单元复习【过考点】 第十二章 电能 能量守恒定律 -2022-2023学年高二物理单元复习（人教版2019必修第三册）

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单元复习-过练习 第十二章 电能 能量守恒定律
班级 姓名
一、选择题（共19题）
【纯电阻电路中的功率】
1.如图所示，当AB间加上电压时，R1、R2、R3三个电阻上消耗的功率相等，则三电阻的阻值之比R1∶R2∶R3为(　　)

A.1∶1∶4 B.1∶1∶1
C.1∶1∶2 D.2∶2∶1
答案　A
解析　因R1和R2串联，电流相等，且消耗的功率相等，根据P＝I2R可知R1＝R2；因并联支路电压相等，上面支路的功率等于R3功率的2倍，根据P＝可知，R3＝2(R1＋R2)＝4R1，即R1∶R2∶R3＝1∶1∶4，选项A正确.
2.电饭锅给我们的生活带来方便.电饭锅工作时有两种状态，一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是烧干后的保温状态.如图是电饭锅的电路图，其中R1＝(－1)R2，则下列判断正确的是(　　)

A.自动开关S接通后，电饭锅处于保温状态
B.保温时的电流是加热时的一半
C.在保温状态下R2的功率是加热时的一半
D.电饭锅在保温状态下的功率是加热时的一半
答案　C
解析　根据题图，由P＝得：当接通S时，电阻变小，功率变大，处于加热状态；当断开S时，电阻变大，功率变小，处于保温状态，A错误.R1＋R2＝R2，根据欧姆定律，电阻R2在保温与加热状态下的电流之比为1∶，由P＝I2R可得R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，B错误，C正确.由P＝UI可知电饭锅在保温状态下的功率与在加热时功率的比值为1∶，D错误.

【非纯电阻电路中的功和功率】
3.如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示.在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为R，则时间t内(　　)

A.充电宝输出的电功率为UI＋I2R
B.充电宝产生的热功率为I2R
C.手机电池产生的焦耳热为t
D.手机电池储存的化学能为UIt－I2Rt
答案　D
解析　充电宝的输出电压为U、输出电流为I，所以充电宝输出的电功率为P＝UI，A错误；手机电池充电电流为I，所以手机电池产生的热功率为PR＝I2R，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B错误；由于手机电池是非纯电阻，所以不能用t计算手机电池产生的焦耳热，手机电池产生的焦耳热为I2Rt，C错误；充电宝输出的电能一部分转化为手机电池的化学能，一部分转化为手机电池的内能，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能W＝UIt－I2Rt，故D正确.
4.如图所示，额定电压为12 V的电动机与定值电阻并联后接在输出电压恒为12 V的电源上，当S1闭合，S2断开时，电流表示数为3 A；当S2闭合，S1断开时，电流表示数为4 A，电流表为理想电表，则(　　)

A.电动机的线圈电阻为3 Ω
B.定值电阻的阻值为4 Ω
C.电动机的机械功率为48 W
D.当S1、S2均闭合时，电动机的热功率比较大
答案　B
解析　S1闭合，S2断开时，I1＝3 A，得R＝＝ Ω＝4 Ω，故B正确；S2闭合，S1断开，I2＝4 A，由于电动机为非纯电阻电路，电动机线圈电阻应小于＝3 Ω，P＝UI2＝12×4 W＝48 W为电动机的输入功率，不是机械功率，故A、C错误；电动机与定值电阻并联，S1闭合与否，电动机的热功率不变，D错误.
5.(2022·浙江台州中学模拟)一款儿童电动汽车的部分参数如图所示，则下列说法正确的是(　　)
适用年龄　6个月～3岁家长遥控　3～4岁可自驾
核定载重　25 kg
电源规格　12 V　4.5 A·h
充 电 器　12 V　1 000 mA
电　　机　RS390－12 V　2 A

A.电源规格中的4.5 A·h，A·h是能量的单位
B.电机的输出功率小于24 W
C.电机线圈的电阻为6 Ω
D.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，故A错误；电机的输入功率P＝UI＝12×
2 W＝24 W，可知电机的输出功率一定小于24 W，故B正确；电机是非纯电阻元件，只知道电机的额定电压与额定电流，不能由欧姆定律求出电机线圈的电阻，故C错误；知道电机的额定电压，不知道电机线圈的电阻，所以若电机突发故障，被卡住无法转动，不能求出通过电机的电流，故D错误.
【闭合电路的有关计算】
6.如图所示电路，R1＝4 Ω，R2＝5 Ω，电源内阻不能忽略．当S接1时，电流表示数为0.40 A．则S接2时，电流表的示数可能是(　　)

