人教版高中物理精讲精练-必修3第十二章 电能 能量守恒定律（解析版）

第十二章电能能量守恒定律》单元基础巩固与培优达标检测卷

一：单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32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．关于能量和能源的利用，下列说法中正确的是（）

A．根据能量守恒定律可知能量是守恒的，所以不会存在能源危机

B．人类可以直接利用太阳能，但不能将太阳能直接转化为电能

C．现在人类社会使用的主要能源仍然是化石能源

D．核能的利用会造成放射性污染，所以应该关闭核电站

【答案】C

【详解】A．能量的转化是有方向性的，虽然能量符合守恒定律，但在可利用的品质上降低了，故A错误；

B．太阳能电池就是将太阳能直接转化为电能的装置，所以人类能将太阳能直接转化为电能，故B错误；

C．现在人类社会使用的主要能源仍然是化石能源，故C正确；

D．合理利用核能不会造成核污染，故D错误。

故选C。

2．关于电动势，下列说法中正确的是（）

A．电源单位时间向外提供的电能越多，表明电动势越大

B．电动势大，说明单位电荷在电路中流动时，电源对外提供的电能本领大

C．一个电动势为1.5V的电池接入电路时，若有1C的电荷量通过电路，就有1.5J的化学能转变成电能

D．电源内部，电流由负极流向正极，表明内部由负极到正极，电势降低

【答案】C

【详解】A．根据电源向外提供的电能WEIt可知：电源向外提供的电能不仅与电动势有关，还有电流和时间有关。

故A错误；

B．电源是把其它形式的能转化为电能的装置，而电动势表征电源把其它形式的能转化为电能的本领大小，电动势

越大，这种转化本领越大，故B错误；

C．一个电动势为1.5V的电池接入电路时，若有1C的电荷量通过电路，就有WUq1.5J的化学能转变成电能，

故C正确；

D．电源内部，电流由负极流向正极，电势升高，故D错误。

故选C。

3．如图所示的电路中，电源内阻不能忽略，当滑动变阻器R1的滑片向左移动时，下列判断正确的是（）

A．小灯泡L的亮度变低B．电容器所带电荷量不变

C．电阻R2消耗的功率变小D．内电阻r消耗的功率变小

【答案】A

【详解】A．当滑动变阻器的滑片向左移动时，R1在电路中的电阻值减小，外电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆

定律可知，外电路中的电流增大，电源内阻上的电压降增大，电源的路端电压减小，小灯泡L的电压减小，亮度变

低，选项A正确；

B．外电路电流增大，流过灯泡的电流变小，则经过R1、R2的电流增大，则R2两端电压增大，电容器的电压增大，

给电容器充电，电容器所带电荷量增大，选项B错误；

C．外电路电流增大，R2两端电压增大，由电功率公式

U2

P

R

可知，电阻R2消耗的功率变大，选项C错误；

D．总电流变大，则内电阻r消耗的功率变大，选项D错误。

故选A。

4．（2024·全国·高三专题练习）如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。当

闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知

电吹风的额定电压为220V，吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W。关于该电吹风，下列说法正确

