高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律综合与测试课后复习题

2021-2022学年度高二物理第十二章单元过关检测（三）必修第三册（人教版2019）

未命名

一、单选题

1．下列关于说法中正确的是(       )

A．只要导体中有电荷运动,就有电流    B．电流的方向就是正电荷定向移动的方向

C．电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置    D．对于给定的电源,移动正电荷非静电力做功越多,电动势就越大

2．如图所示，一绝缘棒与水平面成α角倾斜放置，带电荷量为、质量为m的小球套在棒上，小球与棒之间的动摩擦因数为μ。整个装置处在方向水平向右且与棒及其投影所确定的平面平行的匀强电场中，电场强度大小为E。当小球沿棒下滑的距离为L时，小球的动能增加了。下列说法正确的是（　　）

A．小球沿棒下滑过程中，小球的电势能减小了

B．小球沿棒下滑过程中，小球的机械能增加了

C．小球沿棒下滑过程中，产生的内能为

D．小球沿棒下滑过程中，小球受到的摩擦力和电场力做功之和等于

3．有三个电阻串联，如图所示，电流表是完好的，合上开关S后，发现电流表示数为零，在不拆开电路的前提下，通过电压表测量各连接点的电压值，可判断故障原因，电压表测量数据为Uab＝Ucd＝0，Uac≠0，则该电路的故障原因可能是(　　)

A．R1断路 B．R2断路

C．R3断路 D．R1、R2、R3均断路

4．如图所示，O、A、B是匀强电场中的三个点，电场方向平行于O、A、B所在的平面。OA与OB的夹角为60°，OA=3l，OB=l。现有电荷量均为q（q>0）的甲、乙两粒子以相同的初动能从O点先后进入匀强电场，此后甲经过A点时的动能为，乙经过B点时的动能为，若粒子仅受匀强电场的电场力作用，则该匀强电场的场强大小为（　　）

A． B． C． D．

5．下列说法正确的是（　　）

A．光电效应表明光子具有波动性

B．在核反应过程中，系统的动量守恒，能量不守恒

C．在核反应中，X是质子，这个反应过程叫衰变

D．处于能级上的一群氢原子向低能级跃迁，最多能够产生3条谱线

6．下列电器在工作时，主要利用电流热效应的是

A．手机 B．电视机 C．电风扇 D．电饭锅

7．如图所示，E为内阻不能忽略的电池电动势，为定值电阻，、S为开关。初始时闭合，S断开，现将S闭合，则（   ）

A．电源的消耗功率减小

B．电压表的读数变小，电流表的读数变小

C．电源的总功率减小

D．电源的输出功率一定减小

二、多选题

8．如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源的内电阻。下列说法正确的是（　　）

A．当R2= R1 + r时，R2上获得最大功率

B．当R1= R2 + r时，R1上获得最大功率

C．当R2= 0时，电源的输出功率一定最大

D．当R2= 0时，R1上获得的功率一定最大

9．地球本身带负电，其周围空间存在电场，由于电场的作用，地球处于放电状态。但大气中频繁发生雷暴又对地球充电，从而保证了地球周围电场强度大小恒定不变。统计表明，雷暴带给地球的平均电荷量每秒约为q=1.8×103C，离地面50km处的大气层与地面之间的电势差约为U=3.0×105V。已知地球半径r=6.4×103km。则（　　）

A．雷暴对地球充电的平均电流约为I=1.8×103A

B．离地面50km以下的大气层平均电阻为R=3.0×103Ω

C．离地面50km以下的大气层的平均电阻率为ρ≈1.7×108Ω·m

D．离地面50km以下的大气层的平均电阻率为ρ≈1.7×1012Ω·m

10．如图甲所示的电路中定值电阻R=60Ω，电源电动势E=100V，内阻r=10Ω，图乙中曲线为灯泡L的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与干路电流的关系图线，以下说法不正确的是（　　）

A．S断开时电源的效率为60%

B．S闭合后电源的总功率会变小

C．S闭合后灯泡的亮度增强

D．S断开时小灯泡消耗的功率为240W

三、实验题

11．如图甲所示电路中，电源电压8V左右。先使开关S与1端相连，电源向电解电容器充电，然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，如图乙所示，由此可估算电容器的电容为________F。

