2024-2025學年高中物理第十二章電能能量守恒定律單元評估練習含解析新人教版必修第三冊

PAGEPAGE10第十二章電能能量守恒定律單元評估時間：90分鐘分值：100分一、選擇題(1～7為單選，每小題3分；8～10為多選，每小題4分，共33分)1．一個電飯煲和一臺洗衣機并聯(lián)接在輸出電壓為220V的溝通電源上(其內(nèi)阻可忽視不計)，均正常工作．用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0A，通過洗衣機電動機的電流是0.50A，則下列說法中正確的是(C)A．電飯煲的電阻為44Ω，洗衣機電動機線圈的電阻為440ΩB．電飯煲消耗的電功率為1555W，洗衣機電動機消耗的電功率為155.5WC．1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J，洗衣機電動機消耗的電能為6.6×103JD．電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍解析：由于電飯煲是純電阻元件，所以R1＝eq\f(U,I1)＝44Ω，P1＝UI1＝1100W，其在1min內(nèi)消耗的電能W1＝UI1t＝6.6×104J，洗衣機為非純電阻元件，所以R2≠eq\f(U,I2)，P2＝UI2＝110W，其在1min內(nèi)消耗的電能W2＝UI2t＝6.6×103J，其熱功率P熱≠P2，所以電飯煲發(fā)熱功率不是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍．2．現(xiàn)有一個燈泡，額定電壓標識12V清楚，額定功率標識字跡不清，某同學為了確定該燈泡的額定功率，設(shè)計了四個方案，哪個方案最精確(C)A．把該燈泡干脆與標有額定功率的燈泡(額定電壓12V)進行外觀上和燈絲粗細程度的比較，得出該燈泡的額定功率B．把該燈泡接在12V的直流電源上使其發(fā)光，再與有標記的燈泡進行亮度比較，得出該燈泡的額定功率C．把該燈泡接在12V的直流電源上使其發(fā)光，通過串聯(lián)的電流表讀出電流值，并聯(lián)的電壓表讀出電壓值，再由公式P＝UI求出額定功率D．用該燈泡、電流表、電壓表、一節(jié)干電池等器材設(shè)計試驗，用伏安法測出該燈泡的阻值，再用公式P＝eq\f(U2,R)得出該燈泡的額定功率解析：把該燈泡干脆與標有額定功率的燈泡(額定電壓12V)進行外觀上和燈絲粗細程度的比較，肉眼很難精確推斷電功率的大小，故A錯誤；把該燈泡接在12V的直流電源上使其發(fā)光，再與有標記的燈泡進行亮度比較，還是通過肉眼進行推斷，不夠精確，故B錯誤；把該燈泡接在12V的直流電源上使其發(fā)光，通過串聯(lián)的電流表讀出電流值，并聯(lián)的電壓表讀出電壓值，再由公式P＝UI求出額定功率，較為精確，故C正確；用該燈泡、電流表、電壓表、一節(jié)干電池等器材設(shè)計試驗，用伏安法測出該燈泡的阻值，再用公式P＝eq\f(U2,R)，得出該燈泡的額定功率，由于不同電壓下電阻不同，故不夠精確，故D錯誤．所以C正確，A、B、D錯誤．3．如圖所示，有一內(nèi)電阻為4.4Ω的電解槽和一盞標有“110V60W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220V的直流電源兩端，燈泡正常發(fā)光，則(C)A．電解槽消耗的電功率為120WB．電解槽的發(fā)熱功率為60WC．電解槽消耗的電功率為60WD．電路消耗的總功率為60W解析：燈泡能正常發(fā)光，說明電解槽和燈泡均分得110V電壓，且干路電流I＝I燈＝eq\f(P,U)＝eq\f(6,11)A，則電解槽消耗的電功率P＝P燈＝60W，選項A錯誤，選項C正確；電解槽的發(fā)熱功率P熱＝I2R內(nèi)≈1.3W，選項B錯誤；整個電路消耗的總功率P總＝U總I＝220×eq\f(6,11)W＝120W，選項D錯誤．4．如圖所示，把兩個相同的燈泡分別接在甲、乙電路中，甲電路兩端的電壓為8V，乙電路兩端的電壓為16V．調(diào)整變阻器R1和R2使兩燈都正常發(fā)光，此時變阻器消耗的功率分別為P1和P2，兩電路中消耗的總功率分別為P甲和P乙．下列關(guān)系中正確的是(A)A．P甲＝P乙 B．P甲>P乙C．P1>P2 D．P1<P25．