第十二章 电能 能量守恒定律 2021_2022学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册.docx

必修第三册第十二章 电能 能量守恒定律 培优测试卷(90 分钟100 分)一、单项选择题:本题共 8 小题,每小题 3 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. 关于电功的说法中错误的是() A导体内静电力移送电荷所做的功叫作电功 B电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程C电流做功消耗的能量，由电源供给D电功就是电能2. 一台发电机用 0.5 A 电流向外输电，在 1 min 内将 180 J 的机械能转化为电能，则发电机的电动势为()A6 V B360 V C120 V D12 V3. 如图所示的电路中，电阻 R2 。断开 S 后，电压表的读数为 3 V；闭合 S 后，电压表的读数为 2 V，则电源的内阻 r 为()A1 B2 C3 D4 4. 如图所示，电池电动势为 E，内阻为 r。当可变电阻的滑片P 向 b 点移动时，电压表的读数 U1 与电压表的读数 U2 的变化情况是()AU1 变大，U2 变小BU1 变大，U2 变大CU1 变小，U2 变小DU1 变小，U2 变大5. 用欧姆表测一个电阻 R 的阻值，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在 100 与 200 刻度弧线的正中间，可以确定()AR150 C1000 R1500 BR1500 D1500 R2000 6. 三只阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是 10 W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，如图所示，则整个电路允许消耗的最大功率为()A30 W B20 WC15 W D10 W 7王羽同学在测量电源电动势及内阻的实验中，把实物分别连成如图所示的甲、乙两种电路，然后在同一坐标系中分别作出如图丙所示的两条图线a 与 b，则下列说法正确的是()A由甲电路所描绘的图线是 a B由乙电路所描绘的图线是 bC由 a 图线测得电源电动势约为 1.50 V，内阻约为 3.0 123123D由 b 图线测得电源电动势约为 1.45 V，内阻约为 0.90 8在如图所示电路中，闭合开关 S，当滑动变阻器的滑动触头 P 向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用 I、U 、U 和 U 表示，电表示数变化量的绝对值分别用I、U 、U 和U 表示。下列说法正确的是()11UUA. I 不变， I 变大22UUB. I 变大， I 不变33UUC. I 变大， I 变大D. 电源的输出功率变大二、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关于电动势和电压，下列说法正确的是()A. 电动势 E 是由电源本身决定的，跟外电路无关B. 电动势 E 的单位与电势、电势差的单位都是伏特，故三者本质上一样C电动势不是电压，但它数值上等于将1 C 电荷在电源内从负极运送到正极静电力做功的大小D电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量12210. 将阻值为 4 和 10 的两个电阻 R 、R 分别接在同一电源上，结果 R 上消耗的功率P2 比 R1 上消耗的功率 P1 大，则() A电源内阻一定大于 4 B两电阻串联后接此电源，外电路总功率一定大于只接R2 时的功率C两电阻并联后接此电源，外电路总功率一定小于只接R1 时的功率D只接 R1 时电源内阻消耗的功率一定大于只接R2 时消耗的功率11. 如图所示，平行金属板中带电质点 P 原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器 R4 的滑片向 b 端移动时，则( )A. 电压表读数减小 B电流表读数减小 C质点 P 将向下运动DR3 上消耗的功率逐渐增大12. 在如图甲所示的电路中，R1 为定值电阻，R2 为滑动变阻器，闭合开关 S，将滑动变阻器的滑动触头 P 从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电流表示数变化的完整过程图线如图乙所示，则下列说法正确的是( )A. 