度的比较，得出该灯泡的额定功率B．把该灯泡接在12V的直流电源上使其发光，再与有标记的灯泡进行亮度比较，得出该灯泡的额定功率C．把该灯泡接在12V的直流电源上使其发光，通过串联的电流表读出电流值，并联的电压表读出电压值，再由公式P＝UI求出额定功率D．用该灯泡、电流表、电压表、一节干电池等器材设计试验，用伏安法测出该灯泡的阻值，再用公式P＝eq\f(U2,R)得出该灯泡的额定功率解析：把该灯泡干脆与标有额定功率的灯泡(额定电压12V)进行外观上和灯丝粗细程度的比较，肉眼很难精确推断电功率的大小，故A错误；把该灯泡接在12V的直流电源上使其发光，再与有标记的灯泡进行亮度比较，还是通过肉眼进行推断，不够精确，故B错误；把该灯泡接在12V的直流电源上使其发光，通过串联的电流表读出电流值，并联的电压表读出电压值，再由公式P＝UI求出额定功率，较为精确，故C正确；用该灯泡、电流表、电压表、一节干电池等器材设计试验，用伏安法测出该灯泡的阻值，再用公式P＝eq\f(U2,R)，得出该灯泡的额定功率，由于不同电压下电阻不同，故不够精确，故D错误．所以C正确，A、B、D错误．3．如图所示，有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电源两端，灯泡正常发光，则(C)A．电解槽消耗的电功率为120WB．电解槽的发热功率为60WC．电解槽消耗的电功率为60WD．电路消耗的总功率为60W解析：灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110V电压，且干路电流I＝I灯＝eq\f(P,U)＝eq\f(6,11)A，则电解槽消耗的电功率P＝P灯＝60W，选项A错误，选项C正确；电解槽的发热功率P热＝I2R内≈1.3W，选项B错误；整个电路消耗的总功率P总＝U总I＝220×eq\f(6,11)W＝120W，选项D错误．4．如图所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为8V，乙电路两端的电压为16V．调整变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙．下列关系中正确的是(A)A．P甲＝P乙 B．P甲>P乙C．P1>P2 D．P1<P25．一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示．依据表中所供应的数据，此电热水器在额定电压下处于加热状态时，通过电热水器的电流约为(A)额定容量54L最高水温75℃额定功率1500W额定频率50Hz额定电压220V电器类别Ⅰ类A.6.8A B．0.15AC．4.4A D．0.23A解析：由P＝UI可知，该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为I＝eq\f(P,U)＝eq\f(1500,220)A≈6.8A，故选项A正确．6．在如图所示的电路中，A、B、C分别表示志向电流表或电压表，它们的示数以安或伏为单位．当电键S闭合后，A、B、C三表示数分别为1、2、3时，灯L1、L2均正好正常发光．已知灯L1、L2的额定功率为31，则可推断(D)A．A、B、C均为电流表B．A、B、C均为电压表C．B为电流表，A、C均为电压表D．B为电压表，A、C均为电流表解析：若三个电表都是电流表，则两个灯泡都被短路了；若三个电表都是电压表，则两灯都不能正常工作；若B为电流表，A、C均为电压表，这时流过两灯的电流相同，L1和L2两灯的电压之比为13，则两灯的额定功率之比为13，不符合题中的条件，C项错；若B为电压表，A、C均为电流表，则L1和L2灯的电压相同，电流之比为31，那么两灯的功率之比为31，D选项对．7．如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q.将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些，待电流达到稳定后，则与P移动前相比(B)A．U变小B．I变小C．Q不变D．Q减小解析：当电流稳定后，电容器可视为断路，当P向左滑时，滑动变阻器连入电路的阻值R增大，依据闭合电路欧姆定律得，电路中的电流I＝eq\f(E,R＋R2＋r)减小，电压表的示数U＝E－I(R2＋r)增大，A错B对；对于电容器，电荷量Q＝CU增大，C、D均错．8．如图为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的沟通电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻．现发觉电路中没有电流，为检查电路故障，用一沟通电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V，由此可知(CD)A．ab间电路通，cd间电路不通B．ab间电路不通，bc间电路通C．ab间电路通，bc间电路不通D．bc间电路不通，cd间电路通解析：由于用沟通电压表测得b、d两点间为220V，这说明ab间电路是通的，bc间电路不通或cd间电路不通；由于用沟通电压表测得a、c两点间为220V，这说明cd间电路是通的，ab间电路不通或bc间电路不通；综合分析可知bc间电路不通，ab间电路通和cd间电路通，即选项C、D正确．9．如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象；直线C为一个电阻R的两端电压与电流关系的图象．将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么(BC)A．R接到a电源上，电源的效率较高B．R接到b电源上，电源的效率较高C．R接到a电源上，电源的输出功率较大D．R接到b电源上，电源的输出功率较大解析：由图象可知，电源a的电动势较大，内阻较大．由电源效率公式，η＝eq\f(U,E)＝eq\f(R,R＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R))，R接到a电源上，电源的效率较低；R接到b电源上，电源的效率较高；选项A错误B正确．电源输出功率，P＝UI，R接到a电源上，电源的输出功率较大，R接到b电源上，电源的输出功率较小，选项C正确D错误．10．仪器中常用两个阻值不同的可变电阻来调整电路的电流，一个作粗调，一个作细调，这两个变阻器可以按图甲串联起来或按图乙并联起来再接入电路．已知R1总阻值较大，R2总阻值较小，则(AC)A．图甲中R1作粗调B．图甲中R1作细调C．图乙中R2作粗调D．图乙中R2作细调解析：图甲中两个电阻串联，依据欧姆定律，调整R1时，电阻变更大，故电流变更大，是粗调，故A正确，B错误；图乙中两个电阻并联，电阻小的电流大，则调整电阻R2时是粗调，故C正确，D错误．二、非选择题(共67分)11．(6分)有一电动势约7V的数码电池，无法从标签上看清其电动势等数据．