2022—2023学年物理人教（2019）必修第三册第12章 电能 能量守恒定律 同步优选题（含答案）

2022—2023学年物理人教（2019）必修第三册第12章 电能 能量守恒定律 同步优选题含答案
一、选择题。
1、有一个电风扇，标有“200 V　50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中正确的是(　　)
A．Q＝　　　　　B．Q＝Pt
C．Q＝2·Rt D．以上三种方法均正确
2、如图所示的电路中，电源的电动势和内阻一定，当可变电阻的阻值由2 Ω变为6 Ω时，电源的路端电压变为原来的1.5倍，则电源的内阻为(　　)
A．4 Ω B．8 Ω C．6 Ω D．2 Ω
3、下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据处理方法.其中既能减小偶然误差,又直观、简便的方法是( )
A.测出两组、的数据,代入方程组和,求出和
B.多测几组、的数据,求出几组、,最后分别求出其平均值
C.测出多组、的数据,画出图象,再根据图象求出、
D.多测几组、的数据,分别求出和的平均值,用电压表测出断路时的路端电压即为电动势,再用闭合电路欧姆定律求出电池内电阻
4、关于能源的利用和节能，下列说法正确的是(　　)
A．根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100%
B．由于能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源的意义不大
C．节约能源只要提高节能意识就行，与科学进步无关
D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉
5、如图所示，电源电动势E＝12 V，内阻r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流电动机内阻R0′＝1 Ω，当调节滑动变阻器R1为某值时可使甲电路输出功率最大，调节R2为某值时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0＝2 W)，则R1和R2的值分别为(　　)
A．2 Ω，2 Ω B．2 Ω，1.5 Ω C．1.5 Ω，1.5 Ω D．1.5 Ω，2 Ω
6、功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2个60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年能节省的电能最接近(　　)
A．5×108 kW·h B．5×1010 kW·h
C．5×1012 kW·h D．5×1013 kW·h
7、某电源的路端电压与电流的关系图线如图所示。用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V。则该电路可能为(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　D
8、如图所示的测定电池的电动势和内阻的实物连线图中,有一根线的连接是错误的,这根错误的线是( )
A.a B.b C.c D.d
9、如图所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m。在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，先拿去盖板，液体开始运动。由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为 (　　)
A．mgh　　B．mgh C．mgh D．mgh
10、在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生的热量之比Q1∶Q2为(　　)
A．1∶1 B．2∶1 C．4∶1 D．8∶1
11、如图所示，电源电动势为E，内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点移动时，电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是(　　)
A．U1变大，U2变小 B．U1变大，U2变大
C．U1变小，U2变小 D．U1变小，U2变大
12、如图所示是利用电压表和电流表测定a、b两节电池的电动势和内阻实验时作出的U I图线，由图线可知(　　)
A．Ea＞Eb，ra＞rb B．Ea＞Eb，ra＜rb
C．Ea＜Eb，ra＞rb D．Ea＜Eb，ra＜rb
13、水平地面上平放着一根长为L、质量为M的匀质棒，把它的一端匀速抬高H(H L)，假设用手直接作用于棒端抬高时手做功W1，用一根弹簧钩住棒端抬至同样高度时手做功W2，则 (　　)
A．W1＝W2 B．W1＞W2
C．W1＜W2 D．不确定W1与W2之间的关系
14、小芳家正在使用的电器有电灯、洗衣机、电冰箱，小芳从家里的总电能表中测得在时间t内消耗的电能为W。设小芳家的供电电压为U，总电流为I，上述电器的总电阻为R，总功率为P。下列关系式正确的是(　　)
A．P＝ B．W＝I2Rt C．I＝ D．P＝
二、填空类题。
15、在“测定电池的电动势和内阻”的实验中,某科学探究性小组的同学设计了如图甲所示的电路进行实验,并且记录了实验中一系列电流表读数I及与之对应的电阻箱阻值R,该小组同学通过巧妙设置横轴和纵轴,描绘出如图乙所示的图线,则在图乙中纵轴应表示　　　　;若该图线的斜率为k,横轴上的截距为m,则电动势的测量值E测=　　　　,内阻的测量值r测=　　　　;若电流表有一定未知内阻,则电动势的测量值E测　　　　(选填“>”“=”或“<”)真实值E真,内阻的测量值r测　　　　(选填“>”“=”或“<”)真实值r真。
16、某兴趣小组的同学用一个光伏电池(俗称太阳能电池)在正常光照环境下给标有“U”的小灯泡供电，发现灯泡并不发光，检查灯泡、线路均没有故障．甲、乙同学对此现象的原因进行了猜想与分析后，均认为电池内阻可能太大．为了验证猜想，甲同学用欧姆表直接连接在电池的两极，欧姆表的示数为30 Ω；乙同学则先将灵敏电流表(内阻可忽略)直接连接在电池的两极，测得电流为0.74 mA，后将电压表(内阻约为50 kΩ)单独连接电池的两极，测得电压为1.48 V，解得r＝＝ Ω＝2×103 Ω.