A．0.18 A B．0.26 A
C．0.32 A D．0.35 A
答案　D
解析　由闭合电路欧姆定律得，当开关接1时有
I1＝＝＝0.40 A
当开关接2时有I2＝＝
将两式相比可得＝
故有I2＝0.40 A×＝0.4 A－0.4 A×，
因0<<0.2 Ω，故0.32 A 【闭合电路的动态分析】
7.如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中(　　)

A．电压表与电流表的示数都减小
B．电压表与电流表的示数都增大
C．电压表的示数增大，电流表的示数减小
D．电压表的示数减小，电流表的示数增大
答案　A
解析　当滑片下移时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则外电路总电阻减小，电路中总电流增大，电源的内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表示数减小；由欧姆定律可知，R1上的分压增大，而路端电压减小，故并联部分的电压减小，则通过R2的电流减小，即电流表示数减小，A正确．
8.(多选)(2020·江苏卷·6)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示．当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时(　　)

A．车灯的电流变小
B．路端电压变小
C．电路的总电流变小
D．电源的总功率变大
答案　ABD
解析　汽车启动时，车灯变暗，I灯减小，U灯减小，路端电压变小，则电路的总电流变大，故A、B正确，C错误；由P＝IE知电源的总功率变大，故D正确．

【电路故障分析】
9.如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S闭合后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为Uab＝6 V，Uad＝0 V，Ucd＝6 V，由此可断定(　　)

A．L1和L2的灯丝都烧断了
B．L1的灯丝烧断了
C．L2的灯丝烧断了
D．滑动变阻器R断路
答案　C
解析　由Uab＝6 V可知电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，由Ucd＝6 V可知，灯泡L1与滑动变阻器R完好，断路故障出现在c、d之间，故灯泡L2断路，选项C正确．

【闭合电路的功率及效率问题】
10.(多选)某同学将一直流电源的总功率PE、电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示．以下判断正确的是(　　)

A．在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC
B．b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶4
C．电源的最大输出功率Pm＝9 W
D．电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω
答案　ABD
解析　在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr之和，所以这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC，故A正确；图线c表示电路的输出功率与电流的关系图线，很显然，最大输出功率小于3 W，故C错误；当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，此时即为b、c图线的交点处的电流，此时电流的大小为＝，输出功率的大小为，a、b图线的交点表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等，此时电源短路，所以此时电流的大小为，功率的大小为，所以横坐标之比为1∶2，纵坐标之比为1∶4，故B正确；当I＝3 A时，PR＝0，说明外电路短路，根据PE＝EI知电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝＝1 Ω，故D正确．
11.(2022·湖南省长郡中学高三月考)如图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R＝4 Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值RP的关系如图乙所示．则下列说法中正确的是(　　)

A．图乙中滑动变阻器的最大功率P2＝2 W
B．图乙中R1＝6 Ω，R2＝12 Ω
C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R消耗的电功率也最大
D．调整滑动变阻器RP的阻值，可以使电源的输出电流达到2 A
答案　B
解析　由闭合电路欧姆定律的推论可知，当电路外电阻等于内阻r时，输出功率最大，最大值为Pm＝，把定值电阻看成电源内阻的一部分，由题图乙可知，当RP＝R1＝R＋r＝6 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为P2＝＝1.5 W，A错误；滑动变阻器的阻值为3 Ω时与阻值为R2时消耗的功率相等，有()2×3 Ω＝()2R2，解得R2＝12 Ω，B正确；当回路中电流最大时，即RP＝0时定值电阻R消耗的功率最大，C错误；当滑动变阻器RP的阻值为0时，电路中电流最大，最大值为Im＝＝ A＝1 A，则调整滑动变阻器RP的阻值，不可能使电源的输出电流达到2 A，D错误．

【电源的U－I图像】
12.(2022·浙江丽水市模拟)在如图(a)所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端，两个电压表(内阻极大)的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图(b)所示．则以下说法正确的是(　　)

