2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律單元檢測(cè)含解析新人教版必修第三冊(cè)

PAGE14-單元素養(yǎng)檢測(cè)(四)(第十二章)(90分鐘100分)【合格性考試】(60分鐘60分)一、選擇題(本題共9小題,每小題3分,共27分)1.如圖所示是一種新型節(jié)能路燈。它“頭頂”小風(fēng)扇,“肩扛”太陽(yáng)能電池板。關(guān)于節(jié)能路燈的設(shè)計(jì)說明合理的是 ()A.太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能B.小風(fēng)扇是用來給太陽(yáng)能電池板散熱的C.小風(fēng)扇是風(fēng)力發(fā)電機(jī),將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.蓄電池在夜晚放電時(shí),將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【解析】選A。這種新型節(jié)能路燈,“肩扛”太陽(yáng)能電池板可以把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能;“頭頂”的小風(fēng)扇可以把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,這樣只要有風(fēng),這種路燈也可以發(fā)電,填補(bǔ)了陰天和晚上不能發(fā)電的空白,可用于路燈晚上照明運(yùn)用;蓄電池在夜晚放電時(shí),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。2.如圖所示電路中,電源電動(dòng)勢(shì)E=9V、內(nèi)阻r=3Ω,R=15Ω,下列說法中正確的是 ()A.當(dāng)S斷開時(shí),UAC=0B.當(dāng)S閉合時(shí),UAC=9VC.當(dāng)S閉合時(shí),UAB=7.5V,UBC=0D.當(dāng)S斷開時(shí),UAB=0,UBC=0【解析】選C。當(dāng)S斷開時(shí),UAC與UBC都等于電源電動(dòng)勢(shì),A、D錯(cuò)誤;當(dāng)S閉合時(shí),UAC=UAB=R=7.5V,UBC=0,B錯(cuò)誤,C正確。3.關(guān)于四個(gè)公式①P=UI;②P=I2R;③P=;④P=,下列敘述正確的是 ()A.公式①④適用于任何電路的電功率的計(jì)算B.公式②③適用于任何電路的電功率的計(jì)算C.公式①②③適用于任何電路的電功率的計(jì)算D.以上均不正確【解析】選A。公式①④適用于任何電路的電功率的計(jì)算,而②③只適用于純電阻電路的電功率的計(jì)算。故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。4.在如圖所示的電路中,已知電源的電動(dòng)勢(shì)E=3V,內(nèi)電阻r=1Ω,電阻R=11Ω。閉合開關(guān)S后,電路中的電流等于 ()A.1.0A C.0.50A D.0.25A【解析】選D。已知電源的電動(dòng)勢(shì)E=3V,內(nèi)電阻r=1Ω,電阻R=11Ω。則由閉合電路的歐姆定律得:電路中的電流I==A=0.25A;故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。5.夏天空調(diào)器正常工作時(shí),制冷狀態(tài)與送風(fēng)狀態(tài)交替運(yùn)行。一空調(diào)器在不同工作狀態(tài)下電功率隨時(shí)間改變的關(guān)系如圖,此空調(diào)器運(yùn)行1小時(shí)用電 ()A.1.0度 B.1.5度 C.2.0度 D.2.5度【解析】選B。由題圖可以看出,在1小時(shí)內(nèi),空調(diào)器以0.5kW的功率工作的時(shí)間為20分鐘,以2kW的功率工作的時(shí)間為40分鐘,故空調(diào)器1小時(shí)用電為:P1t1+P2t2=0.5×kW·h+2×kW·h=1.5kW·h=1.5度。6.如圖,電源的輸出電壓和A、B兩燈的電阻均不變。若滑動(dòng)變阻器R的滑片向左移動(dòng),則 ()A.A、B兩燈均變亮B.A、B兩燈均變暗C.A燈變暗,B燈變亮D.A燈變亮,B燈亮度不變【解析】選D。因電源輸出電壓不變,故兩支路兩端的電壓不變;R的滑片向左移動(dòng)時(shí),接入電阻減小,故A中電流增大;A燈變亮;而B燈兩端電壓不變,故B燈亮度不變;故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。7.如圖所示,電源的電動(dòng)勢(shì)為30V,內(nèi)阻為1Ω,一個(gè)標(biāo)有“6V12W”的電燈與一個(gè)線圈電阻為2Ω的電動(dòng)機(jī)串聯(lián)。開關(guān)閉合后,電路中的電燈正常發(fā)光,則電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為 ()A.36W B.44W C.48W D.60W【解析】選A。電路中電燈正常發(fā)光,所以UL=6V,電路中電流為I==A=2A,則電動(dòng)機(jī)兩端的電壓UM=E-Ir-UL=22V,故電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P出=P入-P熱=UMI-I2RM=36W。8.如圖所示電路,兩電壓表為志向電表,將開關(guān)K閉合,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)時(shí) ()A.電壓表V1的示數(shù)不變B.電壓表V1的示數(shù)變小C.電壓表V2的示數(shù)變小D.電壓表V2的示數(shù)不變【解析】選C。