(1)根据甲、乙两同学的测量所得数值判断，此光伏电池的内阻Rg大小应A．
A．略大于2 kΩ　　　B．等于2 kΩ C．略小于2 kΩ
D．略大于30 Ω E．略小于30 Ω
(2)若你是兴趣小组中的一员，为测定光伏电池的电动势和内阻，在上述甲、乙两同学测量结果的基础上，请设计一个合理且具备操作性的实验电路图。提供的实验器材有：
电流表A1(量程0～0.6 A，内阻r1＝1 Ω)；
电流表A2(量程0～1 mA，内阻r2＝100 Ω)；
电阻箱R1(0～99.99 Ω)；
电阻箱R2(0～9 999 Ω)；
导线若干、开关．
请在虚线框中画出测量光伏电池的电动势和内阻的实验电路图(所选用的器材请在图中用对应的符号标出)。
(3)多次改变电阻箱的阻值R，测出相应的电流表读数I.根据实验测得的数据描点，绘出的 R图象是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝ ，内阻r＝ (用题中所给字母表示)。
三、计算类解答题。
17、如图所示的电路中，电流表均为理想电流表，电阻R1＝40 Ω，闭合开关后，电流表A1的示数为0.2 A，电流表A的示数为0.3 A。试求：
(1)R1的电功率；
(2)R2的阻值及在1 min内R2消耗的电能。
18、如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表．当电阻箱读数为R1＝2 Ω时，电压表读数为U1＝4 V；当电阻箱读数为R2＝5 Ω时，电压表读数为U2＝5 V。求：
(1)电源的电动势E和内阻r；
(2)当电阻箱R的读数为多少时，电源的输出功率最大？最大输出功率为多少？
19、(1)晓阳同学家每天大约需要100 kg热水,用这种热水器将这些水从25 ℃加热到45 ℃需要多长时间 [水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)与效率为80%的电热水器相比,晓阳同学家每天节约多少电能
2022—2023学年物理人教（2019）必修第三册第12章 电能 能量守恒定律 同步优选题含答案
一、选择题。
1、有一个电风扇，标有“200 V　50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中正确的是(　　)
A．Q＝　　　　　B．Q＝Pt
C．Q＝2·Rt D．以上三种方法均正确
【答案】C　
2、如图所示的电路中，电源的电动势和内阻一定，当可变电阻的阻值由2 Ω变为6 Ω时，电源的路端电压变为原来的1.5倍，则电源的内阻为(　　)
A．4 Ω B．8 Ω C．6 Ω D．2 Ω
【答案】D 　
3、下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据处理方法.其中既能减小偶然误差,又直观、简便的方法是( )
A.测出两组、的数据,代入方程组和,求出和
B.多测几组、的数据,求出几组、,最后分别求出其平均值
C.测出多组、的数据,画出图象,再根据图象求出、
D.多测几组、的数据,分别求出和的平均值,用电压表测出断路时的路端电压即为电动势,再用闭合电路欧姆定律求出电池内电阻
【答案】C
4、关于能源的利用和节能，下列说法正确的是(　　)
A．根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100%
B．由于能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源的意义不大
C．节约能源只要提高节能意识就行，与科学进步无关
D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉
【答案】D
5、如图所示，电源电动势E＝12 V，内阻r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流电动机内阻R0′＝1 Ω，当调节滑动变阻器R1为某值时可使甲电路输出功率最大，调节R2为某值时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0＝2 W)，则R1和R2的值分别为(　　)
A．2 Ω，2 Ω B．2 Ω，1.5 Ω C．1.5 Ω，1.5 Ω D．1.5 Ω，2 Ω
