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单元测试课后练习题

第十二章　电能　能量守恒定律

(时间：60分钟，分值：100分)

一、单选题(共8小题，每小题4分，共32分)

1．下列关于电源的说法，正确的是(　　)

A．电源向外提供的电能越多，表示电动势越大

B．电动势就是电源两端的电压

C．电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动势就越大

D．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电势能的本领越大

答案：D

2．(2022北京丰台期末)导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，温度一定时， 下列表述正确的是(　　)

A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比

B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比

C．电压一定，电阻与通过导体的电流成反比

D．电流一定，电阻与导体两端的电压成正比

答案：A

3．如图所示是一个欧姆表的外部构造示意图，其正、负插孔内分别插有红、黑表笔，则虚线内的电路图应是(　　)

答案：A

4．如图所示，直线a为某电源的路端电压随电流的变化图线，曲线b为小灯泡R两端的电压随电流强度的变化图线，用该电源和该小灯泡R组成的闭合电路，电源的输出功率和电源的内电阻分别是(　　)

A．0.6 W,5 Ω　　　 B．0.6 W， Ω

C．0.8 W,5 Ω   D．0.8 W， Ω

答案：A

5．一块太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA，若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻构成一闭合电路，则它的路端电压是(　　)

A．100 mV   B．200 mV

C．300 mV   D．400 mV

答案：D

解析：电源没有接入外电路时，路端电压值等于电动势，所以电动势E＝800 mV，由闭合电路欧姆定律得短路电流I短＝，所以电源内阻r＝＝ Ω＝20 Ω.该电源与20 Ω的电阻连成闭合电路时，电路中电流I＝＝ mA＝20 mA，所以路端电压U＝IR＝400 mV.则D正确，A、B、C错误．

6．某实验小组用三只相同的小灯泡连接成如图所示的电路，研究串、并联电路的特点．实验中观察到的现象是(　　)

A．S2断开，S1与a连接，三只灯泡都熄灭

B．S2断开，S1与b连接，三只灯泡亮度相同

C．S2闭合，S1与a连接，三只灯泡都发光，L1、L2亮度相同

D．S2闭合，S1与b连接，三只灯泡都发光，L3的亮度小于L2的亮度

答案：D

解析：当S2断开，S1与a连接时，三只灯泡串联，三只灯泡都发光，且亮度相同，A错误；当S2断开，S1与b连接时，L1、L2两只灯泡串联，L3被断开没有接入电路，L3不亮，B错误；S2闭合，S1与a连接时，只有L2亮，L1和L3被短路，C错误；S2闭合，S1与b连接时，L1和L3并联，然后与L2串联，此时三只灯泡都发光，L3的亮度与L1的亮度相同，都小于L2的亮度，D正确．

7．在“测定电源电动势和内阻”的实验中，针对两个不同的电源得出如图所示的1、2两条图线，则两个电源的电动势E1和E2、内阻r1和r2满足关系(　　)

A．E1>E2，r1>r2   B．E1>E2，r1<r2

C．E1<E2，r1<r2   D．E1<E2，r1>r2

答案：C

解析：当外电阻无穷大时，路端电压等于电源的电动势，故U­I图像中图像与纵轴的交点等于电源的电动势，由图可知，电源2的电动势较大；由U＝E－Ir可知图像的斜率绝对值表示电源的内阻，图线2的斜率较大，故电源2的内阻较大，即：E1<E2，r1<r2，故C正确，A、B、D错误．

8．如图所示的电路中，R1是光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小；R2、R3、R4是定值电阻，当开关S闭合且没有光照射时，电容器C不带电，当用强光照射R1且电路稳定时，与无光照射时比较，下列说法中正确的是(　　)

A．电容器C的下极板带正电

B．R2两端电压降低

C．通过R4的电流变大，电源提供的总功率变小

D．R3两端的电压变小，电源的路端电压变小

答案：D

解析：当用强光照射R1时，R1电阻减小，两端电压降低，电阻R2上电压升高，故电容器C的上极板电势升高，带正电，A、B选项错误；干路电流增大，路端电压减小，电阻R4两端电压减小，通过它的电流减小，C选项错误；电阻R3两端电压减小，D选项正确．

二、多选题(共4小题，每小题6分，共24分)

