（新高中）物理人教版必修第三册课后练习：第十二章　电能　能量守恒定律 测评 Word版含解析.docx

1、 - 1 - 第十二章测评第十二章测评 (时间:60 分钟 满分:100 分) 一、 选择题(本题共 12 个小题,每题 4 分,16 是单选题,712 是多选题,多选、 错选均 不得分,漏选得 2 分) 1.有关电压与电动势的说法正确的是( ) A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法 B.电动势就是电源两极间的电压 C.电动势公式 E= 中的 W 与电压 U= 中的 W 是一样的,都是静电力所做的功 D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量 解析电压和电动势单位虽然相同,但它们表征的物理意义不同,电压是表征静电力做功将电能 转化为其他形式能

2、的本领大小的物理量。而电动势则表征电源把其他形式的能转化为电能本 领大小的物理量。 故电压与电动势不是同一个物理量,所以 A、 B 错误,D 正确。 电动势公式 E= 中的 W 是非静电力做功而不是静电力做功,故 C 错误。 答案 D 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 = 时,电源效率最高 D.当满足 = 时,电源效率小于 50% 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

3、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 = 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。 答案 A 3. 如图所示的电路中,电压表都看作理想电表,电源内阻为 r。闭合开关 S,当把滑动变阻器 R3的滑 片 P 向 b 端移动时( ) A.电压表 V1的示数变大,电压表 V2的示数变小 B.电压表 V1的示数变小,电压表 V2的示数变大 C.电压表 V1示数变化量大于电压表 V2示数变化量 D.电压表 V1示数变化量小于电压表 V2示数变化量 - 2 - 解析当把滑动变阻器 R3的滑片 P 向 b 端移动时,滑动变阻器的有效阻值变大,外电

4、阻的阻值变 大,路端电压变大,电压表 V1的示数变大,因为总电流变小,所以内电压和 R1两端的电压都变 小,R2两端的电压变大,V2的示数变大,A、B 错误;电压表 V1的变化量除以总电流的变化量等于 内阻 r,电压表 V2的变化量除以总电流的变化量等于内阻 r+R1,C 错误,D 正确。 答案 D 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 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

5、 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。 答案 C 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 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

6、烙铁的 功率变大,A 正确,B、C、D 错误。 答案 A 6. 如图所示的电路中,电源电动势为 12 V,内阻为 2 ,四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关 S,下列说法正确的有( ) A.路端电压为 10 V B.电源的总功率为 10 W - 3 - C.a、b 间电压的大小为 15 V D.a、b 间用导线连接后,电路的总电流为 1 A 解析开关 S 闭合后,外电路的总电阻为 R=10 ,路端电压 U= R= 10 V=10 V,A 项正确;电 源的总功率 P= =12 W,B 项错误;由于两条支路的电流均为 I= A=0.5 A,因此 a、b 两点间 的电压为Uab=0.5(15-5)

7、V=5 V,C项错误;a、 b两点用导线连接后,外电阻R=2 =7.5 , 因此电路中的总电流 I= A1.26 A,D 项错误。 答案 A 7. 如图所示,电源的电动势 E=2 V,内阻 r=2 ,两个定值电阻均为 8 ,平行板电容器的电容 C=310-6 F,则( ) A.开关断开时两极板间的电压为 V B.开关断开时电容器所带电荷量为 410-6 C C.开关闭合时两极板间的电压为 V D.开关闭合时电容器所带电荷量为 410-6 C 解析电容器两极板间的电压等于R2两端的电压,开关S断开时,电路中的总电流为I= A=0.2 A,电容器的两极板间的电压为 U=IR2=0.28 V=1.6