【答案】B　
6、功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2个60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年能节省的电能最接近(　　)
A．5×108 kW·h B．5×1010 kW·h
C．5×1012 kW·h D．5×1013 kW·h
【答案】B　
7、某电源的路端电压与电流的关系图线如图所示。用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V。则该电路可能为(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　D
【答案】B　
8、如图所示的测定电池的电动势和内阻的实物连线图中,有一根线的连接是错误的,这根错误的线是( )
A.a B.b C.c D.d
【答案】C
9、如图所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m。在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，先拿去盖板，液体开始运动。由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为 (　　)
A．mgh　　B．mgh C．mgh D．mgh
【答案】A
10、在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生的热量之比Q1∶Q2为(　　)
A．1∶1 B．2∶1 C．4∶1 D．8∶1
【答案】D　
11、如图所示，电源电动势为E，内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点移动时，电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是(　　)
A．U1变大，U2变小 B．U1变大，U2变大
C．U1变小，U2变小 D．U1变小，U2变大
【答案】A　
12、如图所示是利用电压表和电流表测定a、b两节电池的电动势和内阻实验时作出的U I图线，由图线可知(　　)
A．Ea＞Eb，ra＞rb B．Ea＞Eb，ra＜rb
C．Ea＜Eb，ra＞rb D．Ea＜Eb，ra＜rb
【答案】A
13、水平地面上平放着一根长为L、质量为M的匀质棒，把它的一端匀速抬高H(H L)，假设用手直接作用于棒端抬高时手做功W1，用一根弹簧钩住棒端抬至同样高度时手做功W2，则 (　　)
A．W1＝W2 B．W1＞W2
C．W1＜W2 D．不确定W1与W2之间的关系
【答案】C
14、小芳家正在使用的电器有电灯、洗衣机、电冰箱，小芳从家里的总电能表中测得在时间t内消耗的电能为W。设小芳家的供电电压为U，总电流为I，上述电器的总电阻为R，总功率为P。下列关系式正确的是(　　)
A．P＝ B．W＝I2Rt C．I＝ D．P＝
【答案】D　
二、填空类题。
15、在“测定电池的电动势和内阻”的实验中,某科学探究性小组的同学设计了如图甲所示的电路进行实验,并且记录了实验中一系列电流表读数I及与之对应的电阻箱阻值R,该小组同学通过巧妙设置横轴和纵轴,描绘出如图乙所示的图线,则在图乙中纵轴应表示　　　　;若该图线的斜率为k,横轴上的截距为m,则电动势的测量值E测=　　　　,内阻的测量值r测=　　　　;若电流表有一定未知内阻,则电动势的测量值E测　　　　(选填“>”“=”或“<”)真实值E真,内阻的测量值r测　　　　(选填“>”“=”或“<”)真实值r真。
【答案】R　k　km　=　>
16、某兴趣小组的同学用一个光伏电池(俗称太阳能电池)在正常光照环境下给标有“U”的小灯泡供电，发现灯泡并不发光，检查灯泡、线路均没有故障．甲、乙同学对此现象的原因进行了猜想与分析后，均认为电池内阻可能太大．为了验证猜想，甲同学用欧姆表直接连接在电池的两极，欧姆表的示数为30 Ω；乙同学则先将灵敏电流表(内阻可忽略)直接连接在电池的两极，测得电流为0.74 mA，后将电压表(内阻约为50 kΩ)单独连接电池的两极，测得电压为1.48 V，解得r＝＝ Ω＝2×103 Ω.