12．在“测定金属电阻率”的实验中，用千分尺测量金属丝的直径，利用伏安法测量金属丝的电阻．千分尺示数及电流表、电压表的示数都如下图所示，则可读出该金属丝的直径是_________ｍｍ，金属丝的电阻值是____________Ω（要求保留三位有效数字）．除此以外，还需测量的物理量是________，电路选择电流表________（内、外）接法．

四、解答题

13．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12.5V，电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。车灯接通电动机未起动时，电流表示数为10A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到70A。求：

（1）电动机未启动时车灯的功率。

（2）电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。（忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化）

14．如图所示的电路中，定值电阻R0＝3 Ω，R为电阻箱，S2为单刀双掷开关．闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其阻值为R1，记录电压传感器测得的数据为U1，然后保持电阻箱阻值不变，将S2切换到b，记录电压传感器示数为U2.

（1）试写出电阻Rx的表达式．

（2）若求得电阻Rx＝2.5 Ω，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱阻值R和记录对应的电压传感器数据U，对测得的数据进行处理，绘出如图所示的－图线．求电源电动势E和内阻r.

15．在如图所示的电路中，所用电源电动势E=10V，内电阻r=1.0Ω，电阻R1可调．现将R1调到3.0Ω后固定．已知R2=16Ω，R3=Ω，求：

（1）.开关S断开和接通时，通过R1的电流分别为多大？

（2）.为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值，应将R1的阻值调到多大？这时A、B间电路消耗的电功率将是多少？

16．在如图所示电路中，直流发电机E=250V，内阻r=3Ω，R1=R2=1Ω，电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器规格为“200V 1000W”，其他电阻不计，不考虑电热器电阻随温度的变化。问：

(1)当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？

(2)当接通几只电热器时，发电机输出功率最大？

(3)当接通几只电热器时，电热器组加热物体最快？

参考答案

1．B

【解析】电荷的定向移动形成电流，不是只要有电荷运动就有电流，故A错误；电流的方向就是正电荷定向移动的方向，选项B正确；电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置，选项C错误；对于给定的电源,移动单位正电荷非静电力做功越多,电动势就越大，选项D错误；故选B.

2．C

【详解】

A．小球沿棒下滑过程中，小球所受电场力做功为

所以小球电势能增加了，故A错误；

B．小球沿棒下滑过程中，电场力和阻力都做负功，故机械能减少，故B错误；

C．根据能量守恒得

故小球沿棒下滑过程中，产生的内能为，故C正确；

D．小球沿棒下滑过程中，小球受到的摩擦力和电场力做功之和等于机械能的变化量，故D错误。

故选C。

3．B

【详解】

A．若R1断路，Uab≠0，A错误；

B．若R2断路，Uab＝Ucd＝0，Uac≠0，且电流表的示数为零，B正确；

C．若R3断路，Ucd≠0，C错误；

D．若R1、R2、R3断路，Uac＝0，D错误；

故选B。

4．C

【详解】

设电场方向与OA夹角为θ，则与OB夹角为60°-θ，由动能定理可知，由O到A

从O到B

联立解得

θ=30°

故选C。

5．D

【详解】

A．光电效应表明光子具有粒子性，并不是波动性，故A错误；

B．在核反应过程中，此过程系统的外力远小于内力，系统的动量是守恒的，而依据质能方程，能量也守恒，故B错误；

C．这个反应过程不叫衰变，而是人工合成核反应，故C错误；

D．一群处于能级上的氢原子向低能级跃迁时

最多产生3种谱线，故D正确。

故选D。

6．D

【分析】

由题意可知考查用电器能量转化问题，根据电器工作原理分析可得．

【详解】

A．手机工作时把电能主要转化为声能、光能、小部分转化为内能，故A不符合意；

B．电视机工作时把电能主要转化为光能，小部分转化为内能，故B不符合意；   

C．电风扇工作时把电能主要转化为机械能，小部分转化为内能，故C不符合意；   

D．电饭锅工作时把电能转化为内能，故D符合题意，所以选择D选项．

【点睛】

根据各种电器的工作原理、电能转化特点分析可得．

7．B

【详解】

A．现将S闭合后，电阻R2、R3并联，则整个回路中的总电阻R减小，根据闭合电路的欧姆定律有

E = IR

由于R减小E不变，则I增大，而电源的消耗功率为

P = I2r

则电源的消耗功率增大，A错误；

B．根据闭合电路的欧姆定律有

E = Ir + U，E = I(R1 + r) + U并

由选项A可知I增大，则U减小、U并减小，而电压表的示数为U，电流表的示数

I′ =

则电压表的读数变小，电流表的读数变小，B正确；

C．由选项A知I增大，而电源的总功率

P总 = EI

可看出P总增大，C错误；

D．已知当r = R外时电源的输出功率最大，现将S闭合后R外减小但不知R外与r的关系，则无法判断电源的输出功率怎么样，D错误。

故选B。

8．AD

【详解】

BD．由于R1为定值电阻根据纯电阻的功率公式和闭合电路的欧姆定律有

P = I2R1，E = Ir + I(R1 + R2)

