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2023-2024学年人教版必修第三册 第十二章 电能 能量守恒定律 综合检测
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这是一份2023-2024学年人教版必修第三册 第十二章 电能 能量守恒定律 综合检测，共11页。
第十二章 电能 能量守恒定律 章末综合检测
(时间：75分钟 满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32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．玩具车的两节干电池，已经用过较长时间，不能再驱动玩具车了，把它们取出来用电压表测量电压，电压表示数接近3 V，再把它们作为收音机的电源，收音机能正常工作。下列说法中正确的是( )
A．这两节干电池的电动势减小了很多
B．这两节干电池的内阻减小了很多
C．这个收音机的额定电压一定比玩具车的额定电压小很多
D．这个收音机正常工作时的电流一定比玩具车正常工作时的电流小
解析：D 电池用久后，内阻变大，电动势几乎不变，故A、B错误；收音机能工作是因为它的工作电流较小，故C错误，D正确。
2．下列说法正确的是( )
A．随着科技的发展，节能灯利用太阳能的效率能达到100%
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
解析：C A项说法虽然没有违背能量守恒定律，但是从能量耗散的角度可知自然界中的自发变化过程具有方向性，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，使万物生长，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，而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，C正确；所谓“全自动”手表，内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的运行，如果把这种手表放在桌面上静置几天，它一定会停止走动的，D错误。
3．A、B两电源分别供电时其路端电压与电流的关系图线如图所示，则下列叙述正确的是( )
A．电源电动势EA＝EB
B．电源内阻rA＜rB
C．电源A的短路电流为0.2 A
D．电源B的短路电流为0.3 A
解析：D 由UI图像可知EA＝2.0 V，EB＝1.5 V，故A错误；rA＝＝ Ω＝5 Ω，rB＝＝ Ω＝5 Ω，故B错误；I短A＝＝ A＝0.4 A，故C错误；I短B＝＝ A＝0.3 A，故D正确。
4．如图所示的电路中，a、b、c为三根长度不同、横截面积和材料都相同的导体棒。开关闭合后，在相同时间内三根导体棒产生的热量( )
A．a最多 B．b最多
C．c最多 D．都相等
解析：C 根据串联关系，可知流过三根导体棒的电流I相同，由题意可知三根导体棒的电阻率ρ，横截面积S都相同，由电路图可知三根导体棒的长度关系为la＜lb＜lc，由R＝ρ可得三根导体棒的电阻大小关系为Ra＜Rb＜Rc，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知在相同时间内三根导体棒产生的热量大小关系为Qa＜Qb＜Qc，选项C正确，A、B、D错误。
5．如图所示的电路中，电源电动势E为3 V，定值电阻R为5 Ω，当开关闭合时，理想电流表的示数为0.5 A，电源内阻r为( )
A．0.5 Ω B．1.0 Ω
C．1.5 Ω D．2.0 Ω
解析：B 根据闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)，解得r＝－R＝ Ω－5 Ω＝1.0 Ω，选项B正确，A、C、D错误。
6．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.00 A和20.0 V，则这台电动机正常运转时输出功率为( )
A．12 W B．24 W
C．30 W D．40 W
解析：B 电动机停止转动时，电动机为纯电阻，根据欧姆定律得电动机的电阻r＝＝4 Ω，正常运转后，其输出功率为P＝U2I2－I22r＝20×2 W－22×4 W＝24 W，故选B。
7．如图所示的电路中，定值电阻R1＝R3＝R，滑动变阻器R2的总阻值也为R，电源电动势为E，内电阻r＝R，电压表、电流表均为理想电表。在滑动变阻器滑片C从B端向A端滑动的过程中( )
A．电流表的示数先减小后增大
B．电压表的示数增大
C．电源消耗的总功率减小
D．电源的输出功率先增大后减小
解析：B 滑片C从下端B点向A点滑动的过程中，设变阻器下侧的电阻为Rx，则电阻R2、R3的总电阻为R23＝R－Rx＋＝R－＝R－，Rx增大时，R23减小，电路中总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，电流表的示数增大，选项A错误；定值电阻R1上的电压U＝IR1，因I增大，故电压表的示数增大，选项B正确；根据R总＝EI可知电源消耗的总功率增大，选项C错误；因R1＝r，故外电阻一直大于内电阻，当外电阻减小时，电源的输出功率一直增大，选项D错误。
