物理人教（2019）必修第三册第12章 电能 能量守恒定律 分层题（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 分层题含答案
人教（2019）必修第三册第12章 电能 能量守恒定律
一、选择题。
1、小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如表所示，则这些电器一天消耗的电能约为(　　)
电器 消耗功率/W 工作时间/h
电茶壶 2 000 1
空调 1 200 3
电视机 100 2
节能灯 16 4
路由器 9 24
A.6.1×103 W B．6.1×103 J
C．2.2×104 W D．2.2×107 J
2、（双选）如图所示电路中，电源内阻忽略不计。闭合开关，电压表示数为U，电流表示数为I；在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中(　　)
A．U先变大后变小 B．I先变小后变大
C．U与I比值先变大后变小 D．U变化量与I变化量比值等于R3
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，处理方法既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是(　　)
A．测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E和r
B．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值
C．测出多组I、U的数据，画出U I图象，再根据图象求出E、r
D．多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内电阻r
4、（双选）行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是(　　)
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
5、（多选）电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态，如图所示是电饭锅电路原理示意图，K是感温材料制造的开关。下列说法中正确的是(　　)
A．其中R2是供加热用的电阻丝
B．当开关K接通时电饭锅为加热状态，断开时为保温状态
C．要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1∶R2应为2∶1
D．要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1∶R2应为(－1)∶1
6、有两个灯泡L1、L2，额定电压均为6 V，额定功率分别为6 W、3 W，将它们接在电路中，下列说法正确的是(　　)
A．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
B．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为6 W
C．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
D．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W
7、（双选）如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列说法正确的是(　　)
A．电源的电动势为6.0 V B．电源的内阻为12 Ω
C．电源的短路电流为0.5 A D．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω
8、如图所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电池的电动势和内电阻的电路．电路中R1、R2为已知阻值的电阻．下列说法中正确的是(　　)
A．只有甲同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻
B．只有乙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻
C．只有丙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻
D．三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内电阻
9、下列对能量耗散理解正确的是(　　)
A．能量耗散说明能量在不断减少
B．能量耗散遵守能量守恒定律
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观自发过程具有方向性
10、如图所示是一实验电路图。在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是(　　)
A．路端电压变小 B．电流表的示数变大
C．电源内阻消耗的功率变小 D．电路的总电阻变大
11、有四盏电灯，按如图所示连接在电路中，L1和L2都标有“220 V　100 W”字样，L3和L4都标有“220 V　40 W”字样，电路接通后，亮度最暗的灯泡是(　　)
A．L1 B．L2 C．L3 D．L4
12、小华设计了如图所示的输液提示器，在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时(　　)
A．电压表示数减小，灯泡亮度变暗
B．电压表示数减小，灯泡亮度变亮
C．电压表示数增大，灯泡亮度变暗
D．电压表示数增大，灯泡亮度变亮
13、（多选）下列关于能量转化的说法，正确的是(　　)
A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用
B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的
C．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的
D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
14、在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r0,设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U，当R5的滑动触点向图中a端移动时，（　　）
A.I变大，U变小 B.I变大，U变大
C.I变小，U变大 D.I变小，U变小
15、在图所示的电路中，电源的电压为U，RO为半导体热敏电阻，r、R1、R2是普通电阻，设除热电阻外，其他均不受温度的影响，那么当环境温度升高后，关于各电表示数的说法中正确的是（ ）
A、 A增大，V1增大，V2增大
B、 A增大，V1减小，V2增大
C、 A减小，V1增大，V2增大
D、A增大，V1减小，V2减小
二、填空类题。
16、某同学在测定电源内阻的实验中，设计了如图所示的电路图。已知电源的电动势 E 为 3.0 V，当电阻箱 R 的读数为 5. 0 时，电压表的示数为 2.5V，则流过电源的电流 I 为 A，内阻 r 为 。（为理想电压表）
17、有一电动势约7 V的数码电池，无法从标签上看清其电动势等数据．现要更加准确地测量其电动势E和内阻r，实验室备有下列器材：
A．电流表(量程0.6 A，内阻为3 Ω)；
B．电压表(量程3 V，内阻为3 kΩ)；
C．电压表(量程30 V，内阻为30 kΩ)；
D．定值电阻R1＝500 Ω；
E．定值电阻R2＝5 000 Ω；
F．滑动变阻器(阻值范围0～30 Ω)；
G．开关及导线．
(1)该实验中电压表应选B，定值电阻应选 .(均填器材前的字母)．
(2)电路图如图甲所示，请将图乙的实物连线补充完整．
(3)若将滑动变阻器滑片滑到某一位置，读出此时电压表读数为U，电流表读数为I，则电源电动势和内阻间的关系式为E＝. 。
三、计算类解答题。
18、如图所示，是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表示数UV＝110 V。试求：
(1)通过电动机的电流；
(2)输入电动机的电功率；
(3)若电动机以v＝1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。(g取10 m/s2)