的是（）

A．电热丝的电阻为55Ω

1210

B．电动机线圈的电阻为Ω

3

C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1000J

D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J

【答案】A

【详解】A．电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为

P=1000W-120W=880W

对电热丝，由

U2

P

R

可得电热丝的电阻为

U22202

RΩ55

P880

选项A正确；

B．由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项B错误；

C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880J，选项C错误；

D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120J，选项D错误。

故选A。

5．下列关于电功和电功率的说法中，正确的是（）

A．电流做功就是电场力做功，把电能转化为其他形式的能

B．电流做功越多，则功率越大

C．电功率越小，则电流做的功一定越小

D．额定电压相同的用电器A和B，额定功率PA＞PB，两者串联后接在电路中，持续一段时间后，实际消耗的

电能WA＞WB

【答案】A

【详解】A、电流做功的本质就是电场力驱动电荷做定向移动做功，把电能转化为其他形式的能。故A正确；

W

、根据电功率的定义式为P，可知电流做功越多，则功率不一定越大；电功率越小，则电流做的功不一定

BCt

越小还与时间有关，故BC错误；

D、额定电压相同的用电器A和B，额定功率PA＞PB，由

U2

P

R

可知：RA＜RB；两者串联后接在电路中，流过两个电阻的电流是相等的，由公式

WI2Rt

可知，持续一段时间后，实际消耗的电能WB＞WA，故D错误；

故选A。

6．如图所示，一直流电动机与阻值R9Ω的电阻串联在电源上，电源电动势E=30V，内阻r1Ω，用理想电压表

=

测出电动机两端电压U10V，已知电动机线圈电阻RM1Ω，则下列说法中不正确的是（）

A．通过电动机的电流为10A

B．电动机的输入功率为20W

C．电动机的热功率为4W

D．电动机的输出功率为16W

【答案】A

【详解】A．根据闭合电路欧姆定律，有

EUIrR

解得

EU

I2A

Rr

故A错误，符合题意；

BCD．电动机的输入功率

P入UI102W20W

电动机的热功率

22

P热IRM21W4W

电动机的输出功率

22

P出P入P热UIIRM102W21W16W

故BCD正确，不符合题意。

故选A。

7．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流

表和电压表的示数分别为1.0A和2.0V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为

4.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（）

A．64WB．96WC．80WD．88W

【答案】A

【详解】电动机停止转动时，电动机为一纯电阻，根据欧姆定律得

U

R2Ω

I

正常运转后，其输出功率为

PUII2R24442264(W)

故选A。

8．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，灯L1的电阻为RL1。灯L2的电阻为RL2。不考虑灯丝电阻

阻值随温度的变化，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，下列说法正确的是

（）

A．电流表A1示数变小，电流表A读数变大，小灯泡L1变亮

B．电流表A读数变小，电压表V读数变小，小灯泡L2变暗

U

C．电压表示数变化U，电流表A示数变化I，的大小等于r

I

ΔU

D．电压表示数变化U，电流表A1示数变化ΔI1，的大小等于RL1

ΔI1

【答案】C

【详解】AB．当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，R1变大，总电阻R变大，电流表A读数

E

I

Rr

减小，电压表V读数

UEIr

变大，小灯泡L2实际功率

2

P2IRL2

变小，小灯泡L2变暗，小灯泡L1实际功率

2

EI(RL2r)

P1

RL1

变大，小灯泡L1变亮，L1电流增大，总电流减小，故电流表A1示数变小，故AB错误；

C．电压表示数变化U，表示路端电压增大U，反过来内电压减小U，又电流表A示数变化I，则

U

r

I

故C正确；

D．根据闭合电路欧姆定律可得

I1R1rR1

UEI1rErI1

RL1RL1

则

ΔUR

11r

ΔI1RL1

故D错误。

故选C。

二：多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9．机动车的尾气含有铅等大量有害物质，也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且

噪音小等因素，正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出

电压，则下列说法正确的是（）

规格后轮驱动直流电动机

车型：60电动汽车电动机额定输出功率：1675W

整车质量：400kg额定转速：600r/min

蓄电池（容量It800Ah，输出电压：约为36V）额定工作电压/电流：36V/50A

A．电动汽车正常工作时消耗的电功率1800W

B．电动机的内阻为0.5

C．蓄电池充满电后储存的电能约为2.88104J

D．充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为16h

【答案】AD

【详解】A．电动机正常工作时消耗的电功率为

PU额I额36V50A1800W

故A正确；

B．电动机内阻的发热功率电动机额定输出功率为

P热P电P出125W

则电动机内阻为

P

r热0.05

I2

故B错误；

C．蓄电池充满电后储存的电能为

WUIt1.04108J

故C错误；

D．在额定功率下连续行驶最长时间为

W

t57600s16h

UI

故D正确。

故选AD。

10．在如图所示的电路中，三只灯泡均发光，当滑动变阻器的滑片向右滑动到某一位置时，L1、L2和L3中的电流

变化量的绝对值分别为I1、I2和I3，则（）

A．L1、L3均变亮，而L2变暗B．|I2I3|

C．I1I3D．I1I3

【答案】AD

【详解】A．当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器的有效电阻变小，总电阻减小，则总电流增大，路端电