8．如图所示，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝7.5 Ω，电容器电容C＝2 μF，开关S原来断开，现在合上开关S到电路稳定，则( )
A．S断开时电容器的电压为2 V
B．S断开时电容器a极板带负电
C．S合上电路稳定后电容器b极板带负电
D．S合上流过安培表A的电荷量为9.6×10－6 C
解析：D S断开时，电容器相当于断路，R3中无电流，电容器两端电压即为R2两端电压，电路相当于R1和R2串联，此时电容器的电压U1＝R2＝3 V，A错误；S断开时电容器a极板接电源正极，带正电，B错误；S合上电路稳定后，R1和R2串联后再与R3并联，电容器两端电压即为R1两端电压，由电路分析，外电路的电阻为R外＝＝3 Ω，此时电容器的电压为U2＝··R外＝1.8 V，且a极板带负电，b极板带正电，则通过电流表的电荷量ΔQ＝Q＋Q′＝CU1＋CU2＝9.6×10－6 C，C错误，D正确。
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16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)
9．下列过程中，可能实现的是( )
A．水的温度自动下降时释放的内能全部转化为机械能
B．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高
C．利用不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能转化为机械能
D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来
解析：BC 机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部转化为机械能，可知水温度自动下降时释放的内能不可能全部转化为机械能，A错误；在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高，故B正确；利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，所以能够实现，C正确；一切与热现象有关的宏观物理过程是有方向性的，可知静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能不能转化为物体的动能，使物体运动起来，D错误。
10．如图所示，一灯泡L和直流电动机M串联接入电压恒为10 V的电路中，此时标有“3V 1.5 W”字样的小灯泡L恰好正常发光，已知直流电动机的内阻RM＝2 Ω。下列说法正确的是( )
A．电动机的输入功率为3.5 W
B．电动机的输出功率为2.5 W
C．整个电路消耗的功率为5 W
D．电动机的效率约为83.3%
解析：AC 小灯泡L恰好正常发光，其电压为额定电压3 V，则电动机的电压为UM＝U－UL＝7 V，小灯泡的额定电流就是通过电动机的电流，有I＝＝ A＝0.5 A，则电动机的输入功率为P入＝UMI＝3.5 W，A正确；对电动机，由能量守恒定律有P入＝P出＋I2RM，解得电动机的输出功率为P出＝P入－I2RM＝(3.5－0.25×2)W＝3 W，B错误；整个电路消耗的功率为P总＝UI＝10×0.5 W＝5 W，C正确；电动机的效率约为η＝×100%＝×100%≈85.7%，D错误。
11.在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从最顶端向下滑动时( )
A．电压表的示数先变大后变小
B．电流表的示数变大
C．电压表的示数先变小后变大
D．电流表的示数先变大后变小
解析：AB 设滑动变阻器中P以上部分的电阻为Rx，滑动变阻器的总阻值为R0，则变阻器在电路中的阻值R′＝，当Rx＝时，R′最大。P从最顶端向下滑动时，回路中的总电阻先增大，后减小；当P滑向中点时，R′增大，R总增大，I减小，路端电压增大，UR减小，IA增大。同理可知P滑过中点后，IA增大，故A、B正确。
12．某直流电源与电阻R构成闭合电路，电阻R两端的电压为U，通过它的电流为I，如图所示。图线上，a、b、c三点均表示该电路中某一个确定的工作状态，在b点α＝β，则下列说法中正确的是( )
A．在b点时，电源内阻消耗的功率最大
B．在b点时，电源有最大输出功率
C．从a到b时，β角增大，电源的输电效率增大
D．从b到c时，β角增大，电源的总功率将减小
解析：BCD 根据Pr＝I2r知，电流最大时，电源内阻消耗的功率最大，b点电流不是最大，内阻上消耗的功率不是最大，故A错误；在b点时，因为α＝β，所以直线Ob的斜率大小与直线ac的斜率大小相等，所以此时外电阻和电源的内电阻的大小相等，此时电源的输出功率最大，故B正确；从a→b时β角变大，外电阻增大，电源的输电效率η＝×100%＝×100%，外电阻增大，输电效率增大，故C正确；b→c，β角增大，外电阻增大，电流减小，电源的总功率P总＝IE减小，故D正确。