9．关于能源的利用，下列说法中正确的是(　　)

A．由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要

B．能源的利用过程实质上是能的转化和转移过程

C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气

D．煤、石油和天然气的化学能归根结底来自太阳能

答案：BCD

解析：煤、石油和天然气是由古代的动、植物在长期地质变迁中形成的，古代的动物食用植物，而植物是靠吸收太阳能生长的，所以说，煤、石油和天然气的化学能来自太阳能，选项D正确；目前人类使用的主要能源仍然是煤、石油和天然气，选项C正确；燃料燃烧时，化学能转化为内能，内能又可转化成机械能和电能，人类在生产和生活中需要各种形式的能，我们可以根据需要把能源的能量转化成各种形式的能以供利用，能源的利用过程实质上是能的转化和转移的过程，选项B正确；我国的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后短期内不能再生，所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决能源问题的出路，选项A错误．

10．如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，R0为定值电阻，电容器的电容为C.闭合开关S，增大可变电阻R的阻值，电压表示数的变化量为ΔU，电流表示数的变化量为ΔI，则(　　)

A．电压表示数U和电流表示数I的比值不变

B．变化过程中ΔU和ΔI的比值保持不变

C．电阻R0两端电压减小，减小量为ΔU

D．电容器的带电量增大，增大量为CΔU

答案：BD

解析：由题图可知，R＝，R增大，则电压表的示数U和电流表的示数I的比值变大，故A错误．根据闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R0＋r)，由数学知识得知，＝R0＋r，保持不变，故B正确．闭合开关S，增大可变电阻R的阻值后，电路中电流减小，由欧姆定律分析得知，电阻R0两端的电压减小，R两端的电压增大，而它们的总电压即路端电压增大，所以电阻R0两端的电压减小量小于ΔU，故C错误．电容器两极板间的电压等于R两端的电压，可知电容器板间电压增大，带电量增大，增大量为CΔU，D正确．

11．如图所示，电灯L标有“4 V　1 W”的字样，滑动变阻器R总电阻为50 Ω，当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时电流表示数为0.45 A，由于外电路某处发生故障，电灯L突然熄灭，此时电流表示数为0.5 A，电压表示数为10 V．若导线完好，电路中各处接触良好，电表均为理想电表，则下列判断正确的是(　　)

A．发生的故障是断路

B．发生的故障是短路

C．电源的电动势为12.5 V、内阻为0.5 Ω

D．发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω

答案：AD

解析：电灯熄灭之后电流表示数增大，说明路端电压增大，则外电阻增大，发生的故障是断路，A对，B错；电流表示数为0.5 A，电压表示数为10 V，则R2＝＝20 Ω，电灯正常发光时I＝＝0.25 A，滑动变阻器接入电路的阻值R＝＝ Ω＝20 Ω，根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，可得E＝10＋0.5r(V)，E＝0.45×20＋(0.45＋0.25)r(V)，计算可得E＝12.5 V、r＝5 Ω，C错，D对．

12．(2022云南重点中学统考)如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的U­I曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是(　　)

A．电源1与电源2的内阻之比是11∶7

B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1

C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2

D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2

答案：ABC

解析：电源的路端电压随输出电流变化的图线斜率的绝对值表示电源内阻，可知电源1与电源2的内阻之比r1∶r2＝11∶7，选项A正确；电源的路端电压随输出电流变化的图线在纵轴的截距表示电源电动势，可知电源1与电源2的电动势之比是1∶1，选项B正确；曲线Ⅲ与两条直线的交点坐标表示该小灯泡在这两种连接状态下的工作电压和工作电流，根据坐标值可知，在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2，小灯泡的电阻之比是18∶25，选项C正确，选项D错误．

三、实验题(共10分)

13．用电流表和电压表测一节干电池的电动势E和内电阻r，待测干电池的电动势约1.5 V、内电阻不大于1.0 Ω，要求干电池放电电流不得超过0.6 A，可供选择的器材除开关、导线外，还有：

A．电压表(量程0～3 V，内电阻约3 kΩ)

B．电压表(量程0～15 V，内电阻约15 kΩ)

C．电流表(量程0～0.6 A，内电阻约0.1 kΩ)