图乙中图线 a 是电压表V2 的示数随电流表示数变化的图线B. 电 源 内 阻 为 10 C电源的最大输出功率为 1.8 W D滑动变阻器 R2 的最大功率为 3.6 W三、非选择题:本题共 6 小题,共 60 分。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。13. 电流表 G1 的量程为 05 mA，内阻为 290 ，把它改装成如图所示的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程。当开关 S 接到 1 或 2 位置时为电流挡， 其中小量程为 010 mA，大量程为 0100 mA。(1) 关于此多用电表，下列说法不正确的是 。A开关S 接到位置 4 时是欧姆挡B开关S 接到位置 6 时是电压挡C开关S 接到位置 5 时的量程比接到位置 6 时的量程大DA 表笔为红表笔，B 表笔为黑表笔(2) 开关 S 接位置 (填“1”或“2”)时是电流挡的小量程，图中电阻 R1 ， R2 。(3) 已知图中的电源 E的电动势为 9 V，当把开关 S 接到位置 4，短接 A、B 进行欧姆调零后，此欧姆挡的内阻为 ，现用该挡测一未知电阻阻值，指针偏转到电流表G1 满1刻度的5处，则该电阻的阻值为 。14. 某同学要测量一节干电池的电动势和内阻。他根据老师提供的以下器材，画出了如图甲所示的原理图。电压表 V(量程 3 V，内阻 RV 约为 10 k)电流表 G(量程 3 mA，内阻 RG100 )电流表 A(量程 3 A，内阻约为 0.5 )滑动变阻器 R1(020 ，2 A)滑动变阻器 R2(0500 ，1 A)3定值电阻 R 0.5 开关S 和导线若干(1) 该同学发现电流表 A 的量程太大，于是他将电流表 G 与定值电阻 R3 并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是 A。(保留两位有效数字)(2) 为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是 。(填写器材编号)(3) 该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G 读数为横坐标，以电压表V 的读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的电动势 E1.50 V，电源的内阻 r 。215. 在如图所示的电路中，定值电阻 R14 、R 6 ，电源的内阻为 r0.6 。若整个电路消耗的电功率为 P 总40 W，电源的效率为 94%。求：(1)定值电阻 R2 两端的电压； (2)该电源的电动势。16. 有一个直流电动机，把它接入两端电压为 0.2 V 的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是 0.4 A；若把电动机接入两端电压为 2.0 V 的电路中，电动机正常工作，工作电流是 1.0 A。求电动机正常工作时的输出功率是多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？17. 如图所示，线段 A 为某电源的 UI 图线，线段 B 为某电阻的 UI 图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：(1) 电源的输出功率 P为多大？出(2) 电源内部损耗的电功率是多少？ (3)电源的效率 为多大？后轮驱动直流规格永磁铁电动机车型26电动自行车30 kg120 kg额定输出功率整车质量额定电压最大载重额定电流120 W40 V3.5 A18. 一辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数如下表。质量M70 kg 的人骑着此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力 f 恒为车和人总重力的 k 倍，k0.02。取 g10 m/s2。求：(1) 此电动自行车的电动机在额定电压下正常工作时的效率；(2) 仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速率；(3) 仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，当车速v2.0 m/s 时，人骑车的加速度大小。参考答案一、单项选择题:本题共 8 小题,每小题 3 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。