三、非选择题(本题共5小题，共52分)
13．(10分)某实验小组用如图甲所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内阻，已知蓄电池的电动势的值在2 V左右，内阻小于1 Ω。电路中R0为定值电阻。除待测蓄电池、开关、导线和量程均为3 V的电压表V1、V2外，可供使用的实验器材还有：
A．定值电阻(阻值1 Ω，额定功率为5 W)
B．定值电阻(阻值10 Ω，额定功率为10 W)
C．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)
D．滑动变阻器(阻值范围0～200 Ω，额定电流2 A)
(1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选__________(填器材前字母代号)。
(2)根据图甲，在图乙的实物图中画出连线。
(3)实验时，调节滑动变阻器，使其滑片滑到最左端，逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的U1和U2，根据多次测量的实验数据，以U1为纵坐标，U2为横坐标，在给出的坐标纸上画出U1U2图像，如图丙所示，若实验中认为两个电压表的内阻为无穷大，由图像求得蓄电池的电动势E测＝________ V，r测＝________ Ω(均保留2位有效数字)。
解析：(1)电路中最大的电流为Imax＝。若定值电阻阻值为1 Ω，电路中最大电流约为Imax＝2 A，最大功率约为P1＝I2R＝4 W＜5 W，符合条件；若定值电阻阻值为10 Ω，电路中最大电流约为Imax＝0.2 A，最大功率约为P2＝I2R＝0.4 W≪10 W，功率太小，电压和电路中的电流太小不易测量，所以定值电阻应选A。若滑动变阻器的阻值范围为0～10 Ω，则电路的最小电流约为0.2 A，滑动变阻器两端的最大电压约为2 V，既能保证电路安全又方便实验操作，符合题意；若滑动变阻器的阻值范围为0～200 Ω，最大阻值太大，不方便实验操作，故选C。
(2)根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示。
(3)由闭合电路欧姆定律可得U1＋U2＝E－r
整理可得U1＝－U2＋E
故图像的纵截距为E，则E测＝2.1 V
斜率为k＝－＝－
解得r测≈0.11 Ω。
答案：(1)A C (2)图见解析 (3)2.1 0.11
14．(12分)图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。
(1)已知毫安表表头的内阻为10 Ω，满偏电流为3 mA；R1为滑动变阻器，R2为电阻箱(0～9 999.9 Ω)，若将电阻箱R2的阻值调为990 Ω，改装后的电压表的量程为________V；
(2)电流表A有两种规格，A1(量程0.6 A，内阻约为0.1 Ω)和A2(量程3 A，内阻约为0.05 Ω)；滑动变阻器R1有两种规格，最大阻值分别为20 Ω和200 Ω。则电流表应选用________(选填“A1”或“A2”)，R1应选用最大阻值为________ Ω的滑动变阻器；
(3)实验步骤如下：
①闭合开关S前，应将滑动变阻器R1的滑动片移到________端(选填“左”或“右”)；
②多次调节滑动变阻器的滑动片，记下电流表的示数I2和毫安表表头的示数I1；
③以I1为纵坐标，I2为横坐标，作I1I2图线，如图乙所示；
④根据图线求得电源的电动势E＝________ V(结果保留3位有效数字)，内阻r＝______ Ω(结果保留2位有效数字)。
解析：(1)将电阻箱R2与毫安表串联后改装成电压表，当阻值调为990 Ω，改装后的电压表的量程为U＝Ig(R2＋Rg)＝3×10－3×(990＋10)V＝3.0 V。
(2)一节干电池的电动势约为1.5 V，内阻约为1 Ω，整个电路的电流不超过1 A，故电流表选A1；因内阻较小，为了便于调节，滑动变阻器应选择最大阻值为20 Ω的。
(3)①为了保护电路，让电流由最小开始调节，开始时滑动变阻器阻值滑到最大位置，故应滑到左端。
④改装后的电压表的量程为3.0 V，电压表的内阻为RV＝R2＋Rg＝1 000 Ω
由串并联电路规律可知若毫安表示数为I1，则其测量的电压应等于1 000I1，由闭合电路欧姆定律可知，电源的电动势E＝1.48×10－3×1000 V＝1.48 V，内阻r＝ Ω≈0.84 Ω。
答案：(1)3.0 (2)A1 20 (3)①左 ④1.48 0.84
15．(8分)某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h。为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能。那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107 J/kg。发电厂的发电效率是30%。请计算一下，这项节能建议的实现能在1年内节约多少吨标准煤？(结果均保留2位有效数字)