由圖可知,電路中R1與R2串聯(lián)接在電源兩端,電壓表V1測(cè)量R1兩端的電壓,V2測(cè)量路端電壓,當(dāng)滑片向左滑動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電阻減小,則電路中總電阻減小;由閉合電路歐姆定律可知,電路中電流增大,因R1為定值電阻,故其兩端電壓增大,電壓表V1的示數(shù)變大,故A、B錯(cuò)誤;由閉合電路歐姆定律U=E-Ir可知,路端電壓減小,電壓表V2的示數(shù)變小,故C正確,D錯(cuò)誤。9.如圖所示電路中,由于某處出現(xiàn)了故障,導(dǎo)致電路中的A、B兩燈變亮,C、D兩燈變暗,故障的緣由可能是 ()A.R1短路 B.R2斷路C.R2短路 D.R3短路【解析】選D。A燈在干路上,A燈變亮,說明電路中總電流變大,由閉合電路歐姆定律可知電路的外電阻減小,這就說明電路中只會(huì)出現(xiàn)短路而不會(huì)出現(xiàn)斷路,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。因?yàn)槎搪凡糠值碾娮枳冃?分壓作用減小,與其并聯(lián)的用電器兩端的電壓減小,C、D兩燈變暗,A、B兩燈變亮,這說明發(fā)生短路的電阻與C、D兩燈是并聯(lián)的,而與A、B兩燈是串聯(lián)的,視察電路中電阻的連接方式,只有R3短路符合條件,故選D。二、試驗(yàn)題(12分)10.利用電流表和電壓表測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻?，F(xiàn)有開關(guān)和導(dǎo)線若干及以下器材:A.電流表(0～0.6A,內(nèi)阻約1Ω)B.電壓表(0～3V,內(nèi)阻約3kΩ)C.滑動(dòng)變阻器(0～50Ω)D.滑動(dòng)變阻器(0～500Ω)(1)試驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用。(選填相應(yīng)器材前的字母)

(2)要求盡量減小試驗(yàn)誤差,應(yīng)選擇的試驗(yàn)電路是圖1中的(選填“甲”或“乙”)。

(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示,其中5組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在圖2的坐標(biāo)紙上,請(qǐng)標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn),并畫出U-I圖線。序號(hào)123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.060.120.240.260.360.48(4)依據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)阻r=Ω。

(5)試驗(yàn)中,隨著滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng),電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會(huì)發(fā)生改變。圖3的各示意圖中正確反映P-U關(guān)系的是。

【解析】(1)干電池的內(nèi)阻很小,為了調(diào)整便利,滑動(dòng)變阻器選C;(2)乙圖中測(cè)量的等效干電池電阻為電流表內(nèi)阻和干電池內(nèi)阻之和,因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻未知,故電路圖選圖甲;(3)依據(jù)題給數(shù)據(jù),描點(diǎn)作圖,U-I圖線如圖所示;(4)依據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動(dòng)勢(shì)即為圖線在縱軸的截距,即E=1.50V;圖線的斜率大小為電源的內(nèi)阻,故內(nèi)阻r=Ω=0.83Ω;(5)試驗(yàn)中,隨著滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng),電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會(huì)發(fā)生改變,由歐姆定律和功率表達(dá)式得P=,由P與U關(guān)系,可得P隨U先增大后減小,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。答案:(1)C(2)甲(3)見解析圖(4)1.500.83(5)D三、計(jì)算題(本題共3小題,共21分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11.(7分)在如圖所示的電路中電源內(nèi)阻r=0.5Ω,當(dāng)開關(guān)S閉合后,電路正常工作,電壓表的讀數(shù)U=2.8V,電流表的讀數(shù)I=0.4A。若所運(yùn)用的電壓表和電流表均為志向電表。求:(1)電阻R的阻值;(2)電源的內(nèi)電壓U內(nèi);(3)電源的電動(dòng)勢(shì)E?！窘馕觥?1)由歐姆定律得:R==Ω=7Ω; ①(2)電源的內(nèi)電壓為U內(nèi)=Ir=0.4×0.5V=0.2V②(3)依據(jù)閉合電路歐姆定律有:E=U+Ir=2.8V+0.4×0.5V=3V③答案:(1)7Ω(2)0.2V(3)3V12.(7分)如圖所示,有一臺(tái)提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)M,電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為r=0.60Ω,與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)的定值電阻阻值為R=10Ω,電路的路端電壓為U=160V。