8、 V,此时电容器所带电荷量为 Q=CU=310-61.6 C=4.810-6 C,故选项 A、 B 错误;开关闭合时两定值电阻并联,电容器两极板 间的电压等于路端电压,电路中的总电流 I= 外 A= A,电容器的两极板间的电压 U=IR外= 4 V= V,此时电容器所带的电荷量 Q=CU=310 -6 C=410 -6 C,故选项 C、D 正确。 答案 CD 8. 闭合电路的电源电动势为 E、内阻为 r,如图所示,闭合开关 S,当滑动变阻器的滑片 P 从右端滑 到左端时,下列说法中正确的是( ) A.小灯泡 L1、L3变亮,L2变暗 B.小灯泡 L3变暗,L1、L2变亮 - 4 - C.电压表

9、 V1示数变化量较小 D.电压表 V2示数变化量较小 解析当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端时,并联电路总电阻减小,总电流I增大,路端电压U 减小。 干路电流增大,则 L2变亮;与滑动变阻器串联的灯泡 L1电流增大,变亮;与滑动变阻器并联 的灯泡 L3电压 U3=U-U2,U 减小,U2增大,则 U3减小,L3变暗;U1减小,U2增大,而路端电压 U=U1+U2减小,所以 U1的变化量大于 U2的变化量,故选项 B、D 正确。 答案 BD 9. 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

10、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 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;当把定值电阻 R0看作电源内阻时,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。 答案 AC 10.仪器

11、中常用两个阻值不同的可变电阻来调节电路的电流,一个作粗调,一个作细调,这两个变 阻器可以按图甲串联起来或按图乙并联起来再接入电路。已知 R1阻值较大,R2阻值较小,则 ( ) A.图甲中 R1作粗调 B.图甲中 R1作细调 C.图乙中 R2作粗调 D.图乙中 R2作细调 解析在串联电路中,阻值越大,分电压越大,调节大电阻会使电路中的电流和电压分配产生很大 的影响,所以用来作粗调,而在并联电路中,通过大电阻的电流小,调节较大阻值电阻对电路中的 电流大小影响较小,属细调;故 A、C 正确,B、D 错误。 答案 AC 11. 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

12、态,b 点 =,则下列说 法中正确的是( ) - 5 - 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, 角增大,电源的总功率和输出功率都将增大 D.从 b 到 c 时, 角增大,电源的总功率和输出功率都将减小 解析在 b 点 = 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。 答案 AD 12. 如图所示的电路中,当滑动变阻器的触头向上滑动时,则( ) A.电源的总功率变小 B.电容器贮存的电荷量变小 C.电源内部消耗的功率变大 D.电阻 R 消耗的

13、电功率变小 解析由闭合电路欧姆定律可知,当滑动触头向上滑动时,R总变小,I总增大,U端减小,而 R1分压 U1 增大,所以电容器上的电压减小。电源总功率 P总=I总E 增大,A 错误;Q=CU 减小,B 正确;电源内 部消耗功率 P内= 总 r 增大,C 正确;电阻 R1消耗的功率增大,R 上消耗的功率无法确定,D 错误。 答案 BC 二、实验题(本题共 2 个小题,每题 6 分,共 12 分) 13. 某学生实验小组利用图甲所示电路, 测量多用电表内电池的电动势和电阻“1 k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有: 多用电表; 电压表:量程 5 V,内阻十几千欧; 滑动变阻器:最大阻值 5 k;

14、 导线若干。 回答下列问题: (1)将多用电表挡位调到电阻“1 k”挡,再将红表笔和黑表笔 ,调零点。 (2)将图甲中多用电表的红表笔和 (选填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。 (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图乙所示,这时电压表的示数如图 丙所示。多用电表和电压表的读数分别为 k 和 V。 - 6 - 解析(1)使用多用电表测电阻前,应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零。 (2)多用电表电流为“红进黑出”,图甲中外电路电流由 2 到 1,所以红表笔应连 1 端。 (3)多用电表挡位为“1 k”欧姆挡,指针指 15,则 R=15.01 k=15.0 k,由图丙知