解析：设可节省的电能为E，则E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J，
设1年内节约的标准煤的质量为m，则由能量守恒定律有2.92×107 J/kg×m×30%＝E，
解得m≈2.4×106 kg＝2.4×103 t。
答案：2.1×1013 J 2.4×103 t
16．(10分)利用电动机通过如图所示的电路提升重物。已知电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，电阻R＝3 Ω，重物质量m＝0.30 kg，当将重物固定且电动机不转动时，理想电压表的示数为U1＝8 V。当重物不固定且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，理想电压表的示数为U2＝11 V，不计摩擦，g取10 m/s2。求：
(1)重物固定时流过电源的电流I1为多大；
(2)电动机内部线圈的电阻r0为多大；
(3)重物匀速上升时的速度为多大？
解析：(1)由题意有E＝U1＋I1r，解得I1＝2 A。
(2)由题意有U1＝I1(r0＋R)，解得r0＝1 Ω。
(3)由题意有E＝U2＋I2r，
解得I2＝0.5 A
又U2I2－I22(r0＋R)＝mgv，
解得v＝1.5 m/s。
答案：(1)2 A (2)1 Ω (3)1.5 m/s
17．(12分)如图所示，甲图中变阻器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中的AC、BC两直线所示。不考虑电表对电路的影响。
(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为UI图像中的哪一条直线？
(2)定值电阻R0、变阻器的总电阻R分别为多少？
(3)求出电源的电动势和内阻；
(4)滑动变阻器的最大功率是多少？
解析：(1)当变阻器的滑动片向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，定值电阻R0的电压增大，路端电压减小，由图分析可得V1对应AC、V2对应BC。
(2)由题意得R0＝＝ Ω＝3 Ω
当滑动变阻器取最大值时，电流最小且Imin＝0.5 A，而UR＝U2－U1＝7.5 V－1.5 V＝6 V
所以Rmax＝＝ Ω＝12 Ω。
(3)因为U2＝E－Ir
内阻r＝＝ Ω＝1 Ω
所以E＝U2＋Ir＝7.5 V＋0.5×1 V＝8 V。
(4)当R＝R0＋r＝4 Ω时，滑动变阻器的功率最大，最大功率是Pm＝＝ W＝4 W。
答案：(1)V1对应AC、V2对应BC (2)3 Ω 12 Ω
(3)8 V 1 Ω (4)4 W
第十二章 电能 能量守恒定律 章末综合检测
(时间：75分钟 满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32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．玩具车的两节干电池，已经用过较长时间，不能再驱动玩具车了，把它们取出来用电压表测量电压，电压表示数接近3 V，再把它们作为收音机的电源，收音机能正常工作。下列说法中正确的是( )
A．这两节干电池的电动势减小了很多
B．这两节干电池的内阻减小了很多
C．这个收音机的额定电压一定比玩具车的额定电压小很多
D．这个收音机正常工作时的电流一定比玩具车正常工作时的电流小
解析：D 电池用久后，内阻变大，电动势几乎不变，故A、B错误；收音机能工作是因为它的工作电流较小，故C错误，D正确。
2．下列说法正确的是( )
A．随着科技的发展，节能灯利用太阳能的效率能达到100%
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
解析：C A项说法虽然没有违背能量守恒定律，但是从能量耗散的角度可知自然界中的自发变化过程具有方向性，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，使万物生长，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，而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，C正确；所谓“全自动”手表，内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的运行，如果把这种手表放在桌面上静置几天，它一定会停止走动的，D错误。
3．A、B两电源分别供电时其路端电压与电流的关系图线如图所示，则下列叙述正确的是( )
A．电源电动势EA＝EB
B．电源内阻rA＜rB
C．电源A的短路电流为0.2 A
D．电源B的短路电流为0.3 A
解析：D 由UI图像可知EA＝2.0 V，EB＝1.5 V，故A错误；rA＝＝ Ω＝5 Ω，rB＝＝ Ω＝5 Ω，故B错误；I短A＝＝ A＝0.4 A，故C错误；I短B＝＝ A＝0.3 A，故D正确。