压减小，通过L2的电流变小，通过L3的电流变大。I1变大，I2变小，I3变大，所以L1、L3均变亮，而L2变暗，

故A正确；

BCD．又

I1I2I3

所以

|I2||I3|、|I1||I3|

故BC错误，D正确。

故选AD。

11．小明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15V，内阻为0.1Ω。车灯接通电动机未启

动时，电流表示数为15A（车灯可看作不变的电阻）；电动机启动的瞬间，电流表示数达到60A，电动机的线圈电

阻为0.1Ω。下列论述正确的是（）

A．车灯接通电动机未启动时，车灯的功率为225W

B．电动机启动时，车灯的功率为90W

C．电动机启动时输出的机械功率为195W

D．电动机启动时，电源输出的功率为540W

【答案】BD

【详解】A．根据题意可知，电动机未启动时，车灯、电流表和电源串联，根据闭合电路欧姆定律可知此时的路端

电压

UEIr15V150.1V13.5V

则车灯的功率

PUI13.515W202.5W

故A错误；

B．根据欧姆定律可知，车灯的电阻

U13.5

R0.9

I15

电动机启动瞬间，车灯两端电压

UEIr15V600.1V9V

车灯的功率

U292

PW90W

R0.9

故B正确；

C．电动机启动时，流经车灯的电流

U9

IA=10A

LR0.9

电动机启动时，流经电动机的电流

IMIIL60A-10A50A

输出的机械功率

22

P机IMUIMrM509W-500.1W200W

故C错误；

D．电动机启动时，电源输出的功率为

22

P出IEIr6015W600.1W540W

故D正确。

故选BD。

12．在如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，定值电阻的阻值分别为4r、6r和1.6r，水平放置的电容器

