第十二章电能能量守恒定律综合训练（word版含答案）

第十二章电能能量守恒定律
一、选择题（共15题）
1．有两只小灯泡L1（6V，3W）、L2（6V，6W），伏安特性曲线如图甲所示，连接到如图乙所示的电路中，其电源电动势为9V，当闭合开关S和S1后，两只灯泡均能正常发光，则（　　）
A．L1的伏安特性曲线对应的是A线
B．电源内阻为2Ω
C．电源的电功率为9W
D．若断开开关S1，则L2将变暗
2．锂电池能量密度高、绿色环保。现用充电宝为一手机锂电池（图甲）充电，等效电路如图乙所示，充电宝的输出电压为，输出电流为，该锂电池的内阻为，则（　　）
A．充电宝输出的电功率为 B．电能转化为化学能的功率为
C．锂电池产生的热功率为 D．锂电池产生的热功率为
3．如图所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置。R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表（由电流表改装而成）指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属滑片上移时（　　）
A．电路中的电流减小，油箱油面降低
B．电路中的电流减小，油箱油面升高
C．电路中的电流增大，油箱油面降低
D．电路中的电流增大，油箱油面升高
4．图示为一未知电路，现测得两个端点a、b之间的电阻为R，若在a、b之间加上电压U，测得通过电路的电流为I，则该未知电路的电功率一定是为（ ）
A．I2R B． C．UI D．UI-I2R
5．标有“”的甲灯和“”的乙灯，并联接在的电源上（假设灯丝的电阻不变），下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两灯消耗的电能之比是 B．甲、乙两灯的电压之比是
C．通过甲、乙两灯的电流之比是 D．甲、乙两灯的实际电功率之比是
6．下列说法，正确的是（ ）
A．电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，其导电性能越差
B．各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而减小
C．电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动势就越大
D．电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移送到正极时非静电力所做的功
7．有一电池，外电路断开时的路端电压为3.0V，外电路接上阻值为8.0Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V，则可以确定电池的电动势E和内电阻r为（ ）
A．E=2.4V ,r=1.0
B．E=3.0V,r=2.0
C．E=2.4V, r=1.0
D．E=3.0V ,r=1.0
8．如图所示，当R1的触头向右移动时，电压表V1和电压表V2的示数的变化量分别为△U1和△U2（均取绝对值）；则△U1和△U2的大小关系为：（ ）
A．△U1＞△U2 B．△U1=△U2
C．△U1＜△U2 D．条件不足，无法确定△U1和△U2的大小关系
9．某同学在测量电阻实验时，按图所示连接好实验电路。闭合开关后发现：电流表示数很小、电压表示数接近于电源电压，移动滑动变阻器滑片时两电表示数几乎不变化，电表及其量程的选择均无问题。请你分析造成上述结果的原因可能是（　　）
A．电流表断路
B．滑动变阻器滑片接触不良
C．开关接触部位由于氧化，使得接触电阻太大
D．待测电阻和接线柱接触位置由于氧化，使得接触电阻很大
10．如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随电流的变化的特性图线，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7:11
B．电源1与电源2的电动势之比是1:2
C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1:2
D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1:2
11．在图所示的电路中，已知电源的电动势E = 3.0 V，内电阻r = 1.0Ω，电阻R = 2.0Ω．闭合开关S后，电路中的电流等于（ ）