4．如图所示的电路中，a、b、c为三根长度不同、横截面积和材料都相同的导体棒。开关闭合后，在相同时间内三根导体棒产生的热量( )
A．a最多 B．b最多
C．c最多 D．都相等
解析：C 根据串联关系，可知流过三根导体棒的电流I相同，由题意可知三根导体棒的电阻率ρ，横截面积S都相同，由电路图可知三根导体棒的长度关系为la＜lb＜lc，由R＝ρ可得三根导体棒的电阻大小关系为Ra＜Rb＜Rc，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知在相同时间内三根导体棒产生的热量大小关系为Qa＜Qb＜Qc，选项C正确，A、B、D错误。
5．如图所示的电路中，电源电动势E为3 V，定值电阻R为5 Ω，当开关闭合时，理想电流表的示数为0.5 A，电源内阻r为( )
A．0.5 Ω B．1.0 Ω
C．1.5 Ω D．2.0 Ω
解析：B 根据闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)，解得r＝－R＝ Ω－5 Ω＝1.0 Ω，选项B正确，A、C、D错误。
6．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.00 A和20.0 V，则这台电动机正常运转时输出功率为( )
A．12 W B．24 W
C．30 W D．40 W
解析：B 电动机停止转动时，电动机为纯电阻，根据欧姆定律得电动机的电阻r＝＝4 Ω，正常运转后，其输出功率为P＝U2I2－I22r＝20×2 W－22×4 W＝24 W，故选B。
7．如图所示的电路中，定值电阻R1＝R3＝R，滑动变阻器R2的总阻值也为R，电源电动势为E，内电阻r＝R，电压表、电流表均为理想电表。在滑动变阻器滑片C从B端向A端滑动的过程中( )
A．电流表的示数先减小后增大
B．电压表的示数增大
C．电源消耗的总功率减小
D．电源的输出功率先增大后减小
解析：B 滑片C从下端B点向A点滑动的过程中，设变阻器下侧的电阻为Rx，则电阻R2、R3的总电阻为R23＝R－Rx＋＝R－＝R－，Rx增大时，R23减小，电路中总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，电流表的示数增大，选项A错误；定值电阻R1上的电压U＝IR1，因I增大，故电压表的示数增大，选项B正确；根据R总＝EI可知电源消耗的总功率增大，选项C错误；因R1＝r，故外电阻一直大于内电阻，当外电阻减小时，电源的输出功率一直增大，选项D错误。
8．如图所示，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝7.5 Ω，电容器电容C＝2 μF，开关S原来断开，现在合上开关S到电路稳定，则( )
A．S断开时电容器的电压为2 V
B．S断开时电容器a极板带负电
C．S合上电路稳定后电容器b极板带负电
D．S合上流过安培表A的电荷量为9.6×10－6 C
解析：D S断开时，电容器相当于断路，R3中无电流，电容器两端电压即为R2两端电压，电路相当于R1和R2串联，此时电容器的电压U1＝R2＝3 V，A错误；S断开时电容器a极板接电源正极，带正电，B错误；S合上电路稳定后，R1和R2串联后再与R3并联，电容器两端电压即为R1两端电压，由电路分析，外电路的电阻为R外＝＝3 Ω，此时电容器的电压为U2＝··R外＝1.8 V，且a极板带负电，b极板带正电，则通过电流表的电荷量ΔQ＝Q＋Q′＝CU1＋CU2＝9.6×10－6 C，C错误，D正确。
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16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)
9．下列过程中，可能实现的是( )
A．水的温度自动下降时释放的内能全部转化为机械能
B．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高
C．利用不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能转化为机械能
D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来
解析：BC 机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部转化为机械能，可知水温度自动下降时释放的内能不可能全部转化为机械能，A错误；在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高，故B正确；利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，所以能够实现，C正确；一切与热现象有关的宏观物理过程是有方向性的，可知静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能不能转化为物体的动能，使物体运动起来，D错误。
10．如图所示，一灯泡L和直流电动机M串联接入电压恒为10 V的电路中，此时标有“3V 1.5 W”字样的小灯泡L恰好正常发光，已知直流电动机的内阻RM＝2 Ω。下列说法正确的是( )