一臺國產(chǎn)封閉型貯水式電熱水器的銘牌上所列的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示．依據(jù)表中所供應(yīng)的數(shù)據(jù)，此電熱水器在額定電壓下處于加熱狀態(tài)時，通過電熱水器的電流約為(A)額定容量54L最高水溫75℃額定功率1500W額定頻率50Hz額定電壓220V電器類別Ⅰ類A.6.8A B．0.15AC．4.4A D．0.23A解析：由P＝UI可知，該電熱水器在額定電壓下處于加熱狀態(tài)時的電流為I＝eq\f(P,U)＝eq\f(1500,220)A≈6.8A，故選項A正確．6．在如圖所示的電路中，A、B、C分別表示志向電流表或電壓表，它們的示數(shù)以安或伏為單位．當電鍵S閉合后，A、B、C三表示數(shù)分別為1、2、3時，燈L1、L2均正好正常發(fā)光．已知燈L1、L2的額定功率為31，則可推斷(D)A．A、B、C均為電流表B．A、B、C均為電壓表C．B為電流表，A、C均為電壓表D．B為電壓表，A、C均為電流表解析：若三個電表都是電流表，則兩個燈泡都被短路了；若三個電表都是電壓表，則兩燈都不能正常工作；若B為電流表，A、C均為電壓表，這時流過兩燈的電流相同，L1和L2兩燈的電壓之比為13，則兩燈的額定功率之比為13，不符合題中的條件，C項錯；若B為電壓表，A、C均為電流表，則L1和L2燈的電壓相同，電流之比為31，那么兩燈的功率之比為31，D選項對．7．如圖所示的電路中，電源電動勢為E、內(nèi)電阻為r，閉合開關(guān)S，待電流達到穩(wěn)定后，電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，電容器C所帶電荷量為Q.將滑動變阻器的滑動觸頭P從圖示位置向a端移動一些，待電流達到穩(wěn)定后，則與P移動前相比(B)A．U變小B．I變小C．Q不變D．Q減小解析：當電流穩(wěn)定后，電容器可視為斷路，當P向左滑時，滑動變阻器連入電路的阻值R增大，依據(jù)閉合電路歐姆定律得，電路中的電流I＝eq\f(E,R＋R2＋r)減小，電壓表的示數(shù)U＝E－I(R2＋r)增大，A錯B對；對于電容器，電荷量Q＝CU增大，C、D均錯．8．如圖為一電路板的示意圖，a、b、c、d為接線柱，a、d與220V的溝通電源連接，ab間、bc間、cd間分別連接一個電阻．現(xiàn)發(fā)覺電路中沒有電流，為檢查電路故障，用一溝通電壓表分別測得b、d兩點間以及a、c兩點間的電壓均為220V，由此可知(CD)A．a(chǎn)b間電路通，cd間電路不通B．a(chǎn)b間電路不通，bc間電路通C．a(chǎn)b間電路通，bc間電路不通D．bc間電路不通，cd間電路通解析：由于用溝通電壓表測得b、d兩點間為220V，這說明ab間電路是通的，bc間電路不通或cd間電路不通；由于用溝通電壓表測得a、c兩點間為220V，這說明cd間電路是通的，ab間電路不通或bc間電路不通；綜合分析可知bc間電路不通，ab間電路通和cd間電路通，即選項C、D正確．9．如圖所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖象；直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖象；直線C為一個電阻R的兩端電壓與電流關(guān)系的圖象．將這個電阻R分別接到a、b兩電源上，那么(BC)A．R接到a電源上，電源的效率較高B．R接到b電源上，電源的效率較高C．R接到a電源上，電源的輸出功率較大D．R接到b電源上，電源的輸出功率較大解析：由圖象可知，電源a的電動勢較大，內(nèi)阻較大．由電源效率公式，η＝eq\f(U,E)＝eq\f(R,R＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R))，R接到a電源上，電源的效率較低；R接到b電源上，電源的效率較高；選項A錯誤B正確．電源輸出功率，P＝UI，R接到a電源上，電源的輸出功率較大，R接到b電源上，電源的輸出功率較小，選項C正確D錯誤．10．儀器中常用兩個阻值不同的可變電阻來調(diào)整電路的電流，一個作粗調(diào)，一個作細調(diào)，這兩個變阻器可以按圖甲串聯(lián)起來或按圖乙并聯(lián)起來再接入電路．已知R1總阻值較大，R2總阻值較小，則(AC)A．圖甲中R1作粗調(diào)B．