圖中志向電壓表的示數(shù)為110V。求:(1)通過電動(dòng)機(jī)的電流I是多大?(2)電動(dòng)機(jī)的輸入功率P是多大?(3)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P'是多大?【解析】(1)電動(dòng)機(jī)和電阻串聯(lián),所以電流相等,電阻R兩端電壓U1=160V-110V=50V,I==A=5A(2)電動(dòng)機(jī)的輸入功率P=UVI=110×5W=550W。(3)電動(dòng)機(jī)的熱功率P熱=I2r=15W,所以電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P'=P-P熱=535W答案:(1)5A(2)550W(3)535W13.(7分)如圖所示,直流電動(dòng)機(jī)和電爐并聯(lián)后接在直流電路中,電源的內(nèi)阻r=1.0Ω,電爐的電阻R1=19.0Ω,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R2=2.0Ω。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),電源內(nèi)電路消耗的功率P=25.0W;當(dāng)S閉合時(shí),干路中的電流I0=12.6A。(1)求電源的電動(dòng)勢(shì)E;(2)求S閉合后電動(dòng)機(jī)的輸出功率;(3)若S閉合后,正常轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子突然被卡住而停止轉(zhuǎn)動(dòng),則電源的總功率為多大?(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)S斷開時(shí),電路中電流記為I,則電源內(nèi)電路消耗的功率P=I2r解得I=5A電源電動(dòng)勢(shì)為E=I(R1+r)=100V(2)S閉合后路端電壓記為U,則U=E-I0r=87.4V通過R1的電流I1==4.6A通過電動(dòng)機(jī)的電流I'=I0-I1=8A電動(dòng)機(jī)的輸出功率P'=UI'-I'2R2=571.2W(3)當(dāng)轉(zhuǎn)子被卡住時(shí),干路電流I″==A≈36A故電源的總功率P總=EI″=100×36W=3.6×103W答案:(1)100V(2)571.2W(3)3.6×103W【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示是利用電動(dòng)機(jī)提升重物的示意圖,其中D是直流電動(dòng)機(jī)。P是一個(gè)質(zhì)量為m的重物,它用細(xì)繩拴在電動(dòng)機(jī)的軸上。閉合開關(guān)S,重物P以速度v勻速上升,這時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別是I=5.0A和U=110V,重物P上升的速度v=0.70m/s。已知重物的質(zhì)量m=45kg(g取10m/s2)。求:(1)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P電;(2)細(xì)繩對(duì)重物做功的機(jī)械功率P機(jī);(3)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R?！窘馕觥?1)依據(jù)電功率關(guān)系式有:P電=UI=110×5W=550W,故電動(dòng)機(jī)消耗的功率為550W;(2)以重物為探討對(duì)象,由于重物勻速上升,有:F-mg=0 ①P機(jī)=F·v ②聯(lián)立①②,代入數(shù)據(jù)得:P機(jī)=315W;故細(xì)繩對(duì)重物做功的機(jī)械功率為315W;(3)依據(jù)功能關(guān)系有:P電=P機(jī)+P熱 ③P熱=I2R ④聯(lián)立③④,代入數(shù)據(jù)得:R=9.4Ω;答案:(1)550W(2)315W(3)9.4Ω【選擇性考試】(30分鐘40分)14.(5分)(多選)如圖甲所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻不計(jì),燈泡L的額定電壓為9V,其伏安特性曲線如圖乙所示,滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω。則()A.燈泡L的阻值隨電流的增大而減小B.燈泡L的額定功率為13.5WC.燈泡L消耗電功率的最小值是2WD.滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值至少應(yīng)為6Ω【解析】選B、C。I-U圖線上某點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率大小等于燈泡阻值的倒數(shù),故燈泡L的阻值隨電流的增大而增大,A錯(cuò)誤。由題圖乙可知,U=9V時(shí),電流等于1.5A,則燈泡的額定功率P=UI=13.5W,故B正確。由R==Ω=2Ω可知,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值至少為2Ω,故D錯(cuò)誤。當(dāng)R=10Ω時(shí),回路中電流最小,燈泡消耗的功率最小,此時(shí)燈泡兩端的電壓滿意關(guān)系U=12V-I×10Ω,在I-U圖像中作出該直線,坐標(biāo)(2V,1.0A)為兩線交點(diǎn),故此時(shí)燈泡的功率Pmin=UminImin=2V×1.0A=2W,故C正確。15.(5分)如圖所示為兩電源的U-I圖像,則下列說法不正確的是 ()A.