A．电动机的输入功率为3.5 W
B．电动机的输出功率为2.5 W
C．整个电路消耗的功率为5 W
D．电动机的效率约为83.3%
解析：AC 小灯泡L恰好正常发光，其电压为额定电压3 V，则电动机的电压为UM＝U－UL＝7 V，小灯泡的额定电流就是通过电动机的电流，有I＝＝ A＝0.5 A，则电动机的输入功率为P入＝UMI＝3.5 W，A正确；对电动机，由能量守恒定律有P入＝P出＋I2RM，解得电动机的输出功率为P出＝P入－I2RM＝(3.5－0.25×2)W＝3 W，B错误；整个电路消耗的功率为P总＝UI＝10×0.5 W＝5 W，C正确；电动机的效率约为η＝×100%＝×100%≈85.7%，D错误。
11.在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从最顶端向下滑动时( )
A．电压表的示数先变大后变小
B．电流表的示数变大
C．电压表的示数先变小后变大
D．电流表的示数先变大后变小
解析：AB 设滑动变阻器中P以上部分的电阻为Rx，滑动变阻器的总阻值为R0，则变阻器在电路中的阻值R′＝，当Rx＝时，R′最大。P从最顶端向下滑动时，回路中的总电阻先增大，后减小；当P滑向中点时，R′增大，R总增大，I减小，路端电压增大，UR减小，IA增大。同理可知P滑过中点后，IA增大，故A、B正确。
12．某直流电源与电阻R构成闭合电路，电阻R两端的电压为U，通过它的电流为I，如图所示。图线上，a、b、c三点均表示该电路中某一个确定的工作状态，在b点α＝β，则下列说法中正确的是( )
A．在b点时，电源内阻消耗的功率最大
B．在b点时，电源有最大输出功率
C．从a到b时，β角增大，电源的输电效率增大
D．从b到c时，β角增大，电源的总功率将减小
解析：BCD 根据Pr＝I2r知，电流最大时，电源内阻消耗的功率最大，b点电流不是最大，内阻上消耗的功率不是最大，故A错误；在b点时，因为α＝β，所以直线Ob的斜率大小与直线ac的斜率大小相等，所以此时外电阻和电源的内电阻的大小相等，此时电源的输出功率最大，故B正确；从a→b时β角变大，外电阻增大，电源的输电效率η＝×100%＝×100%，外电阻增大，输电效率增大，故C正确；b→c，β角增大，外电阻增大，电流减小，电源的总功率P总＝IE减小，故D正确。
三、非选择题(本题共5小题，共52分)
13．(10分)某实验小组用如图甲所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内阻，已知蓄电池的电动势的值在2 V左右，内阻小于1 Ω。电路中R0为定值电阻。除待测蓄电池、开关、导线和量程均为3 V的电压表V1、V2外，可供使用的实验器材还有：
A．定值电阻(阻值1 Ω，额定功率为5 W)
B．定值电阻(阻值10 Ω，额定功率为10 W)
C．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)
D．滑动变阻器(阻值范围0～200 Ω，额定电流2 A)
(1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选__________(填器材前字母代号)。
(2)根据图甲，在图乙的实物图中画出连线。
(3)实验时，调节滑动变阻器，使其滑片滑到最左端，逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的U1和U2，根据多次测量的实验数据，以U1为纵坐标，U2为横坐标，在给出的坐标纸上画出U1U2图像，如图丙所示，若实验中认为两个电压表的内阻为无穷大，由图像求得蓄电池的电动势E测＝________ V，r测＝________ Ω(均保留2位有效数字)。
解析：(1)电路中最大的电流为Imax＝。若定值电阻阻值为1 Ω，电路中最大电流约为Imax＝2 A，最大功率约为P1＝I2R＝4 W＜5 W，符合条件；若定值电阻阻值为10 Ω，电路中最大电流约为Imax＝0.2 A，最大功率约为P2＝I2R＝0.4 W≪10 W，功率太小，电压和电路中的电流太小不易测量，所以定值电阻应选A。若滑动变阻器的阻值范围为0～10 Ω，则电路的最小电流约为0.2 A，滑动变阻器两端的最大电压约为2 V，既能保证电路安全又方便实验操作，符合题意；若滑动变阻器的阻值范围为0～200 Ω，最大阻值太大，不方便实验操作，故选C。
(2)根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示。
(3)由闭合电路欧姆定律可得U1＋U2＝E－r
整理可得U1＝－U2＋E
故图像的纵截距为E，则E测＝2.1 V
斜率为k＝－＝－
解得r测≈0.11 Ω。
答案：(1)A C (2)图见解析 (3)2.1 0.11
14．(12分)图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。
(1)已知毫安表表头的内阻为10 Ω，满偏电流为3 mA；R1为滑动变阻器，R2为电阻箱(0～9 999.9 Ω)，若将电阻箱R2的阻值调为990 Ω，改装后的电压表的量程为________V；