A．1.0 A B．0.75 A C．0.50 A D．0.25 A
12．电动机线圈的电阻为R，电动机正常工作时，两端电压为U，通过电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是( )
①电动机消耗的电能为UIt
②电动机消耗的电能为I2Rt
③电动机线圈产生的电热为I2Rt
④电动机线圈产生的电热为U2t/R
A．①② B．②③ C．②④ D．①③
13．如图所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是
A．电源的电动势为50V
B．电源的内阻为
C．电流为2A时，外电路的电阻为25Ω
D．输出功率为120W时，输出电压是30V
14．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的伏安特性曲线。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3V，内阻为0.5Ω
B．电阻R的阻值为1Ω
C．电源的输出功率为2W
D．电源的效率为66.7%
15．在图中，电源的电动势为E，内电阻为r，两电表均可看做是理想电表。闭合开关，在滑动变阻器滑片向左滑动的过程中（　　）
A．小灯泡L1变暗 B．小灯泡L2变暗
C．电流表读数变小 D．电压表读数变小
二、填空题
16．如图所示为“风光互补路灯”系统，它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆有时将同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用．为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90％左右即停止，放电余留20％左右即停止电能输出．下表为某型号风光互补路灯系统配置方案：
风力发电机 太阳能电池组件 其他元件
最小启动风速 1.0m/s 太阳能 电池 36W 蓄电池 500Ah-12V
最小充电风速 2.0m/s
最大限制风速 12.0m/s 太阳能 转化效率 15% 大功率 LED路灯 80W-12V
最大输出功率 400W
如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240W/m2，要想使太阳能电池的最大输出功率达到36W，太阳能电池板的面积至少要______________m2． 当风速为6m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W，在这种情况下，将蓄电池的电能由20%充至90%所需时间为______________h；
17．右图电路中，滑动变阻器的滑片向上移动过程中，A、B两个小灯泡的亮度变化情况是A灯___________，B灯___________。（填“变亮”、“ 变暗”、“ 不变”）
18．某电阻两端电压为16V，在30s内通过电阻横截面的电荷量为48C，电路中的电流为_________，此电阻阻值为________；30s内有____________个电子通过它的横截面，产生的电热为__________ 。
19．如图甲所示电路图中，R是滑动变阻器，电键闭合后，将滑片从A端滑到B端，电源的输出功率和电流表读数作出的图象如图乙所示，则该电源的电动势为__V，滑动变阻器总阻值为__Ω。
三、综合题
20．小李新买了一个电热水壶，其铭牌上的电气参数如表中所示，问：
（1）该电热水壶正常工作时的电压U是多少？正常工作时的电流I是多少？（结果保留一位小数）
（2）若该电热水壶正常工作烧开一壶水用时t=300s，需消耗的电能W是多少？
21．一台电动机的内阻为1Ω，接到120V的电源上．当电动机工作时，电流为10A．问：
(1)电动机输入功率是多少？
(2)电动机发热功率是多少？
(3)输出的机械功率是多少？
22．如图所示，内壁光滑、内径很小的圆弧管固定在竖直平面内，圆弧的半径r为0.2m，在圆心O处固定一个电荷量为﹣1.0×10﹣9C的点电荷．质量为0.06kg、略小于圆管截面的带电小球，从与O点等高的A点沿圆管内由静止运动到最低点B，到达B点小球刚好与圆弧没有作用力，然后从B点进入板距d=0.08m的两平行板电容器后刚好能在水平方向上做匀速直线运动，且此时电路中的电动机刚好能正常工作．已知电源的电动势为12V，内阻为1Ω，定值电阻R的阻值为6Ω，电动机的内阻为0.5Ω．求（取g=10m/s2，静电力常量k=9.0×109N m2/C2）