现要更加精确地测量其电动势E和内阻r，试验室备有下列器材：A．电流表(量程0.6A，内阻为3Ω)；B．电压表(量程3V，内阻为3kΩ)；C．电压表(量程30V，内阻为30kΩ)；D．定值电阻R1＝500Ω；E．定值电阻R2＝5000Ω；F．滑动变阻器(阻值范围0～30Ω)；G．开关及导线．(1)该试验中电压表应选B，定值电阻应选E.(均填器材前的字母)．(2)电路图如图甲所示，请将图乙的实物连线补充完整．答案：如图所示(3)若将滑动变阻器滑片滑到某一位置，读出此时电压表读数为U，电流表读数为I，则电源电动势和内阻间的关系式为E＝eq\f(8,3)U＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＋\f(U,3000)))r.12．(9分)某同学利用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内阻，试验中电表内阻对试验结果的影响很小，均可以忽视不计．闭合开关S后，变阻器的滑动触头P由变阻器的一端滑到另一端的过程中，两电压表示数随电流表示数变更状况分别如图乙中的直线a、b所示．(1)请将如图丙所示实物图按电路图连接成试验电路；答案：如图所示(2)通过分析可知，图乙中直线a(选填“a”或“b”)表示电压表V1示数随电流表A示数变更的关系；(3)依据U­I图象中坐标轴表示的数据，可求出电源电动势E＝eq\f(U1I2－U2I1,I2－I1)，内阻r＝eq\f(U1－U2,I2－I1).解析：由E＝U＋Ir知E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，得E＝eq\f(U1I2－U2I1,I2－I1)，r＝eq\f(U1－U2,I2－I1).13．(10分)某同学要测定一电源的电动势E和内电阻r，试验器材有：1只DIS电流传感器(可视为志向电流表、测得的电流用I表示)、1只电阻箱(阻值用R表示)、1只开关和若干导线．该同学设计了如图甲所示的电路进行试验和采集数据．(1)该同学设计试验的原理表达式是E＝I(R＋r)(用r、I、R表示)；(2)该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值(填“最大值”“最小值”或“随意值”)，试验过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为21Ω；(3)该同学依据试验采集到的数据作出如图丙所示的eq\f(1,I)­R图象，则由图象可求得，该电源的电动势E＝6.0(5.8～6.2均对)V，内阻r＝2.4(2.3～2.5均对)Ω.(结果均保留2位有效数字)解析：(1)由闭合电路欧姆定律知，电源的电动势E＝I(R＋r)．(2)在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值．调至图乙位置时电阻箱的阻值为(2×10＋1)Ω＝21Ω.(3)由E＝I(R＋r)得eq\f(1,I)＝eq\f(R＋r,E)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r,E)，由图象可得：斜率k＝eq\f(1,E)＝eq\f(5.4－0.4,30)＝eq\f(1,6)，则E＝6.0V．纵坐标截距eq\f(r,E)＝0.4，则电源的内阻r＝0.4E＝2.4Ω.14．(14分)某学生试验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻．运用的器材有：多用电表；电压表：量程5V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5kΩ；导线若干．回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔短接，调零点．(2)将图甲中多用电表的红表笔和1(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示．多用电表和电压表的读数分别为15.0kΩ和3.60V.(4)调整滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V．从测量数据可知，电压表的内阻为12.0kΩ.(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个志向电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示．依据前面的试验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为9.00V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为15.0kΩ.解析：(1)欧姆表每次运用都须要将红、黑表笔短接进行欧姆调零．(2)由于红表笔接欧姆表内置电源的负极，红表笔也应当与电压表的负接线柱相连，故应和1端相连．(3)欧姆表读数须要“×1k”倍率，因此电阻为15.0kΩ.电流表示数为3.60V，最小刻度是1的须要精确到最小刻度的下一位．(4)当滑动变阻器电阻为零的时候，欧姆表测得的是电压表的内阻，因此是12.0kΩ.(5)依据欧姆表中间刻度可以推断欧姆表的内阻为15.0kΩ，依据(4)中的数据可知，当测12kΩ的电压表内阻时，电压表示数是4.00V，所以I＝eq\f(U,RV)＝eq\f(1,3)mA，可得E＝I(RV＋R内)＝9.00V.15．(10分)某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m＝3×103kg.当它在水平路面上以v＝36km/h的速度匀速行驶时，蓄电池的输出电流I＝50A，输出电压U＝200V．在此行驶状态下，该环保汽车能够将蓄电池输出功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机．(g取10m/s2)(1)求汽车所受阻力；(2)若该环保汽车的驱动电机的内部结构如图所示，其中R1＝0.1Ω，R2＝1950Ω，求电动机M的热功率．答案：(1)900N(2)730.5W解析：(1)蓄电池输出功率P＝UI＝200×50W＝104W.90%P＝Fv，解得：汽车所受阻力F＝900N.(2)电动机M两端电压U′＝U－IR1＝195V.R2中电流I2＝U′/R2＝0.1A，电动机输入电流I′＝I－I2＝49.9A.电动机输入功率P＝U′I′＝9730.5W，输出机械功率P机＝90%P＝9000W.电动机M的热功率P热＝P－P机＝730.5W.16．(8分)如图所示，电路中电源内阻不计，水平放置的平行金属板A、B间的距离为d，金属板长为L.在两金属板左端正中间位置M，有一个小液滴以初速度v0水平向右射入两板间，已知小液滴的质量为m，带负电，电荷量为q.要使液滴从B板右侧边缘射出电场，电动势E是多大？重力加速度用g表示．答案：eq