A．定值电阻R1的阻值为5 Ω
B．电源的电动势是4 V
C．电源内阻的阻值为10 Ω
D．图线甲是电压表V1的示数随电流变化的图线
答案　A
解析　当滑片左移时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，则R1两端的电压增大，R2两端的电压减小，故题图(b)中的图线乙表示V1示数随电流的变化，图线甲表示V2示数随电流的变化，故D错误；由题图(b)可知，定值电阻R1＝＝ Ω＝5 Ω，故A正确；由题图(b)可知，当只有R1接入电路时，电路中电流为0.6 A，电压为3 V，则由闭合电路欧姆定律可得：E＝3 V＋0.6 A·r，当滑动变阻器全部接入电路时，电路中电流为0.2 A，外电路电压为1 V＋4 V＝5 V，由闭合电路欧姆定律可得E＝5 V＋0.2 A·r，解得r＝5 Ω，E＝6 V，故B、C错误．
13.(多选)在如图所示的U－I图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图像可知(　　)

A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω
B．电阻R的阻值为1 Ω
C．电源的输出功率为4 W
D．电源的效率为50%
答案　ABC
解析　由题图中图线Ⅰ可知，电源的电动势为3 V，内阻为r＝＝0.5 Ω；由图线Ⅱ可知，电阻R的阻值为1 Ω，该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为I＝＝2 A，路端电压U＝IR＝2 V，电源的输出功率为P＝UI＝4 W，电源的效率为η＝×100%≈66.7%，故选项A、B、C正确，D错误．

【含容电路的分析】
14.阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路．开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为(　　)

A. B. C. D.
答案　C
解析　S断开时等效电路图如图甲所示．

甲
电容器两端电压为U1＝×R×＝E；
S闭合时等效电路图如图乙所示．

乙
电容器两端电压为U2＝×R＝E，
由Q＝CU得＝＝，故选项C正确．
15.在如图所示的电路中，闭合开关S，电路达到稳定后，平行金属板中带电质点P恰好处于静止状态．不考虑电流表和电压表内阻，电阻R1与电源内阻r阻值相等．当滑动变阻器R的滑片向a端移动时，则(　　)

A．带电质点P将向下运动
B．电源的输出功率将变大
C．电压表V2读数变化量的绝对值与电流表A读数变化量的绝对值之比一定不变
D．电压表V1读数变化量的绝对值大于电压表V2读数变化量的绝对值
答案　C
解析　金属板两端电压为滑动变阻器R两端的电压，当滑动变阻器R的滑片向a端移动时，阻值增大，则金属板两端的电压增大，带电质点P将向上运动，故A错误；当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，已知电阻R1与电源内阻r阻值相等，当滑动变阻器R的滑片向a端移动时，阻值增大，电源的输出功率将变小，故B错误；将定值电阻R1看作电源的电阻，则电压表V2读数变化量的绝对值与电流表A读数变化量的绝对值之比：＝R1＋r，恒定不变，故C正确；电压表V1读数变化量的绝对值与电流表A读数变化量的绝对值之比：＝R1，则电压表V1读数变化量的绝对值小于电压表V2的读数变化量的绝对值，故D错误．
考点11：能量守恒
16.下列说法正确的是(　　)
A．随着科技的发展，可以制造出一种机器，使其不消耗任何能量但能源源不断地对外做功
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
答案　C
17.某地强风的风速约为v，空气的密度为ρ，如果把通过横截面积S的风的动能完全转化为电能，则用上述已知量计算电功率的公式为(　　)
A．P＝ρSv B．P＝ρSv2
C．P＝ρSv3 D．P＝ρSv4
答案　C
【能源与能量耗散】
18.(多选)下列关于能量的耗散的说法正确的是(　　)
A．能量的耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
B．能量的耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用
C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的
D．能量的耗散导致能量品质的降低
答案　BCD
19.(多选)关于能源的开发和利用，下列观点正确的是(　　)
A．能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的
C．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响
D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径
答案　ACD
二、实验题（共4题）
20.在“测定电池的电动势和内电阻”实验中．
(1)某同学用多用电表粗测一节干电池的电动势，选择开关应置于合适位置，下列符合要求的是________．

(2)该同学根据图甲中的电路图将实验仪器连接成如图乙所示的实验电路，a、b、c、d四条导线中，其中有一条导线连接错误，则该导线是________．

(3)该同学利用正确的电路测得多组电流、电压值，并根据实验数据得到如图丙所示的U－I图线，由此可知该电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.(均保留三位有效数字)

答案　(1)B　(2)b　(3)1.46　0.774
解析　(1)用多用电表粗测干电池电动势应用直流电压2.5 V挡，故选B.
(2)题图乙中，电压表应并联在电源和开关的两端，故导线b错误．
(3)U－I图线纵轴截距表示电动势，则E＝1.46 V；斜率的绝对值表示内阻，则r＝＝ Ω≈0.774 Ω.
21.(2020·浙江7月选考·18)某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻．
　
(1)在方框中画出图乙的电路图；