1D解析：根据电功的定义及特点，可以判断A、B、C 均正确；电功是电能转化为其他形式的能的量度，功和能是不同的概念，D 错误，故选D。2A解析：由 EWqIt 可得：EW180V6 V，A 正确。 q ， It 0.5×603A4AERr解析：滑片 P 向 b 点移动时，总电阻变大，干路电流 I变小。由于路端电压 UE22Ir，故 U 增大，即表示数 U1 变大。由于表示数 U IR，故 U 减小，所以A 正确。5C解析：表盘右疏左密，所以指针指在 100 与 200 刻度弧线的正中间，可以确定 1000 R1500 ，C 正确。6C解析：若灯泡 L2 和 L1 都达到最大功率时，灯泡 L3 两端的电压将太大，容易烧坏，所以灯泡 L3 达到最大功率时，整个电路允许消耗的功率最大。此时灯泡L3 的功率U2U2P3 R 10 W，串联部分消耗的功率为2R5 W，所以允许消耗的总功率最大为15 W，C正确。7D解析：甲电路的电压表测量电源的路端电压，则其 UI 图像的斜率表示电源内阻和电压表内阻并联之后的阻值，而乙电路的 UI 图像的斜率表示电源内阻与电流表内阻之和，所以乙电路对应的图像斜率大些，故由甲电路所描绘的图线是 b，由乙电路所描绘的图线是 a，故A、B 错误；电源的 UI 图像与纵轴的交点坐标值是电源的电动势，图像斜率的绝对值是电1.51.0源的内阻，则由 a 图线测得电源电动势约为 1.50 V，内阻约为 r1 ，由 b 图0.51.451.0线测得电源电动势约为 1.45 V，内阻约为 r0.9 ，故C 错误，D 正确。0.58BUUU UU1解析：对于定值电阻有 R I I ，对于非线性元件则有 R I I 。根据欧姆定律得 I U1R ，故当滑动变阻器的滑动触头 PU1U1均不变，故 A U2I1向下滑动时， I 、 I错误； IR ，变大，根据闭合电路欧姆定律得 U EI(R r)，则有U2R r，不变，故 B 正221I1确；U3R R ，变大，根据闭合电路欧姆定律得 U EIr，则有U3r，不变，故 CI123I错误；当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，当滑动变阻器的滑动触头 P 向下滑动时，外电阻变大，但是不知道外电阻与电源内阻的大小关系，所以无法判断电源输出功率的变化情况，则D 错误。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. AD解析：电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量，电动势 E 由电源本身决定，跟外电路无关， A、D 正确。电动势不是电压，电动势对应非静电力做功而不是静电力做功，B、C 错误。10. ACD11. AC解析：由图可知，R2 与滑动变阻器 R4 串联后与 R3 并联，再与 R1 串联连接在电源两端，电容器与 R3 并联，当滑片向 b 移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知干路电流增大，内电压增大，路端电压减小， R1 两端的电压增大， R 可知，故并联部分的电压减小，由欧姆定律可知流过 R3 的电流减小，则流过 R2 和 R4 支路的电流增大，故电流表示数增大，B 错误；因并联部分电压减小，而 R2 中电流增大，电压增大， 故电压表示数减小， A 正确；因电容器两端电压减小，故带电质点受到向上的静电力减小，则重力大于静电力，质点向下运动，C 正确；因 R3 R3 上消耗的功率减小，D 错误。两端的电压减小，由 PU212. AC解析：将滑动变阻器的滑片 P 从最右端移到最左端，变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流增大，R1 的电压和电源的内电压增大，则 R2 的电压减小，所以电压表 V1 的示数增大，电压表 V2 的示数减小，可知图线 b 反映的是电压表 V1 的示数随电流表示数的变化，图线 a 反映的是电压表 V2 的示数随电流表示数的变化，故 A 正确。根据闭合电路欧姆定11律得电压表 V2 的示数为：U2EI(R r)，则图线 a 的斜率绝对值等于 R r，由图知：R rïU2ïï 04 ï 10 ，图线 b 的斜率等于 R ，则有：R U1 251ï I ïï0.60.2ï11I0.42，则电源的内阻为 r5 ，故 B 错误；图线 a 在 U 轴的截距为电源的电动势，即 E6 V，当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，此时 R 0，最大的输出功率为：PE262 W1.8 W，故C 正确；由图线 a 可知滑动变阻器的最大阻值为 4 V 20 ，把4r4×50.2 AR1 等效为电源内阻的一部分，则当滑动变阻器的阻值为rR1r10 时，滑动变阻器消E262耗的功率最大，滑动变阻器的最大功率为：PW0.9 W，故D 错误。