2023版新教材高中物理单元素养检测第十二章电能能量守恒定律新人教版必修第三册

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单元素养检测(第十二章)考试时间：75分钟，满分：100分一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．)1．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2．一太阳能电池板，测得它的断路电压为800 mV，短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是(　　)A．0.10 V B．0.20 V C．0.30 V D．0.40 V3．抽水蓄能电站结构如图所示．抽水蓄能电站有两种工作模式，一种为抽水蓄能模式：居民用电低谷时(如深夜)，电站利用居民电网多余电能把水从下水库抽到上水库．另一种为放水发电模式：居民用电高峰时，将上水库中的水放到下水库进行发电，将产生的电能输送到居民电网供居民使用．一抽一放起到了均衡电网负荷的作用．关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是(　　)A．抽水蓄能的过程中，能量守恒B．放水发电的过程中，机械能守恒C．抽水蓄能电站建成之后，可以使能量增多D．抽水蓄能电站建成之后，就不会再有能源危机问题了4．如图是甲、乙、丙三位同学设计的测量电源电动势和内阻的电路，已知电路中电阻R1、R2的阻值，下列说法正确的是(　　)　A．只有甲同学设计的电路能测出电源的电动势和内阻B．只有乙同学设计的电路能测出电源的电动势和内阻C．只有丙同学设计的电路能测出电源的电动势和内阻D．三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内阻5．在如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，开关S闭合前灯泡LA、LB、LC均已发光．那么，当开关S闭合时，LA、LB、LC三个灯泡的亮度变化情况是(　　)A．LA亮度不变，LB变亮，LC变暗B．LA变暗，LB变亮，LC变暗C．LA变亮，LB变喑，LC变亮D．LA变暗，LB变亮，LC亮度不变6．[2023·浙江省名校协作体联考]如图所示的电路，电源电动势为12 V，内阻恒定且不可忽略．初始时刻，电路中的电流等于I0，且观察到电动机正常转动．现在调节滑动变阻器使电路中的电流减小为I0的一半，观察到电动机仍在转动．不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是(　　)A．电源的热功率减为初始时的一半B．电源的总功率减为初始时的一半C．电动机的热功率减为初始时的一半D．变阻器的功率减为初始时的四分之一7．[2023·重庆市高二上联考]如表所示是某品牌电动自行车铭牌上所示的技术参数，当该车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力为100 N，此车电机内部线圈的电阻r和电机在额定电压下工作时电动自行车的速率v分别为(　　)A.r＝8 Ω，v＝2 m/s B．r＝8 Ω，v＝1.4 m/sC．r＝2.4 Ω，v＝2 m/s D．r＝2.4 Ω，v＝1.4 m/s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，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．)8．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9．如图所示电路中，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内阻．R1>r，则以下说法中正确的是(　　)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，R1上获得最大功率D．当R2＝0时，电源的输出功率最大10．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是一个小灯泡的伏安特性曲线，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∶7B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2三、非选择题(本题共5小题，共54分．按题目要求作答．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)11．(8分)小明同学看到一个纽扣锂电池标称电动势为3 V，内阻约1 kΩ.为了较准确地测定其电动势和内阻，除待测电池外，还备有如下器材：A．电压表V1：量程为0～3 V，内阻很大B．电压表V2：量程为0～4 V，内阻很大C．电流表A1：量程为0～3 A，内阻约10 ΩD．电流表A2：量程为0～0.6 A，内阻约2 ΩE．定值电阻R1：1 kΩF．定值电阻R2：50 kΩG．滑动变阻器R3：0～50 ΩH．滑动变阻器R4：0～5 kΩI．开关、导线若干(1)要求测量尽可能准确，则电表应选用________、________；定值电阻选用________；滑动变阻器选用________．(填器材符号)(2)在虚线框中画出实验电路图．(3)用图像处理数据，应作________图像．(用测量物理量的符号表示)12．