（1）小球到达B点时的速度；
（2）小球所带的电荷量；
（3）电动机的机械功率．
23．如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W．
（1）要送冷风，选择开关应放在哪个位置；要送热风，选择开关应放在哪个位置．（填“A”、“B”或“C”）
（2）若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电1min电流所做的功是多少？
（3）若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560W，则电热丝R的阻值应为多大？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．当闭合开关S和S1后，两只灯泡均能正常发光，由电功率公式可得
由图可知，L1的伏安特性曲线对应的是B线，A错误；
B．由闭合电路欧姆定律可得
解得
B正确；
C．电源的电功率为
C错误；
D．若断开开关S1，电路中只有灯泡L2，此时电路中总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得
灯泡L2两端的电压增大，由图可知通过L2的电流会增大，灯泡L2将变亮，D错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．充电宝输出的电功率为，选项A错误；
B．电能转化为化学能的功率为，选项B正确；
CD．锂电池产生的热功率为
选项CD错误；
故选B。
3．A
【详解】
当滑动变阻器的金属滑片上移时，油箱油面降低，R接入电路的有效电阻变大，则回路的总电阻变大，由欧姆定律知，电路中的电流减小，故A正确BCD错误，
故选A。
4．C
【详解】
ABC. 无论是黑箱中是一个纯电阻元件，还是非纯电阻元件，都能用P=UI求电功率，当黑箱中是一个纯电阻元件时，电功率可以用I2R和求解，若是非纯电阻元件，欧姆定律不成立，没有这两个公式．故AB错误C正确．
D. P=UI-I2R可以求其他的功率，不能用来求电功率，故D错误．
5．D
【详解】
A．根据
可得甲、乙灯的电阻分别为
甲、乙两灯并联，由
可得
W甲：W乙=R乙：R甲=12Ω：12Ω=1：1
故A错误；
B．当两只灯泡并联在U=6V电源两端时
U甲实=U乙实=U=6V
甲、乙两灯的电压之比是1：1，故B错误；
C．根据
因为电阻相等，所以两灯电流之比为
I甲：I乙=1：1
故C错误；
D．根据
两灯电压相等，电阻相等，所以甲、乙两灯的实际电功率之比是1:1，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．电阻率是描述材料导线性能好坏的物理量，电阻率越大，材料的导线性能越差，电阻率越小，材料的导电能力越强，故A与题意不符；
B．金属的电阻率一般随温度的升高而变大；半导体材料的电阻率一般随温度的升高而变小；一些合金材料的电阻率不随温度的变化而变化，故B与题意不符；
C．电动势由电源本身决定，当内电压和外电压变化时，电源电动势保持不变，故C与题意不符；
D．电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移送到正极时非静电力所做的功，故D与题意相符．
7．B
【详解】
根据题意可知：外电路断开时的路端电压为3.0V，所以电源电动势为3V，外电路接上阻值为8.0Ω的负载电阻后根据串联分压原理可知电源的内阻为，故选B．
8．A
【详解】
根据欧姆定律可知，对定值电阻有：，回路电流相同，所以，，所以，A正确BCD错误．
9．D
【详解】
AB．电流表断路或者滑动变阻器滑片接触不良，都会造成整个电路是断路情况，即电表示数为零，AB错误；
C．开关接触部位由于氧化，使得接触电阻太大，则电路电阻过大，电流很小，流过被测电阻的电流也很小，所以其两端电压很小，不会几乎等于电源电压，C错误；
D．待测电阻和接线柱接触位置由于氧化，使得接触电阻很大，相当于当被测电阻太大，远大于和其串联的其他仪器的电阻，所以电路电流很小，其分压接近电源电压，D正确。
故选D。
10．C
【详解】
A.U-I图象的斜率的绝对值表示内电阻，根据电源U-I图线
，
则
故A错误
B.U-I图象的纵轴截距表示电动势，故E1=E2=10V，所以电源1与电源2的电动势之比为1：1，故B错误；