两极板间的距离为d，接在阻值为1.6r的定值电阻两端。闭合开关，回路稳定后，电容器的带电荷量为q，让电荷

量为q的带正电小球（可视为质点），从到上极板（开有小孔）高度为2d处由静止释放，到达下极板时小球的速度

恰好为零。重力加速度为g，下列说法正确的是（）

36E2

A．阻值为4r的定值电阻消耗的电功率为

625r

8q

B．电容器的电容为

25E

8qE

C．小球的质量为

75gd

D．小球再次返回到上极板时的速度大小为2gd

【答案】ACD

【详解】AB．阻值为4r、6r的定值电阻并联后的阻值为

4r6r

R并2.4r

4r6r

由闭合电路欧姆定律有

E

I

rR并1.6r

阻值为4r的定值电阻两端的电压为

U并IR并

电容器两极板间的电压为

UCI1.6r

阻值为4r的定值电阻消耗的电功率为

22

U并36E

P

4r625r

q

由电容的定义式C可得

UC

25q

C

8E

故A正确，B错误；

C．对小球由释放后到运动到下极板的过程，由动能定理有

mg3dUCq0

解得

8qE

m

75gd

故C正确；

D．小球从下极板返回到上极板的过程，有

1

mgdUqmv2

C2

解得

v2gd

故D正确。

故选ACD。

三：实验题:本题共2小题，第一小题小题5分，第二小题7分，共12分。

13．某研究性学习小组想测定一电池的电动势E（约为1.5V）和内阻r（约为0.5Ω），要求测量结果尽量准确，

实验室提供的器材如下：

A．电流表（量程为0.6A，内阻为0.2Ω）；

B．电压表（量程为1.5V，内阻约为1.5KΩ）；

C．滑动变阻器（最大阻值500Ω，额定电流为1A）；

D．滑动变阻器（最大阻值为20Ω，额定电流为2A）；

E．开关、导线若干。

（1）为了方便和更准确地完成实验，滑动变阻器应选择。（填仪器前的字母序号）

（2）实验中的电路图应选用下图中的（填“甲”或“乙”）。

（3）选择合适的实验仪器和电路图进行实验，得到一条实验数据拟合线如图丙所示，则该电池的电动势为E

()V（保留3位有效数字），内阻为r()Ω（保留2位有效数字）。

【答案】D乙1.480.44

【详解】（1）[1]由于电源电动势较小，实验时便于操作和减小误差，滑动变阻器使用限流式接法，则选择最大阻值

为20Ω的D即可。

（2）[2]由于使用电流表的内阻为已知，因此电流表用外接的方式，所以实验中的电路图应选用图乙。

（3）[3]由闭合电路的欧姆定律可得

UERArI

由上式可知，由UI图像的纵轴截距可得电池的电动势为

E=1.48V

[4]UI图像的斜率大小为

1.481.16

Rr0.64

A0.500

可得

r0.640.20.44

14．为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材：

A．被测干电池一节

B．电流表1：量程00.6A，内阻0.3Ω

C．电流表2：量程03A，内阻约为0.1Ω

D．电压表1：量程03V，内阻未知

E．电压表2：量程015V，内阻未知

F．滑动变阻器1：010Ω，2A

G．滑动变阻器2：0100Ω，1A

H．开关、导线若干

在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材

的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。

（1）为方便实验调节且能较准确地进行测量，在上述器材中电流表应选用，电压表应选用，滑动变

阻器应选用。（均填器材前的字母序号）

（2）实验电路图应选择下图中的（填“甲”或“乙”）；

（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图像，则干电池的电动势E=V，内电阻r=

Ω。（结果均保留三位有效数字）

【答案】BDF甲1.451.00

【详解】（1）[1][2][3]因丙图中电流读数不超过0.5A，故选B；因一节干电池电源电动势约为1.5V，电压表选择量

程0～3V，故选D；滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，减小误差，故选F；

（2）[4]因电流表的内阻已知，故实验电路图应选择图甲可以消除系统误差；

（3）[5]结合U-I图像的纵截距表示电动势，可得

E1.45V

[6]图像的斜率表示等效内阻，则

ΔU1.450.80

rR(0.3)Ω1.00Ω

ΔIA0.50

四：解答题:本题共4小题,第一小题小题6分，第二小题8分，第三小题10分，第四小题12分，共36分。

15．如图所示，电路中电源电动势为6V，内阻为2Ω。电阻R1=4Ω，R2=R3=8Ω，求：

（1）若将cd端短路，求电路中的路端电压是多少；

（2）若将cd两端接28μF的电容器，求电路稳定时电容器的带电量；

（3）在cd两端接一未知电阻，使ab之间消耗的功率最大，求此最大功率。

【答案】（1）4.8V；（2）9.6×10-5C；（3）1.5W

【详解】（1）若将cd端短路，则电路中R2和R3并联，再和R1串联，外电路总电阻为

R2R3

R外R18

R2R3

电路总电流为

E

I0.6A

R外r

电路的路端电压为

UIR外4.8V

（2）若将cd两端接电容器，电路稳定时，R1，R3串联，R2没有电流经过。电容器两端电压即R3两端电压，即

E24

U3R3V

R1R3r7

故电路稳定时电容器的带电量为

5

QCU39.610C

（3）在cd两端接电阻，使得ab两端的电阻等于R1+r时，ab之间消耗的功率最大。即

（R3Rx）R2

R1r

（R3Rx）R2

解得

Rx16

故ab之间消耗的功率最大为

E2

Pm1.5W

4(R1r)

16．如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻为0.6Ω，串联一个阻值为R=5Ω的电阻，它们两端的总电压为