D．电流表(量程0～3 A，内电阻约0.02 kΩ)

E．滑动变阻器(最大电阻50 Ω，额定电流1.5 A)

F．滑动变阻器(最大电阻200 Ω，额定电流1.5 A)

(1)实验中电压表应选用________、滑动变阻器应选________．(填序号)

(2)下列是三个同学分别在实验中记录的电流表测量值：

甲同学：0.02 A、0.06 A、0.08 A、0.15 A、0.20 A

乙同学：0.10 A、0.20 A、0.30 A、0.40 A、0.50 A

丙同学：0.10 A、0.40 A、0.50 A、0.80 A、1.00 A

其中________同学在控制实验条件、适当选取实验数据方面做得最好．

(3)根据测得的数据作出如图所示的图线，则待测干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.

答案：(1)A　E　(2)乙　(3)1.5　0.6

解析：(1)因为待测干电池的电动势约1.5 V，为测量准确，电压表应选A；滑动变阻器一般选阻值较小的，选E.

(2)要求干电池放电电流不得超过0.6 A，在记录的电流表测量值的最大值中，甲同学的0.20 A偏小，丙同学的1.00 A偏大，乙同学0.50 A接近而不超过，符合要求．

(3)由U­I图像可知

E＝1.5 V，r＝＝  Ω＝0.6  Ω.

四、计算题(共3小题，共34分)

14．(10分)如图所示，M为一线圈电阻rM＝0.4 Ω的电动机，R＝24 Ω，电源电动势E＝40 V．当S断开时，电流表的示数为I1＝1.6 A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2＝4.0 A．求：

(1)电源内阻r；

(2)开关S闭合时电源输出功率；

(3)开关S闭合时电动机输出的机械功率．

答案：(1)1 Ω　(2)144 W　(3)87.5 W

解析：(1)当S断开时，E＝I1(R＋r)，代入数据得r＝1 Ω.

(2)设开关S闭合时，路端电压为U2，U2＝E－I2r＝36 V，

P＝I2U2＝144 W.

(3)流过电阻R的电流IR＝＝1.5 A

流过电动机的电流IM＝I2－IR＝2.5 A

电动机输出的机械功率P出＝U2IM－IrM＝87.5 W.

15．(12分)如图所示，变阻器R2的最大电阻是10 Ω，R3＝5 Ω，电源的内电阻r＝1 Ω，当开关S闭合，变阻器的滑片在中点位置时，电源的总功率为16 W，电源的输出功率为12 W．此时电灯R1正常发光，求：

(1)电灯阻值R1是多少？(设R1阻值恒定不变)

(2)当开关S断开时，要使电灯正常工作，应使变阻器的电阻改变为多少？

答案：(1)2.5 Ω　(2)6.5 Ω

解析：(1)当开关S闭合时，由P总－P出＝I2r得：

I＝＝ A＝2 A

由P总＝EI，得：E＝＝ V＝8 V

路端电压U＝E－Ir＝8 V－2×1 V＝6 V

通过R3的电流为I3＝＝ A＝1.2 A

通过电灯的电流为I2＝I－I3＝(2－1.2) A＝0.8 A

电灯R1的阻值R1＝＝ Ω＝2.5 Ω.

(2)当开关S闭合时，要使电灯正常工作，则电灯应为额定电流I额＝I2＝0.8 A

当开关S断开时，由闭合电路欧姆定律得：E＝I额(r＋R1＋R2′)

由上式并代入数据得：R2′＝6.5 Ω.

16．(12分)如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器．当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图像如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的．求：

(1)电源的电动势和内阻；

(2)定值电阻R2的阻值；

(3)滑动变阻器的最大阻值．

答案：(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω

解析：(1)将乙图中AB线段延长，交U轴于20 V处，交I轴于1.0 A处，所以电源的电动势为E＝20 V，内阻r＝＝20 Ω.

(2)当P滑到R3的右端时，电路参数对应乙图中的B点，即U2＝4 V、I2＝0.8 A，得R2＝＝5 Ω.

(3)当P滑到R3的左端时，由乙图知此时U外＝16 V，I总＝0.2 A，所以R外＝＝80 Ω

因为R外＝＋R2，所以滑动变阻器的最大阻值为：R3＝300 Ω.