(2)电流表A有两种规格，A1(量程0.6 A，内阻约为0.1 Ω)和A2(量程3 A，内阻约为0.05 Ω)；滑动变阻器R1有两种规格，最大阻值分别为20 Ω和200 Ω。则电流表应选用________(选填“A1”或“A2”)，R1应选用最大阻值为________ Ω的滑动变阻器；
(3)实验步骤如下：
①闭合开关S前，应将滑动变阻器R1的滑动片移到________端(选填“左”或“右”)；
②多次调节滑动变阻器的滑动片，记下电流表的示数I2和毫安表表头的示数I1；
③以I1为纵坐标，I2为横坐标，作I1I2图线，如图乙所示；
④根据图线求得电源的电动势E＝________ V(结果保留3位有效数字)，内阻r＝______ Ω(结果保留2位有效数字)。
解析：(1)将电阻箱R2与毫安表串联后改装成电压表，当阻值调为990 Ω，改装后的电压表的量程为U＝Ig(R2＋Rg)＝3×10－3×(990＋10)V＝3.0 V。
(2)一节干电池的电动势约为1.5 V，内阻约为1 Ω，整个电路的电流不超过1 A，故电流表选A1；因内阻较小，为了便于调节，滑动变阻器应选择最大阻值为20 Ω的。
(3)①为了保护电路，让电流由最小开始调节，开始时滑动变阻器阻值滑到最大位置，故应滑到左端。
④改装后的电压表的量程为3.0 V，电压表的内阻为RV＝R2＋Rg＝1 000 Ω
由串并联电路规律可知若毫安表示数为I1，则其测量的电压应等于1 000I1，由闭合电路欧姆定律可知，电源的电动势E＝1.48×10－3×1000 V＝1.48 V，内阻r＝ Ω≈0.84 Ω。
答案：(1)3.0 (2)A1 20 (3)①左 ④1.48 0.84
15．(8分)某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h。为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能。那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107 J/kg。发电厂的发电效率是30%。请计算一下，这项节能建议的实现能在1年内节约多少吨标准煤？(结果均保留2位有效数字)
解析：设可节省的电能为E，则E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J，
设1年内节约的标准煤的质量为m，则由能量守恒定律有2.92×107 J/kg×m×30%＝E，
解得m≈2.4×106 kg＝2.4×103 t。
答案：2.1×1013 J 2.4×103 t
16．(10分)利用电动机通过如图所示的电路提升重物。已知电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，电阻R＝3 Ω，重物质量m＝0.30 kg，当将重物固定且电动机不转动时，理想电压表的示数为U1＝8 V。当重物不固定且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，理想电压表的示数为U2＝11 V，不计摩擦，g取10 m/s2。求：
(1)重物固定时流过电源的电流I1为多大；
(2)电动机内部线圈的电阻r0为多大；
(3)重物匀速上升时的速度为多大？
解析：(1)由题意有E＝U1＋I1r，解得I1＝2 A。
(2)由题意有U1＝I1(r0＋R)，解得r0＝1 Ω。
(3)由题意有E＝U2＋I2r，
解得I2＝0.5 A
又U2I2－I22(r0＋R)＝mgv，
解得v＝1.5 m/s。
答案：(1)2 A (2)1 Ω (3)1.5 m/s
17．(12分)如图所示，甲图中变阻器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中的AC、BC两直线所示。不考虑电表对电路的影响。
(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为UI图像中的哪一条直线？
(2)定值电阻R0、变阻器的总电阻R分别为多少？
(3)求出电源的电动势和内阻；
(4)滑动变阻器的最大功率是多少？
解析：(1)当变阻器的滑动片向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，定值电阻R0的电压增大，路端电压减小，由图分析可得V1对应AC、V2对应BC。
(2)由题意得R0＝＝ Ω＝3 Ω
当滑动变阻器取最大值时，电流最小且Imin＝0.5 A，而UR＝U2－U1＝7.5 V－1.5 V＝6 V
所以Rmax＝＝ Ω＝12 Ω。
(3)因为U2＝E－Ir
内阻r＝＝ Ω＝1 Ω
所以E＝U2＋Ir＝7.5 V＋0.5×1 V＝8 V。
(4)当R＝R0＋r＝4 Ω时，滑动变阻器的功率最大，最大功率是Pm＝＝ W＝4 W。
答案：(1)V1对应AC、V2对应BC (2)3 Ω 12 Ω
(3)8 V 1 Ω (4)4 W
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