電源①的電動(dòng)勢(shì)比電源②的電動(dòng)勢(shì)大B.當(dāng)外接同樣的電阻時(shí),兩電源的輸出功率可能相等C.電源①的內(nèi)阻比電源②的內(nèi)阻大D.電源①的短路電流比電源②的短路電流大【解析】選B。依據(jù)閉合電路歐姆定律得,U=E-Ir,當(dāng)I=0時(shí),U=E,即圖線與縱軸交點(diǎn)表示斷路狀態(tài),交點(diǎn)的縱坐標(biāo)等于電源的電動(dòng)勢(shì)大小,圖線的斜率大小等于電源的內(nèi)阻,由圖看出,電源①的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均比電源②大,故A、C正確;過原點(diǎn)O作出一條傾斜的直線,該直線與圖線①、②的交點(diǎn)就表示該電阻與兩電源連接時(shí)的工作狀態(tài),由圖看出,直線與圖線①交點(diǎn)的兩坐標(biāo)的乘積大于直線與圖線②交點(diǎn)的兩坐標(biāo)的乘積,說明不論外接多大的相同電阻,電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大,故B錯(cuò)誤;圖像與橫軸的交點(diǎn)表示短路電流,故電源①的短路電流比電源②的短路電流大,故D正確。本題選錯(cuò)誤的,故選B。16.(5分)(多選)2019年1月11日1時(shí)11分,我國(guó)在西昌衛(wèi)星放射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭,勝利將“中星2D”衛(wèi)星放射升空,升空后的衛(wèi)星能量補(bǔ)給主要靠太陽(yáng)能電池。硅光電池是一種太陽(yáng)能電池,具有低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。如圖所示,圖線a是該電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像,圖線b是某純電阻電器的U-I圖像。則在該光照強(qiáng)度下,把該電池和該電器組成一個(gè)電路時(shí),電池的 ()A.內(nèi)阻為5.5Ω B.輸出功率為12.5WC.內(nèi)耗功率為0.22W D.效率為50%【解析】選A、C。由歐姆定律得U=E-Ir,當(dāng)I=0時(shí),E=U,由a與縱軸的交點(diǎn)讀出電動(dòng)勢(shì)為E=3.6V,依據(jù)兩圖線交點(diǎn)處的狀態(tài)可知,該電器兩端的電壓為2.5V,則內(nèi)阻r=||Ω=5.5Ω,故A正確;電源的路端電壓為2.5V,電流為0.2A,則輸出功率P=2.5×0.2W=0.5W,故B錯(cuò)誤;內(nèi)阻消耗的功率Pr=(3.6×0.2-2.5×0.2)W=0.22W,故C正確;電池的效率η=×100%=69.4%,故D錯(cuò)誤。17.(10分)(2024·山東等級(jí)考)試驗(yàn)方案對(duì)試驗(yàn)測(cè)量的精度有干脆的影響,某學(xué)習(xí)小組對(duì)“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的試驗(yàn)方案進(jìn)行了探究。試驗(yàn)室供應(yīng)的器材有:干電池一節(jié)(電動(dòng)勢(shì)約1.5V,內(nèi)阻小于1Ω);電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約3kΩ);電流表A(量程0.6A,內(nèi)阻約1Ω);滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為20Ω);定值電阻R1(阻值2Ω);定值電阻R2(阻值5Ω);開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。(1)該小組依據(jù)圖甲所示的電路進(jìn)行試驗(yàn),通過調(diào)整滑動(dòng)變阻器阻值使電流表示數(shù)漸漸接近滿偏,記錄此過程中電壓表和電流表的示數(shù),利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)在U-I坐標(biāo)紙上描點(diǎn),如圖乙所示,結(jié)果發(fā)覺電壓表示數(shù)的改變范圍比較小,出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要緣由是。(單選,填正確答案標(biāo)號(hào))

A.電壓表分流B.干電池內(nèi)阻較小C.滑動(dòng)變阻器最大阻值較小 D.電流表內(nèi)阻較小(2)針對(duì)電壓表示數(shù)的改變范圍比較小的問題,該小組利用試驗(yàn)室供應(yīng)的器材改進(jìn)了試驗(yàn)方案,重新測(cè)量得到的數(shù)據(jù)如表所示。序號(hào)1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52請(qǐng)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù),回答以下問題:①坐標(biāo)紙上已標(biāo)出后3組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上標(biāo)出前4組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)并畫出U-I圖像。②依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,所選的定值電阻為(選填“R1”或“R2③用筆畫線代替導(dǎo)線,請(qǐng)依據(jù)改進(jìn)后的方案,將實(shí)物圖連接成完整電路?！窘馕觥?1)電壓表示數(shù)改變過小,則緣由是外電阻比內(nèi)阻大得多,即電源內(nèi)