(8分)[2022·辽宁卷，11]某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250 μA，内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图(a)所示，其中定值电阻R1＝40 Ω，R2＝360 Ω.(1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________ mA；(2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”).(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路．不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差．13．(10分)[2022·山东卷，14]某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验．实验器材：干电池E(电动势1.5 V，内阻未知)；电流表A1(量程10 mA，内阻为90 Ω)；电流表A2(量程30 mA，内阻为30 Ω)；定值电阻R0(阻值为150 Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω)；待测电阻Rx；开关S，导线若干．测量电路如图所示．(1)断开开关，连接电路，将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端．将定值电阻R0接入电路；闭合开关，调节滑片位置，使电流表指针指在满刻度的 eq \f(1,2)处．该同学选用的电流表为________(填“A1”或“A2”)；若不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为________Ω.(2)断开开关，保持滑片的位置不变．用Rx替换R0，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的 eq \f(3,5)处，则Rx的测量值为________Ω.(3)本实验中未考虑电池内阻，对Rx的测量值________(填“有”或“无”)影响．14．(12分)如图所示的电路中，当开关S接a点时，标有“4 V，8 W”的小灯泡L正常发光，当开关S接b点时，通过电阻R的电流为1 A，这时电阻R两端的电压为5 V．求：(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻．15.(16分)某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m＝3×103 kg.当它在水平路面上以v＝36 km/h的速度匀速行驶时，蓄电池的输出电流I＝50 A，输出电压U＝200 V．在此行驶状态下，该环保汽车能够将蓄电池输出功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机．(g取10 m/s2)(1)求汽车所受阻力；(2)若该环保汽车的驱动电机的内部结构如图所示，其中R1＝0.1 Ω，R2＝1 950 Ω，求电动机M的热功率．单元素养检测(第十二章)1．答案：C解析：题述机器违背了能量守恒定律，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，一定是转化成了其他形式的能量，B错误；马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物能，C正确；所谓的“全自动”手表内部是有能量转化装置的，只有当人戴着手表活动时，才能不断补充能量，维持手表的运行；如果把表放在桌面上静置一段时间，它一定会停摆的，D错误．2．答案：D解析：电源电动势为E＝0.8 V，根据I短＝ eq \f(E,r)，解得r＝ eq \f(E,I短)＝20 Ω，所以U＝ eq \f(R,R＋r)E＝0.40 V，选项D正确．3．答案：A解析：抽水蓄能的过程中，总的能量是守恒的，故A正确；放水发电的过程中，有部分重力势能转化为电能，机械能不守恒，故B错误；抽水蓄能、放水发电过程，总的能量保持不变，并不能使能量增多，故C错误；抽水蓄能电站能够合理调节用电高峰期和低谷期的调峰问题，但是能量总量并没有增加，我们仍面临着能源危机，还需节约能源，故D错误．4．答案：D解析：题图甲中可用E＝I1(r＋R1)、E＝I2(r＋R2)求得电源的电动势和内阻；题图乙中可用E＝U1＋ eq \f(U1,R1)r、E＝U2＋ eq \f(U2,R2)r求得电源的电动势和内阻；题图丙中可用E＝U1＋I1r、E＝U2＋I2r求得电源的电动势和内阻．故三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内阻，D正确．5．答案：B解析：当开关S闭合时，LC、LD并联，并联电阻减小，外电路总电阻R减小，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流I增大，LA的电压UA＝E－Ir减小，电流IA减小，LA变暗；LB的电流IB＝I－IA增大，电压UB增大，LB变亮；LC的电压UC＝UA－UB，又因为UA减小，UB增大，则UC减小，LC变暗，故B正确．6．答案：B解析：电源的内阻和电动机的内阻不变，根据公式P＝I2R知：电路中的电流减小为I0的一半，则电源的热功率减为初始时的 eq \f(1,4)，电动机的热功率减为初始时的 eq \f(1,4)，A、C错误；根据P＝EI知：电路中的电流减小为I0的一半，而电源的电动势不变，则电源的总功率减为初始时的一半，B正确；电路中的电流减小为I0的一半，说明变阻器接入电路的电阻增大，所以由P＝I2R知变阻器的功率大于初始时的 eq \f(1,4)，D错误．