人教版高中物理必修第三册第十二章电能能量守恒定律测评含答案

这是一份人教版高中物理必修第三册第十二章电能能量守恒定律测评含答案，共11页。
第十二章测评(时间:75分钟　满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求)1.如图甲所示为一款儿童电动汽车,该款电动汽车的部分参数如图乙所示,则下列说法正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　A.电源规格中标有“4.5 A·h”,A·h是能量的单位B.电机的输出功率不大于24 WC.电机线圈的电阻为6 ΩD.行驶过程中电机突发故障,被卡住无法转动,此时通过电机的电流为2 A答案B解析A·h是电流与时间的乘积,是电荷量的单位,所以A错误;电机的额定功率P=UI=12×2 W=24 W,可知电机的输出功率不大于24 W,所以B正确;电机为非纯电阻元件,不能由欧姆定律求出电机线圈的电阻值,所以C错误;知道电机的额定电压,不知道电机的电阻值,所以当电机突发故障,被卡住无法转动时,不能求出通过电机的电流值,所以D错误。2.某直流电路中电压随电流变化的图像如图所示,其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下列说法正确的是(　　)A.阴影部分的面积表示电源输出功率B.阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率C.当满足α=β时,电源效率最高D.当满足α=β时,电源效率小于50%答案A解析根据闭合电路的欧姆定律和U-I图像特点可知,阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率,即电源输出功率,A正确,B错误;当满足α=β时,负载电阻等于电源内阻,电源的效率为50%,输出功率最大,C、D错误。3.如图所示,当变阻器R3的滑动触头P向b端移动时(　　)A.电压表示数变小,电流表示数变大B.电压表示数变小,电流表示数变小C.电压表示数变大,电流表示数变大D.电压表示数变大,电流表示数变小答案A解析当变阻器R3的滑动触头P向b端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,内电压增大,因此路端电压减小,故电压表示数变小;将R1等效为内阻,则可知并联部分电压一定减小,故流过R2的电流减小,因总电流增大,故电流表示数变大;故A正确,B、C、D错误。4.图中虚线框内是一个未知电路,测得它的两端点a、b之间电阻是R,在a、b之间加上电压U,测得流过电路的电流为I,则未知电路的电功率一定是(　　)A.I2R B.C.UI D.UI-I2R答案C解析选项A、B的表达式只适用于纯电阻电路,D选项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率,虚线框中不知道是哪种元件,功率P=UI总是适用的,C正确。 5.电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到恒压电源上(如图所示),下列说法正确的是(　　)A.开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B.开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小C.开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少D.开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明使用,消耗总功率不变答案A解析开关接通时,灯泡被短路,灯泡熄灭,电路的总电阻变小,电路的总功率P=变大,电烙铁的功率变大,A正确,B、C、D错误。6.在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示,R1为电阻箱,R2为半导体热敏电阻,C为电容器。已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,则有(　　)A.若R1固定,当环境温度降低时电压表的示数减小B.若R1固定,当环境温度降低时R1消耗的功率增大C.若R1增大,环境温度不变,则电容器C的电荷量增大D.若R1固定,环境温度不变,当电容器C两极板间的距离增大时极板之间的电场强度减小答案D解析当环境温度降低时R2增大,外电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律分析得到,总电流I减小,路端电压U=E-Ir,E、r不变,则U增大,电压表的读数增大,故A错误;R1消耗的功率P=I2R1,I减小,R1不变,则P减小,故B错误;若环境温度不变,当电阻箱R1的阻值增大时,外电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律分析得到,总电流I减小,则UC减小,电容器C的带电荷量减小,故C错误;若R1固定,环境温度不变,电容器C两板间的电压不变,当电容器C两极板间的距离增大时,由E=知电场强度减小,故D正确。7.如图甲所示,M为一电动机,在滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2 A以下时,电动机没有发生转动。不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是(　　)A.