(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图丙所示，则电流I＝_____ A，电压U＝_____ V；

(3)实验得到如图丁所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图________(选填“甲”或“乙”)；

(4)该电池的电动势E＝________ V(保留三位有效数字)，内阻r＝________ Ω(保留两位有效数字)．
答案　(1)见解析图　(2)0.40(0.39～0.41均可)　1.30(1.29～1.31均可)　(3)乙　(4)1.52(1.51～1.54均可)　0.53(0.52～0.54均可)
解析　(1)如图所示

(2)测电池的电动势和内阻所用电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3.0 V，则两表示数分别为0.40 A(0.39 A～0.41 A均可)、1.30 V(1.29 V～1.31 V均可)．
(3)由E＝U＋Ir，得U＝E－Ir，即Ⅰ、Ⅱ两图线的斜率绝对值表示电源内阻，且rⅡ>rⅠ.
题图甲中由于电流表的分压作用，所测电阻为电源内阻与电流表电阻的和，r甲测>r；题图乙中由于电压表的分流作用，所测电阻为电源内阻与电压表电阻的并联值，r乙测 (4)由图像可知，电源内阻较小，测一节干电池的电动势与电阻应采用乙电路，将直线Ⅰ延长，与纵轴的截距表示电池的电动势，E＝1.52 V(1.51 V～1.54 V均可)；
从直线Ⅰ上取两点代入E＝U＋Ir，或利用图线的斜率可得电池内阻r＝0.53 Ω(0.52 Ω～0.54 Ω均正确)．


22.(2018·江苏卷·10)一同学测量某干电池的电动势和内阻．
(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处______________；________________.

(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表：
R/Ω
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
I/A
0.15
0.17
0.19
0.22
0.26
/A－1
6.7
5.9
5.3
4.5
3.8

根据表中数据，在方格纸上作出R－关系图像．

由图像可计算出该干电池的电动势为________V；内阻为________Ω.
(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端．调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为________V，内阻应为________Ω.

答案　(1)开关未断开　电阻箱阻值为零
(2)见解析图　1.34(1.30～1.44均可)　1.2(1.0～1.4均可)　
(3)1.34[结果与(2)问第一个空格一致]　1.0[结果比(2)问第二个空格小0.2]
解析　(1)在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全．
(2)根据闭合电路欧姆定律，得
E＝I(R＋r)
即R＝－r＝E·－r，
即R－图像为直线．
描点连线后图像如图所示．

根据图像可知r＝1.2 Ω.
图像的斜率为电动势E，
在R－图像上取两点(2,1.59)、(5,5.61)
则E＝ V＝1.34 V.
(3)根据欧姆定律，得电流表的内阻
rA＝＝ Ω＝0.2 Ω，
该干电池的内阻应为r′＝r－rA＝1.0 Ω
R－图像的斜率仍为电动势E，即E＝1.34 V．
23.(2022·浙江宁波市月考)物理兴趣小组的同学想要测定一粒旧纽扣电池的电动势和内阻．


(1)他们先用多用电表粗略测量了该电池的电动势，如图甲所示，则测量值为________；
(2)用如图乙的电路测定该电池的电动势和内阻，测量和计算数据如下表；
(表中各物理量单位均为国际单位制单位)
R
200
400
600
800
1 000
U
0.50
0.82
1.05
1.22
1.33

0.002 50
0.002 05
0.001 75
0.001 53
0.001 33

0.001 25
0.001 68
0.001 84
0.001 86
0.001 77

三位同学根据数据作出了如图丙所示三幅不同的图像，这些图像的纵坐标均为U，横坐标分别为R、和中的某个，其中________(填“A”“B”或“C”)图体现了物理量间的线性关系，该图横坐标的物理量为______(填“R”“”或“”)，根据该图像求得该纽扣电池的内阻为________．(计算结果保留1位有效数字)
答案　(1)2.6 V　(2)A　　7×102 Ω(或0.7 kΩ)
解析　(1)由题图甲可知，多用电表选择电压10 V挡，最小分度值为0.2 V，则测量值为2.6 V.
(2)由题图丙可知，A图是一条直线，体现了物理量间的线性关系；由题图乙可知，电源电动势：E＝U＋Ir＝U＋r，可得：U＝E－r，可知：U和是线性关系，则A图横坐标的物理量为，A图的图像斜率绝对值表示电池的内阻，即r＝ Ω≈7×102 Ω.