7．答案：D解析：电动机的发热功率为P热＝UI－P输＝I2r，解得r＝ eq \f(UI－P输,I2)＝ eq \f(40×5－140,52)Ω＝2.4 Ω，因为车做匀速运动，有F＝f，设最大速度为v，由P输＝Fv＝fv可知v＝ eq \f(P输,f)＝ eq \f(140,100) m/s＝1.4 m/s，故选D.8．答案：ACD解析：能源是有限的，比如常规能源，所以无节制地利用常规能源是一种盲目的短期行为，故A正确；能源在利用过程中转化为不能利用或不易利用的能源，所以这样会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源，故B错误；能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响，故C正确；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，故D正确．9．答案：ACD解析：根据电源的内阻和外电阻相等的时候，电源的输出功率最大可知，当把R1和电源看作一个整体时，即把电源的内阻看作R1＋r，当R2＝R1＋r时，电源的输出功率最大，即R2上获得最大功率，故A正确；根据P＝I2R可知，当R2＝0时，电路的总电流最大，所以此时R1获得最大功率，故B错误，C正确；由于R1>r，当R2＝0时，外电阻最接近电源内阻，电源的输出功率最大，故D正确．10．答案：ABC解析：由题图可知，E1＝E2＝10 V，r1＝ eq \f(E1,I1)＝ eq \f(10,7) Ω，r2＝ eq \f(E2,I2)＝ eq \f(10,11) Ω，则r1∶r2＝11∶7，A、B正确；由小灯泡的伏安特性曲线可知，R1＝ eq \f(U′1,I′1)＝0.6 Ω，R2＝ eq \f(U′2,I′2)＝ eq \f(5,6) Ω，则R1∶R2＝18∶25.P1＝I′1U′1＝15 W，P2＝I′2U′2＝30 W，P1∶P2＝1∶2，C正确，D错误．11．答案：(1)V1　V2　R1　R4　(2)见解析图　(3)U2­U1解析：(1)(2)由题意可知，电池的内阻较大，故最大电流约几毫安，给定的电流表量程过大，无法进行测量，故采用电压表V1与R1并联测量电流；因电池内阻较大，故应使用总阻值较大的滑动变阻器R4控制电路中的电流，使用V2测量路端电压，则实验电路图如图所示．(3)根据闭合电路欧姆定律可知U2＝E－ eq \f(U1,R1)r，为使作出的图像为直线，应作U2 ­U1图像．12．答案：(1)1　(2)大　(3)乙解析：(1)由图可知当S接A时，R1和R2串联接入电路，和电流表并联，满偏时电流表两端的电压为Um＝Imr＝250×10－6×1.2×103 V＝0.3 V此时R1和R2的电流为I＝ eq \f(Um,R1＋R2)＝ eq \f(0.3,40＋360) A＝0.75×10－3A＝0.75 mA所以总电流为I总＝Im＋I＝1 mA，即量程为0～1 mA.(2)当开关S接B端时，由图可知电阻R1和电流表串联再和电阻R2并联，由于和电流表并联的电阻变小，当电流表满偏时，流过电阻R2的电流变大，干路电流变大，即量程变大；所以开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时大．(3)图甲是电流表的外接法，误差是由于电压表的分流引起的；图乙是电流表的内接法，误差是由于电流表的分压引起的，因为题目中电压表电阻未知，故采用图乙的方法可以修正由电表内阻引起的实验误差．13．答案：(1)A1　60　(2)100　(3)无解析：(1)器材选择需要结合测量电路，用假设法初步分析，电流表半偏时，若电流表为A1，由闭合电路欧姆定律可计算出电路中总电阻为300 Ω，定值电阻与电流表A1的内阻之和为240 Ω，不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的阻值应为60 Ω，实验器材可满足需求；若电流表为A2，电流表半偏时，电路中总电阻为100 Ω，不符合题意．(2)由闭合电路欧姆定律有E＝ eq \f(I,2)(rA1＋R0＋r＋R)，E＝ eq \f(3I,5)(rA1＋Rx＋r＋R)，(1)问得到的滑动变阻器接入电路的阻值60 Ω，实际上是滑动变阻器R和电池内阻r串联后的总阻值，联立可得Rx＝100 Ω.(3)由(2)问分析可得，是否考虑电池内阻对实验结果无影响．14．答案：(1)5 Ω　(2)6 V　1 Ω解析：(1)当开关S接b点时，由欧姆定律得，电阻R的阻值为R＝ eq \f(U,I)＝ eq \f(5,1) Ω＝5 Ω(2)当开关S接a时，U1＝4 V，I1＝ eq \f(P1,U1)＝ eq \f(8,4) A＝2 A当开关S接b时，U2＝5 V，I2＝1 A，根据闭合电路欧姆定律得：E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r联立得：E＝6 V，r＝1 Ω.15．答案：(1)900 N　(2)730.5 W解析：(1)蓄电池输出功率P＝UI＝200 V×50 A＝1×104 W，机械功率P机＝90%P＝Fv解得F＝900 N，汽车匀速行驶过程中受力平衡，则F阻＝F＝900 N.(2)电动机M两端电压U′＝U－IR1＝195 VR2中电流I2＝ eq \f(U′,R2)＝0.1 A电动机输入电流I′＝I－I2＝49.9 A电动机输入功率P入＝U′I′＝9 730.5 W机械功率P机＝9 000 W电动机M的热功率P热＝P入－P机＝730.5 W．规格后轮驱动直流永磁铁电机车型28型电动自行车额定输出功率140 W整车质量30 kg额定电压40 V最大载重120 kg额定电流5 A