U=160V，电压表读数为110V。求：

(1)电动机的输入功率；

(2)电动机的发热功率；

(3)电动机工作1小时对重物做的功。

【答案】(1)1100W；(2)60W；(3)3.744×106J

【详解】(1)根据题意可知，加在电动机两端的电压为U1110V，则电阻R两端的电压为

UR160V110V50V

所以通过R的电流为

U50

IRA10A

R5

故通过电动机的电流为10A，电动机的输入功率为

P1U1I11010W1100W

(2)由焦耳定律得电动机的发热功率为

22

P2Ir100.6W60W

(3)由能量守恒定律得电动机的输出功率为

P3P1P21040W

所以电动机工作1小时对重物做的功为

6

WP3t10403600J3.74410J

17．电源、滑动变阻器、电动机和平行板电容器连接成如图所示的电路。滑动变阻器的最大阻值为2R0，平行板电

容器极板间的距离为d。当滑动变阻器滑片滑到最左端时，电动机不转，一带电液滴刚好静止在电容器两极板间。

1

调节滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器的接入电阻变为R，此时电动机正常工作，电容器两极板间的带电液滴刚

40

q4dg

3

好以3g的加速度竖直向上加速运动。已知电源的电动势E3R0I0，内阻rR0，液滴的比荷，重力加速

4mI0R0

度为g。求：

（1）电动机的绕线电阻R线；

（2）电动机正常工作时输出的机械功率。

1

【答案】（1）R；（2）I2R

4000

【详解】（1）当滑片在最左端时，设电动机两端的电压为U，回路中的电流为I，对液滴受力分析有

U

qmg

d

由闭合电路欧姆定律有

UEIr2R0

电动机的绕线

U1

R线R

I40

（2）当电动机正常工作时，设电动机两端的电压为U，回路中的电流为I，对液滴受力分析结合牛顿第二定律有

U

qmgm3g

d

由闭合电路欧姆定律有

1

UEIrR0

4

此时电动机输出的机械功率

R

PUI0I2I2R

400

18．如图，电阻R14Ω,R26Ω,R37Ω，电源内阻r0.6Ω．闭合开关S，电阻R3消耗的电功率P328W．求：

（1）流过电源内阻的电流；

（2）电源电动势；

（3）电源的输出功率。

【答案】（1）2A；（2）20V；（3）37.6W

2

【详解】（1）由P3IR3及P328W得通过R3的电流I=2A，则流过电源内阻的电流为2A；

（2）根据闭合电路欧姆定律可知

E

I=

R1R2

R3++r

R1R2

带入数据可得

E=20V

（3）电源输出功率

2

P出IEIr

带入数据可得

P出=37.6W

19．如图所示，光滑绝缘斜面高度h=0.45m，斜面底端与光滑绝缘水平轨道圆弧连接，水平轨道边缘紧靠平行板中

心轴线。平行板和三个电阻构成如图所示电路，平行板板长为L=0.9m，板间距离d=0.6m，

，，，

R13ΩR23ΩR36Ωr1Ω，可以看为质点的带电小球，电量q=-0.01C，质量m=0.03kg，从斜面顶端静止

下滑。

（1）若S1、S2均断开，小球刚好沿平行板中心轴线做直线运动，求电源电动势E。

（2）若S1断开，S2闭合，求电容器两端的电势差。

（3）若S1断开，S2闭合，求小球离开平行板右边缘时，速度偏向角的正切值tanθ。

【答案】（1）E18V；（2）10.8V；（3）tanθ=0.4

【详解】(1)对S1、S2均断开时，极板电势差即为电源电动势E，由平衡条件得

E

mgq

d

解得

mgd3102100.6

EV18V

q1102

(2)当S1断开，S2闭合时，R1与R3串联，电容器与R3并联，电容器两端电压

UCU3

由部分电路欧姆定律

U3I1R3

由闭合电路欧姆定律

()

EI1R1R3r

联立解得

UC10.8V

（3）小球下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得

1