由上式可知当R2为零时I最大从而P最大，B错误、D正确；

A．由于R2为可变电阻，要让其输出功率最大可将其单独作为负载，当电源输出功率最大时R2的功率也就最大，而当电源内阻等于外阻时电源输出功率最大，则电源输出功率最大时有

R2 = R1 + r

则A正确；

C．当电源内阻等于外阻时电源输出功率最大，当R2 = 0时，R2不一定等于r，则电源的输出功率不一定最大，C错误。

故选AD。

9．AD

【详解】

A．雷暴对地球充电的平均电流约为

所以A正确；

B．离地面50km以下的大气层平均电阻为

所以B错误；

CD．离地面50km以下的大气层的平均电阻率为

所以C错误；D正确；

故选AD。

10．ABC

【详解】

AD．S断开时，图乙交点数值为灯泡实际工作的电压和电流，I=6.0A，U=40V，实际功率

电源总功率

所以电源的效率

A错误D正确；

B．闭合S后，电路外电阻减小，根据

干路电流增大，电源的总功率增大，B错误；

C．闭合S后，电路外电阻减小，干路电流增大，根据

增大，路端电压减小，灯泡亮度减弱，C错误。

故选ABC。

11．4.3×10-4 ~4.6×10-4

【解析】

【详解】

根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为45，所以释放的电荷量是：，根据电容器的电容可知

【点睛】

关键是由图象的含义可知，横轴与纵轴的乘积即为电量，通过横轴与纵轴的数据，求出一个格子对应的电量，再结合图象所包含的面积，算出多少个格子，从而即可求解。

12．1.400    11.4    金属丝的长度    外

【详解】

此题涉及仪表的读数．螺旋测微器的读数为．电流表的读数为I=0.44A,电压表的读数为U=5.00V,则电阻为．由电阻定律知，还需要测量金属丝的长度．由于金属丝的电阻小，应该采用电流表的外接法．本题有一定综合性．

13．（1）120W；（2）67.5W

【详解】

(1) 电动机未启动时

（2）电动机启动瞬间车灯两端电压

车灯的电阻

电源电动势不变，电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小，回路电流增大，内电路分得电压增大，外电路电压减小，所以车灯电功率减小。

14．（1） （2）1.43V；0.5 Ω

【详解】

（1）闭合S1，将S2切换到a时，有：

S2切换到b时，有：

所以

解得：

Rx= R1；

（2）利用图线的截距求E

E＝U＋I（Rx＋R0＋r）

由此式看出， 图线的截距为

斜率

 .

由此两式得，

E=1.43V（或V ）   r＝0.5 Ω

15．（1）2.0A（2）0，25W

【详解】

（1）根据闭合电路欧姆定律得，S断开时：

A

S闭合时：

Ω

所以：

A

（2）S闭合时，RAB=1.0Ω是定值电阻，所以电流越大，功率越大，使A、B之间电路的电功率能达到最大值，所以应将调为零．

A、B间电路消耗的电功率为：

W．

16．(1)2；(2)40；(3)8

【详解】

每只电热器的电阻为

每只电热器的额定电流为

(1)每只电热器正常工作，必须使电热器两端的实际电压等于额定电压200 V，因此干路电流为

而每只电热器的额定电流为5 A，则电热器的只数为2只。

(2)要使电源输出功率最大，须使外电阻等于内电阻，由此可知电热器总电阻为

R=r-R1-R2=1Ω

故

故当接通40只电热器时，发电机输出功率最大。

(3)要使电热器组加热物体最快，就必须使电热器组的功率最大，可将R1、R2看成内阻，等效内阻为

R'=R1+R2+r=5 Ω

当电热器组电阻与等效内阻相等时，加热物体最快，可得

故当接通8只电热器时，电热器组加热物体最快。