CD.灯泡伏安特性曲线与电源的路端电压随电流的变化的特性图线的交点即为灯泡与电源连接时的工作状态，则则连接电源I时，U1=3V，I1=5A，所以
P1=U1I1=15W
；
连接电源II时，U2=5V，I2=6A，所以
P2=U2I2=30W
所以
P1:P2=1:2，R1:R2=18:25
故C正确，D错误．
11．A
【详解】
根据闭合回路欧姆定律可得当S闭合时，电路中的电流为
A正确。
12．D
【详解】
电动机线圈电阻是非线性电阻，电能一部分转化为机械能，一部分变为内能，电能公式适用于一切电路电能的计算，所以电动机消耗的电能为UIt，①正确；而公式只适用于纯电阻电路电能的计算，故②错误；焦耳定律适用于一切电阻电热的计算，所以电动机线圈产生的电热为，③正确；而公式，只适用于纯电阻电路电热计算，④错误，故D正确．
13．AD
【详解】
A. 根据闭合电路的欧姆定律，电压的输出电压：
U=E-Ir
对照U-I图象，当I=0时，
U=E=50V
故A正确；
B. U-I图象斜率的绝对值表示内电阻，故：
故B错误．
C. 电流为2A时，根据
可知，外电路的电阻为20 ，故C错误．
D. 输出功率为120W时，对照P-I图象，电流为6A，再对照U-I图象，输出电压为30V，故D正确；
14．ABD
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律得
U＝E－Ir
当I＝0时
U＝E
读出电源的电动势
E＝3V
内阻等于图线的斜率绝对值的大小，则
r＝＝0.5Ω
故A正确；
B．电阻
R＝＝1Ω
故B正确；
C．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时的工作状态，由图读出电压
U＝2V
电流
I＝2A
则电源的输出功率为
P出＝UI＝4W
故C错误；
D．电源的效率
η＝＝＝66.7%
故D正确。
故选ABD。
15．AD
【详解】
将滑动变阻器的触片向左滑动时，变阻器接入电路的电阻变小，变阻器与灯泡L1并联的电阻变小，外电路总电阻减小，路端电压减小，电压表V的读数变小，由闭合电路欧姆定律可知，流过电源的电流增大，故电流表A的读数变大，灯泡L2变亮，灯泡L1的电压
减小，灯泡L1变暗
故选AD。
16． 1 84
【详解】
电池板面积：
蓄电池的容量：；
需要的时间：
17． 变暗 变亮
【详解】
滑动变阻器的滑片向上移动过程中，电阻变大，则总电阻变大，总电流减小，即A灯电流减小，即A灯变暗；A灯两端电压值减小，则由UB=U-UA可知B灯两端电压变大，即B灯变亮；
18． 1.6A 10Ω 3×1020 768J
【详解】
由题意可得
，
则由电流的定义式可得，电路中的电流为
某电阻两端电压为
根据部分电路欧姆定律可得，此电阻为
已知电子的电荷量为
则30s内通过截面的电子数量为
根据电热的表达式可得
19． 16 224
【详解】
当电源的内外电阻相等时，电源的输出功率最大，最大的输出功率
Pm=I2R=r=
由图知，Pm=8W，即有：
8=
由图看出：P=0时，I=2A，有：
E=Ir=2r
联立解得：
E=16V，r=8Ω
当滑片滑至AB的中点时电路中电阻最大，电流最小，设变阻器总电阻为R，则有：
0.25=
解得滑动变阻器总阻值为
R=224Ω
20．(1)220V，6.8A；(2)
【详解】
(1)由表中数据可知，电热水壶的电压为220V，功率为1500W，则由
P=UI
可知，电流
(2)烧开一壶水需要的电能
21．(1)1200w(2)100w(3)1100w
【详解】
(1)电动机的输入功率P电=UI=120×10W=1200W；
(2)电动机的发热功率P热=I2r=102×1W=100W；
(3)输出的机械功率P机=P电 P热=1200W 100W=1100W
22．（1） 2m/s；（2）q=8×10﹣3C；（3）4.5W
【详解】
(1)由机械能守恒得
①
解得，=2m/s ②
(2)到达B点恰好作用力为0,由牛顿第二定律得
③
解得＝8×10-3C ④
(3)设电容器两端电压为U，由二力平衡得
⑤
由欧姆定律得
⑥
所以，电动机两端电压，
⑦
⑧
联立解得，⑨
23．（1）B、A．（2）7200J．（3）110Ω
【详解】
（1）送冷风时，只有电动机工作，送热风时电动机和电热丝都工作．故是B、A．
（2）电流做的功
W=P1t=120W×60s=7200J
（3）电热丝发热功率为
P2=560W-120W=440W
电热丝的电阻R由得
答案第1页，共2页