电源的电动势为3.4 VB.滑动变阻器滑片向右滑动时,V2读数逐渐减小C.电路中电动机的最大输出功率为0.9 WD.滑动变阻器的最大阻值为30 Ω答案D解析由题图知,电压表V2测量路端电压,电流增大时,内电压增大,路端电压减小,所以上面的图线表示V2的电压与电流的关系,此图线的斜率的绝对值等于电源的内阻,为r= Ω=2 Ω,当电流I=0.1 A时,U=3.4 V,则电源的电动势E=U+Ir=(3.4+0.1×2)V=3.6 V,故A错误;滑动变阻器滑片向右滑动时,R阻值变大,总电流减小,内电压减小,路端电压即V2读数逐渐增大,故B错误;由题图可知,电动机的电阻rM= Ω=4 Ω,当I=0.3 A时,U=3 V,电动机的输入功率最大,最大输入功率为P=UI=3×0.3 W=0.9 W,则最大的输出功率一定小于0.9 W,故C错误;当I=0.1 A时,电路中电流最小,滑动变阻器的电阻为最大值,所以R=-r-rM=-2-4Ω=30 Ω,D正确。二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.如图所示,电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,已知R0=r,滑动变阻器的最大阻值是2r。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,下列说法正确的是(　　)A.电路中的电流变大B.电源的输出功率先变大后变小C.滑动变阻器消耗的功率变小D.定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小答案AC解析当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,外电路电阻减小,电路中的电流变大,当滑片位于b端时,r=R外,电源的输出功率最大,选项A正确,B错误;把定值电阻R0看作电源内阻,当滑动变阻器的滑片P位于a端时,滑动变阻器消耗的功率最大,由a端向b端滑动时,滑动变阻器消耗的功率变小,选项C正确;由P=I2R0知,定值电阻R0上消耗的功率变大,选项D错误。9.某额温枪及其技术参数如图所示,它以2节干电池为电源,工作电流为5 mA,能通过传感器检测人体向外辐射的红外线,根据红外线能量的强弱快速、准确且无接触地测量体温,那么关于该额温枪的说法正确的是(　　)A.额温枪工作时,电池组两极间的电压为3 VB.额温枪工作时,电路中每通过1 C电荷量,每节电池都能把1.5 J化学能转化为电能C.额温枪工作时,电源的输出功率为15 mWD.若换用两节充满电的800 mA·h的充电电池,则最多可测温的次数约为1×106次答案BD解析额温枪工作时,电池组两极间的电压为路端电压,小于电源的电动势,故电池组两极间电压小于3 V,A错误;每节电池的电动势为1.5 V,根据电动势的定义可知电路中每通过1 C电荷量,消耗的电能为W=qE=1×1.5 J=1.5 J,则有1.5 J的化学能转化为电能,B正确;额温枪工作时电源的总功率为P=2EI=2×1.5 V×5 mA=15 mW,电源的输出功率小于电源的总功率,C错误;若换用两节充满电的800 mA·h的充电电池,最多可测温的次数为n=2×=1×106次,D正确。10.如图所示,U-I图线上,a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态,已知α=β,则下列说法中正确的是(　　)A.在b点时,电源有最大输出功率B.在b点时,电源的总功率最大C.从a到b时,β角增大,电源的总功率和输出功率都将增大D.从b到c时,β角增大,电源的总功率和输出功率都将减小答案AD解析α=β说明此时外电阻R等于电源内阻,电源有最大输出功率,A正确;电源总功率P总=IE,则电流越大,总功率越大,B、C错误,D正确。三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(7分)(1)如图甲所示是简易多用电表的内部电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为500 μA,内阻Rg=200 Ω,R1=20 Ω,R2=180 Ω。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。A端与　　　(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。该多用电表5个挡位为直流电压50 V挡和500 V挡,直流电流1 mA挡和10 mA挡,欧姆×1 Ω挡。B接　　　(选填“1”或“2”)为10 mA挡,R4=　　　 kΩ。若电源电动势为1.5 V,内阻忽略不计,R3=400 Ω,则欧姆挡中值电阻为　　　 Ω。 (2)如图乙,如果用欧姆挡来测电阻,当用×100 Ω挡测量时,若指针指在∞刻线附近,则应换用　　　(选填“×1”“×10”或“×1 k”)挡,换挡之后应先将红、黑表笔短接,调节部件　　　(选填“S”或“T”),进行　　　　　　(选填“欧姆调零”或“机械调零”),使指针对准电阻的“0”刻线,再将待测电阻接入红黑表笔之间。 