4r4×10三、非选择题:本题共 6 小题,共 60 分。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。13(1)C(2)229261(3)9003600解析：(1)当转换开关 S 旋到位置 4 时，表头与电表中的电源相连接，是欧姆挡，故 A 正确。当转换开关 S 旋到位置 6 时，电流表与电阻串联，电阻起分压作用，是电压挡，故 B 正确。转换开关 S 旋到位置 5 串联的电阻小于旋到位置 6 串联的电阻，可知旋到位置 6 串联的电阻大，分压作用大，电压表量程大，故 C 错误。根据电流“红进黑出”可知，B 表笔为黑表笔，A 表笔为红表笔，故D 正确。本题选说法不正确的，故选C。(2) 开关 S 接 2 时并联电阻大，分流小，其量程小。S 接 1 时：Ig(RgR2)(I1Ig)R1，S 接 2 时：IgRg(I2Ig)(R1R2)，由以上两式可得 R129 ，R2261 。(3) 电源 E的电动势为 9 V，连接改装后满偏电流 Ig10 mA 的电流表，则 RE内Ig9900 。指针偏转到电流表 G1R1 E，10×103代入数据得 R3600 。1 满刻度的5处对应的电阻为，则5IgR R内14(1)0.60(2)(3)1.0IGRGæ0.0030.003×100öR解析：(1)改装后的电流表量程为 IIGè30.5ø A0.60 A 。(2) 为使电路中电流较大，并且方便调节，故实验中应选用的滑动变阻器是阻值范围较小的R，即。1(3) 由以上分析可知，改装后电流表的量程是电流表 G 量程的 200 倍，题图乙图像的纵截距等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为E1.50 V，图线的斜率的绝对值除以 200 等于电源内阻，则 rïU ï1.501.101.0 。ï200Iï2.0×200×10315(1)4.8 V(2)20 V解析：(1)电源内阻消耗的热功率 P I2r，内又 P P (1)内总所以 IP (1)总r2 A由于 R 、R 并联，所以 U IR2R1 4.8 V 。212R2PR R1I(2)由 PIE，可得 E总总20 V。165 W8 W解析：当电动机转子不动时，电动机无机械能输出，故电能全部转化成内能，相当于纯电阻电路，欧姆定律成立。当电动机转动时一部分电能转化成机械能输出，但因线圈有电 阻，故又在该电阻上产生内能，输入的电功率P 电P 热P 机。接 U0.2 V 电压，电动机不转，电流 I0.4 A，U0.2 V根据欧姆定律，线圈电阻 R I 0.4 A0.5 。当接 U2.0 V 电压时，电流 I1.0 A，故输入电功率 P 电UI2.0×1.0 W2.0 W。热功率 P I2R(1.0)2×0.5 W0.5 W。热输出功率即机械功率P P P (2.00.5) W1.5 W 。机电热U22.0如果正常工作时，转子被卡住，则电能全部转化成内能，故其发热功率 P 2 W热R0.58 W。17(1)4 W(2)2 W(3)66.7%解析：(1)从 A、B 图线的交点的坐标可知，电源和电阻组成闭合电路时，电路中的电流I2 A，路端电压即电阻两端的电压 U2 V， 则电源的输出功率 P UI4 W。出(2) 根据题意从 A 图线可读出 E3 V，r E3 0.5 ，I 6短P I2r2 W 。内(3) 电源的总功率 P IE6 W，总P故电源的效率 P出×100%66.7%。总18(1)85.7%(2)6.0 m/s(3)0.4 m/s200解析：(1)由题表可知，电动机的额定电压为U 40 V， 额定电流为 I 3.5 A，所以电动机正常工作时的输入功率为0 0P U I 140 W，入又电动机的输出功率为 P 120 W，出P所以电动机的效率为 P出×100%85.7%。入(2) 设车的质量为 m，则车行驶时所受阻力为 fk(Mm)g，当达到最大速度 vm 时，应有 Pfv ，所以最大速度 v出mP 出6.0 m/s。mfPv(3) 当车速为 v2.0 m/s 时，牵引力 F 出60 N，设此时车的加速度大小为 a，根据牛顿第二定律得Ff(Mm)a，解得 a0.4 m/s2。