15、电压表读 数为 3.60 V。 答案(1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 14.小明要测量一电源的电动势E和内阻r,实验器材有:一只DIS电流传感器(可视为理想电流表, 测得的电流用 I 表示),一只电阻箱(阻值用 R 表示),一只开关和导线若干。该同学设计了如图所 示的电路进行实验和采集数据。 (1)小明设计该实验的原理表达式是 (用 E、r、I、R 表示); (2)小明在闭合开关之前,应先将电阻箱阻值调至 (选填“最大值”“最小值”或“任意 值”),在实验过程中,将电阻箱调至如图所示位置,则此时电阻箱接入电路的阻值为 。 (3)小明根据实验采集到的数据作出如图所示的 -R 图像,

16、则由图像求得,该电源的电动势 E= V,内阻 r= (结果均保留两位有效数字)。 - 7 - 解析(1)在闭合电路中,E、I、R、r 几个量之间的关系是 E=I(R+r)。 (2)为了整个电路的安全,所以开始电流要小,即电阻箱电阻调到最大值;题图中电阻箱读数 为 25 。 (3)根据 E=I(R+r),推出 ,再结合 -R 图像可知,图线的斜率为 ,截距为 ,解得 E6.0 V(5.86.2 均可),r=2.4 (2.32.5 均可)。 答案(1)E=I(R+r) (2)最大值 25 (3)6.0(5.86.2 均可) 2.4(2.32.5 均可) 三、计算题(本题共 4 个小题,每题 10

17、分) 15. 如图所示的电路中,电源的电动势 E=12 V,内阻未知,R1=8 ,R2=1.5 ,L 为规格“3 V 3 W”的灯 泡,开关 S 断开时,灯泡恰好正常发光。(不考虑温度对灯泡电阻的影响)试求: (1)灯泡的额定电流和灯丝电阻; (2)电源的内阻; (3)开关 S 闭合时,灯泡实际消耗的功率。 解析(1)灯泡的额定电流 I0= A=1 A, 灯丝电阻 RL= =3 ; (2)断开 S 时,灯 L 正常发光,即 I1=I0,根据闭合电路欧姆定律 E=I0(R1+RL+r), 得 r= -(R1+RL)= - =1 ; (3)闭合 S 时,设外电路总电阻为 R外, R外= +R1=9

18、 干路电流为 I总= 外 =1.2 A 灯泡两端的电压 UL=I总 =1.2 V 灯泡实际消耗的功率 P= =0.48 W - 8 - 答案(1)1 A 3 (2)1 (3)0.48 W 16.额定电压为 220 V 电风扇的线圈电阻为 0.8 ,正常工作时电流为 5 A。问: (1)电风扇每秒产生的热量为多少? (2)每秒有多少焦耳的电能转化为机械能? (3)电风扇的效率是多少? 解析(1)电风扇每秒产生的热量为 Q=I2Rt=520.81 J=20 J (2)电风扇每秒转化的机械能为 E=UIt-I2Rt=22051 J-520.81 J=1 080 J (3)电风扇的效率为 = 机 总1

19、00%= - 100%= - 100%98% 答案(1)20 J (2)1 080 J (3)98% 17. 图中电源电动势 E=12 V,内电阻 r=0.5 。 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 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? 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=81210060 J=5.76105 J

20、(2)通过灯泡的电流 I1= =2 A 电流对灯泡所做的功 W1=Pt=1610060 J=9.6104 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=6810060 J=2.88105 J (3)灯丝产生的热量 Q1=W1=9.6104 J 电动机线圈产生的热量 Q2= Rt=360.56 000 J=1.08105 J 答案(1)5.76105 J (2)9.6104 J 2.88105 J (3)9.6104 J 1.08105 J 18.一只规格为“220 V 2 000 W”的电炉,求在正常工作时的电阻;若电网电压为200 V,求电炉的 实际功率;在 220 V 电压下,如果平均每天使用电炉 2 h,求此电炉一个月要消耗多少度电。(一个 月=30 天) 解析设电炉电阻为 R,由于 P= 得 R= =24.2 - 9 - 当电压为 U=200 V 时,电炉的实际功率为 P= W1 653 W 在 220 V 的电压下,一月耗用电能 W=Pt=2302 kW h=120 kW h=120 度。 答案 24.2 1 653 W 120 度