答案(1)黑　1　49.9　1 500　(2)×1 k　T　欧姆调零解析(1)多用电表欧姆挡内部电源的正极接黑表笔,所以A端与黑表笔相连接;根据并联分流规律可知表头和电阻并联可以改装为电流表,小电阻分大电流,当B端和1相连接时,表头和R2串联后与R1并联,并联电阻较小,分流较大,电流表量程较大;B端和4相连,电流表量程为1 mA,根据串联分压规律可知,大电阻分大电压,B端和4串联后改装为50 V的电压表,根据欧姆定律50 V=1 mA×+R4,解得R4= Ω- Ω=49.9 kΩ;接入中值电阻后,表头指针偏转量程的一半,中值电阻R中等于欧姆挡内部电阻R内,根据×1 mA=,解得R中=R内==1 500 Ω。(2)用×100 Ω挡测量时,若指针指在∞刻线附近,说明待测电阻阻值较大,因此应换用倍率高的挡位,换挡后重新进行欧姆调零。12.(9分)某同学用图甲所示的电路测量一节干电池的电动势和内电阻。(1)图甲中虚线框内是满偏电流为100 mA、表头电阻为9 Ω的毫安表改装成的量程为0.6 A的电流表,则电阻R1的电阻值为　　　　 Ω。 (2)某次测量时毫安表的示数如图乙所示,则此时通过电池的电流为　　　　 A。 (3)实验得到的电压表示数U与毫安表示数I的关系图线如图丙所示。则电源的电动势E=　　　 V,内阻r=　　　　 Ω。(结果均保留到小数点后两位) 答案(1)1.80　(2)0.24　(3)1.50　2.22解析(1)电阻R1= Ω=1.80 Ω;(2)毫安表量程为100 mA,由题图所示表盘可知,其分度值为0.2 mA,则示数为40.0 mA,毫安表内阻为R1阻值的5倍,则流过R1的电流是流过毫安表电流的5倍,则流过电池的电流为:40.0 mA+40.0 mA×5=240.0 mA=0.24 A;(3)由图示电源U-I图像可知,电源电动势为:E=1.50 V电源内阻为:r= Ω=2.22 Ω。13.(10分)在如图所示的电路中,电阻箱的阻值R是可变的,电源的电动势为E,电源的内阻为r,其余部分的电阻均可忽略不计。(1)闭合开关S,写出电路中的电流I和电阻箱的电阻R的关系表达式。(2)若电源的电动势E为3 V,电源的内阻r为1 Ω,闭合开关S,当把电阻箱R的阻值调节为14 Ω时,电路中的电流I为多大?此时电源两端的电压(路端电压)U为多大?答案(1)I=　(2)0.2 A　2.8 V解析(1)由闭合电路的欧姆定律,得关系表达式:I=(2)将E=3 V,r=1 Ω,R=14 Ω,代入上式得电流I= A=0.2 A电源两端的电压U=IR=2.8 V14.(12分)图中电源电动势E=12 V,内电阻r=0.5 Ω。将一盏额定电压为8 V、额定功率为16 W的灯泡与一只线圈电阻R=0.5 Ω的直流电动机并联后和电源相连,灯泡刚好正常发光,通电100 min。(1)电源提供的能量是多少?(2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少?(3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少?答案(1)5.76×105 J　(2)9.6×104 J　2.88×105 J(3)9.6×104 J　1.08×105 J解析(1)灯泡两端电压等于电源两端电压,且U=E-Ir得总电流I==8 A电源提供的能量E电=IEt=8×12×100×60 J=5.76×105 J(2)通过灯泡的电流I1==2 A电流对灯泡所做的功W1=Pt=16×100×60 J=9.6×104 J通过电动机的电流I2=I-I1=6 A电流对电动机所做的功W2=I2U2t=6×8×100×60 J=2.88×105 J(3)灯丝产生的热量Q1=W1=9.6×104 J电动机线圈产生的热量Q2=Rt=36×0.5×6 000 J=1.08×105 J15.(16分)如图所示是某温控装置的简化电路图,工作电路由电压为220 V的电源和阻值R=88 Ω的电热丝组成;控制电路由电源(内阻不计)、电磁铁(线圈电阻R0=20 Ω)、开关、滑动变阻器R2(取值范围0~80 Ω)和热敏电阻R1组成;R1阻值随温度变化的关系如表所示,当控制电路电流I≥50 mA时,衔铁被吸合切断工作电路;当控制电路电流I≤40 mA时,衔铁被释放接通工作电路。温度/℃908066605046403635R1/Ω102040507080100120130 (1)工作电路正常工作时,R在1 min内产生的热量是多少?(2)当温度为60 ℃,滑动变阻器R2=50 Ω时,衔铁恰好被吸合,控制电路的电源电压是多少?(3)若控制电路的电源电压不变,此装置可控制的温度最大范围是多少?答案(1)3.3×104 J　(2)6 V　(3)35~80 ℃解析(1)工作电路由电压为220 V的电源和阻值R=88 Ω的电热丝组成,则R在1 min内产生的热量为:Q=·t=×1×60 J=3.3×104 J;(2)当温度为60 ℃时,由表格数据可知R1=50 Ω,已知此时滑动变阻器R2=50 Ω,则控制电路的总电阻为:R总=R1+R2+R0=50 Ω+50 Ω+20 Ω=120 Ω,此时衔铁恰好被吸合,则控制电路的电流为:I=50 mA=0.05 A,由欧姆定律可得,控制电路的电源电压为:U=IR总=0.05 A×120 Ω=6 V;(3)当控制电路电流I≥50 mA时,衔铁被吸合切断工作电路,由欧姆定律可得,控制电路的总电阻最大为:R大= Ω=120 Ω,滑动变阻器R2(取值范围0~80 Ω)取最大电阻80 Ω时,根据串联电阻的规律,热敏电阻R1的阻值最小(此时温度最高):R1=R大-R2-R0=120 Ω-80 Ω-20 Ω=20 Ω,由表中数据知可控制的最高温度为80 ℃;当控制电路电流I≤40 mA时,衔铁被释放接通电路,由欧姆定律得控制电路总电阻最小为R小= Ω=150 Ω,当R2最小时,热敏电阻阻值最大R1'=150 Ω-20 Ω=130 Ω,对应表中的温度为35 ℃。