圖甲中R1作細調(diào)C．圖乙中R2作粗調(diào)D．圖乙中R2作細調(diào)解析：圖甲中兩個電阻串聯(lián)，依據(jù)歐姆定律，調(diào)整R1時，電阻變更大，故電流變更大，是粗調(diào)，故A正確，B錯誤；圖乙中兩個電阻并聯(lián)，電阻小的電流大，則調(diào)整電阻R2時是粗調(diào)，故C正確，D錯誤．二、非選擇題(共67分)11．(6分)有一電動勢約7V的數(shù)碼電池，無法從標簽上看清其電動勢等數(shù)據(jù)．現(xiàn)要更加精確地測量其電動勢E和內(nèi)阻r，試驗室備有下列器材：A．電流表(量程0.6A，內(nèi)阻為3Ω)；B．電壓表(量程3V，內(nèi)阻為3kΩ)；C．電壓表(量程30V，內(nèi)阻為30kΩ)；D．定值電阻R1＝500Ω；E．定值電阻R2＝5000Ω；F．滑動變阻器(阻值范圍0～30Ω)；G．開關(guān)及導線．(1)該試驗中電壓表應(yīng)選B，定值電阻應(yīng)選E.(均填器材前的字母)．(2)電路圖如圖甲所示，請將圖乙的實物連線補充完整．答案：如圖所示(3)若將滑動變阻器滑片滑到某一位置，讀出此時電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電源電動勢和內(nèi)阻間的關(guān)系式為E＝eq\f(8,3)U＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＋\f(U,3000)))r.12．(9分)某同學利用如圖甲所示的電路測定電源的電動勢和內(nèi)阻，試驗中電表內(nèi)阻對試驗結(jié)果的影響很小，均可以忽視不計．閉合開關(guān)S后，變阻器的滑動觸頭P由變阻器的一端滑到另一端的過程中，兩電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變更狀況分別如圖乙中的直線a、b所示．(1)請將如圖丙所示實物圖按電路圖連接成試驗電路；答案：如圖所示(2)通過分析可知，圖乙中直線a(選填“a”或“b”)表示電壓表V1示數(shù)隨電流表A示數(shù)變更的關(guān)系；(3)依據(jù)U-I圖象中坐標軸表示的數(shù)據(jù)，可求出電源電動勢E＝eq\f(U1I2－U2I1,I2－I1)，內(nèi)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)某同學要測定一電源的電動勢E和內(nèi)電阻r，試驗器材有：1只DIS電流傳感器(可視為志向電流表、測得的電流用I表示)、1只電阻箱(阻值用R表示)、1只開關(guān)和若干導線．該同學設(shè)計了如圖甲所示的電路進行試驗和采集數(shù)據(jù)．(1)該同學設(shè)計試驗的原理表達式是E＝I(R＋r)(用r、I、R表示)；(2)該同學在閉合開關(guān)之前，應(yīng)先將電阻箱調(diào)到最大值(填“最大值”“最小值”或“隨意值”)，試驗過程中，將電阻箱調(diào)至如圖乙所示位置，則此時電阻箱接入電路的阻值為21Ω；(3)該同學依據(jù)試驗采集到的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的eq\f(1,I)-R圖象，則由圖象可求得，該電源的電動勢E＝6.0(5.8～6.2均對)V，內(nèi)阻r＝2.4(2.3～2.5均對)Ω.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)解析：(1)由閉合電路歐姆定律知，電源的電動勢E＝I(R＋r)．(2)在閉合開關(guān)之前，應(yīng)先將電阻箱調(diào)到最大值．調(diào)至圖乙位置時電阻箱的阻值為(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)，由圖象可得：斜率k＝eq\f(1,E)＝eq\f(5.4－0.4,30)＝eq\f(1,6)，則E＝6.0V．縱坐標截距eq\f(r,E)＝0.4，則電源的內(nèi)阻r＝0.4E＝2.4Ω.14．(14分)某學生試驗小組利用圖甲所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻．運用的器材有：多用電表；電壓表：量程5V，內(nèi)阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5kΩ；導線若干．回答下列問題：(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1k”擋，再將紅表筆和黑表筆短接，調(diào)零點．(2)將圖甲中多用電表的紅表筆和1(選填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端．(3)將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當位置，使多用電表的示數(shù)如圖乙所示，這時電壓表的示數(shù)如圖丙所示．多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為15.0kΩ和3.60V.(4)調(diào)整滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零．此時多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00V．從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為12.0kΩ.(5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電池、一個志向電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖丁所示．依據(jù)前面的試驗數(shù)據(jù)計算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動勢為9.00V，電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻為15.0kΩ.解析：(1)歐姆表每次運用都須要將紅、黑表筆短接進行歐姆調(diào)零．(2)由于紅表筆接歐姆表內(nèi)置電源的負極，紅表筆也應(yīng)當與電壓表的負接線柱相連，故應(yīng)和1端相連．(3)歐姆表讀數(shù)須要“×1k”倍率，因此電阻為15.0kΩ.電流表示數(shù)為3.60V，最小刻度是1的須要精確到最小刻度的下一位．(4)當滑動變阻器電阻為零的時候，歐姆表測得的是電壓表的內(nèi)阻，因此是12.0kΩ.(5)依據(jù)歐姆表中間刻度可以推斷歐姆表的內(nèi)阻為15.0kΩ，依據(jù)(4)中的數(shù)據(jù)可知，當測12kΩ的電壓表內(nèi)阻時，電壓表示數(shù)是4.00V，所以I＝eq\f(U,RV)＝eq\f(1,3)mA，可得E＝I(RV＋R內(nèi))＝9.00V.15．(10分)某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量m＝3×103kg.當它在水平路面上以v＝36km/h的速度勻速行駛時，蓄電池的輸出電流I＝50A，輸出電壓U＝200V．在此行駛狀態(tài)下，該環(huán)保汽車能夠?qū)⑿铍姵剌敵龉β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率P機．(g取10m/s2)(1)求汽車所受阻力；(2)若該環(huán)保汽車的驅(qū)動電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，其中R1＝0.1Ω，R2＝1950Ω，求電動機M的熱功率．答案：(1)900N(2)730.5W解析：(1)蓄電池輸出功率P＝UI＝200×50W＝104W.90%P＝Fv，解得：汽車所受阻力F＝900N.(2)電動機M兩端電壓U′＝U－IR1＝195V.R2中電流I2＝U′/R2＝0.1A，電動機輸入電流I′＝I－I2＝49.9A.電動機輸入功率P＝U′I′＝9730.5W，輸出機械功率P機＝90%P＝9000W.電動機M的熱功率P熱＝P－P機＝730.5W.16．(8分)如圖所示，電路中電源內(nèi)阻不計，水平放置的平行金屬板A、B間的距離為d，金屬板長為L.在兩金屬板左端正中間位置M，有一個小液滴以初速度v0水平向右射入兩板間，已知小液滴的質(zhì)量為m，帶負電，電荷量為q.要使液滴從B板右側(cè)邊緣射出電場，電動勢E是多大？重力加速度用g表示．答案：eq