(1)根据甲、乙两同学的测量所得数值判断，此光伏电池的内阻Rg大小应A．
A．略大于2 kΩ　　　B．等于2 kΩ C．略小于2 kΩ
D．略大于30 Ω E．略小于30 Ω
(2)若你是兴趣小组中的一员，为测定光伏电池的电动势和内阻，在上述甲、乙两同学测量结果的基础上，请设计一个合理且具备操作性的实验电路图。提供的实验器材有：
电流表A1(量程0～0.6 A，内阻r1＝1 Ω)；
电流表A2(量程0～1 mA，内阻r2＝100 Ω)；
电阻箱R1(0～99.99 Ω)；
电阻箱R2(0～9 999 Ω)；
导线若干、开关．
请在虚线框中画出测量光伏电池的电动势和内阻的实验电路图(所选用的器材请在图中用对应的符号标出)。
(3)多次改变电阻箱的阻值R，测出相应的电流表读数I.根据实验测得的数据描点，绘出的 R图象是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝ ，内阻r＝ (用题中所给字母表示)。
【答案】（1）A （2）如图所示：
（3）电动势E＝，内阻r＝－r2
三、计算类解答题。
17、如图所示的电路中，电流表均为理想电流表，电阻R1＝40 Ω，闭合开关后，电流表A1的示数为0.2 A，电流表A的示数为0.3 A。试求：
(1)R1的电功率；
(2)R2的阻值及在1 min内R2消耗的电能。
【答案】(1)1.6 W　(2)80 Ω　48 J
【解析】(1)R1的电功率P1＝I12R1＝1.6 W。
(2)由电路图可知，R2两端的电压U2＝I1R1＝8 V，
通过R2的电流为I2＝0.3 A－0.2 A＝0.1 A，
因此R2的阻值为R2＝＝ Ω＝80 Ω，
在1 min内R2消耗的电能Q＝W＝U2I2t＝8×0.1×60 J＝48 J。
18、如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表．当电阻箱读数为R1＝2 Ω时，电压表读数为U1＝4 V；当电阻箱读数为R2＝5 Ω时，电压表读数为U2＝5 V。求：
(1)电源的电动势E和内阻r；
(2)当电阻箱R的读数为多少时，电源的输出功率最大？最大输出功率为多少？
【答案】(1)6 V　1 Ω　 (2)1 Ω　9 W
【解析】(1)由闭合电路欧姆定律有E＝U1＋r，E＝U2＋r
即E＝4＋2r，E＝5＋r　解得E＝6 V，r＝1 Ω.
(2)电源的输出功率为P出＝R＝＝
由数学知识可知，当R＝r＝1 Ω时，电源的输出功率最大，最大输出功率为P出＝＝9 W。
19、(1)晓阳同学家每天大约需要100 kg热水,用这种热水器将这些水从25 ℃加热到45 ℃需要多长时间 [水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)与效率为80%的电热水器相比,晓阳同学家每天节约多少电能
【答案】(1)3.9 h　 (2)2.9 kW·h
【解析】(1)设T为光照时间,k=1.0×103 J/(s·m2),
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103×100×20 J=8.4×106 J,
太阳能热水器传给水的热量Q放=kSTη,因为Q吸=Q放,
所以T= s=1.4×104 s≈3.9 h。
(2)由Q电=Q吸=Wη1得：
W= J=1.05×107 J≈2.9 kW·h。