19、某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m＝3×103 kg.当它在水平路面上以v＝36 km/h的速度匀速行驶时，蓄电池的输出电流I＝50 A，输出电压U＝200 V。在此行驶状态下，该环保汽车能够将蓄电池输出功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机．(g取10 m/s2)
(1)求汽车所受阻力；
(2)若该环保汽车的驱动电机的内部结构如图所示，其中R1＝0.1 Ω，R2＝1 950 Ω，求电动机M的热功率。
20、如图所示，电路中电源内阻不计，水平放置的平行金属板A、B间的距离为d，金属板长为L.在两金属板左端正中间位置M，有一个小液滴以初速度v0水平向右射入两板间，已知小液滴的质量为m，带负电，电荷量为q.要使液滴从B板右侧边缘射出电场，电动势E是多大？重力加速度用g表示。
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 分层题含答案
人教（2019）必修第三册第12章 电能 能量守恒定律
一、选择题。
1、小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如表所示，则这些电器一天消耗的电能约为(　　)
电器 消耗功率/W 工作时间/h
电茶壶 2 000 1
空调 1 200 3
电视机 100 2
节能灯 16 4
路由器 9 24
A.6.1×103 W B．6.1×103 J
C．2.2×104 W D．2.2×107 J
【答案】D
2、（双选）如图所示电路中，电源内阻忽略不计。闭合开关，电压表示数为U，电流表示数为I；在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中(　　)
A．U先变大后变小 B．I先变小后变大
C．U与I比值先变大后变小 D．U变化量与I变化量比值等于R3
【答案】BC
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，处理方法既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是(　　)
A．测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E和r
B．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值
C．测出多组I、U的数据，画出U I图象，再根据图象求出E、r
D．多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内电阻r
【答案】C
4、（双选）行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是(　　)
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
【答案】AD
5、（多选）电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态，如图所示是电饭锅电路原理示意图，K是感温材料制造的开关。下列说法中正确的是(　　)
A．其中R2是供加热用的电阻丝
B．当开关K接通时电饭锅为加热状态，断开时为保温状态
C．要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1∶R2应为2∶1
D．要使R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1∶R2应为(－1)∶1
【答案】ABD　
6、有两个灯泡L1、L2，额定电压均为6 V，额定功率分别为6 W、3 W，将它们接在电路中，下列说法正确的是(　　)
A．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
B．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为6 W
C．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W
D．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W
【答案】C　
7、（双选）如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列说法正确的是(　　)
A．电源的电动势为6.0 V B．电源的内阻为12 Ω
C．电源的短路电流为0.5 A D．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω
【答案】AD　
8、如图所示，是甲、乙、丙三位同学设计的测量电池的电动势和内电阻的电路．电路中R1、R2为已知阻值的电阻．下列说法中正确的是(　　)
A．只有甲同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻
B．只有乙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻
C．只有丙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻
D．三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内电阻
【答案】D
9、下列对能量耗散理解正确的是(　　)
A．能量耗散说明能量在不断减少
B．能量耗散遵守能量守恒定律
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观自发过程具有方向性
【答案】BD
10、如图所示是一实验电路图。在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是(　　)
A．路端电压变小 B．电流表的示数变大
C．电源内阻消耗的功率变小 D．电路的总电阻变大
【答案】A　
11、有四盏电灯，按如图所示连接在电路中，L1和L2都标有“220 V　100 W”字样，L3和L4都标有“220 V　40 W”字样，电路接通后，亮度最暗的灯泡是(　　)
A．L1 B．L2 C．L3 D．L4
【答案】C　
12、小华设计了如图所示的输液提示器，在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时(　　)
A．电压表示数减小，灯泡亮度变暗
B．电压表示数减小，灯泡亮度变亮
C．电压表示数增大，灯泡亮度变暗
D．电压表示数增大，灯泡亮度变亮
【答案】B
13、（多选）下列关于能量转化的说法，正确的是(　　)
A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用
B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的
C．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的
D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
【答案】ABC
14、在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r0,设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U，当R5的滑动触点向图中a端移动时，（　　）
A.I变大，U变小 B.I变大，U变大
C.I变小，U变大 D.I变小，U变小
【答案】D
15、在图所示的电路中，电源的电压为U，RO为半导体热敏电阻，r、R1、R2是普通电阻，设除热电阻外，其他均不受温度的影响，那么当环境温度升高后，关于各电表示数的说法中正确的是（ ）
D、 A增大，V1增大，V2增大
E、 A增大，V1减小，V2增大
F、 A减小，V1增大，V2增大
D、A增大，V1减小，V2减小
【答案】B
二、填空类题。
16、某同学在测定电源内阻的实验中，设计了如图所示的电路图。已知电源的电动势 E 为 3.0 V，当电阻箱 R 的读数为 5. 0 时，电压表的示数为 2.5V，则流过电源的电流 I 为 A，内阻 r 为 。（为理想电压表）
【答案】0.5 1.0
17、有一电动势约7 V的数码电池，无法从标签上看清其电动势等数据．现要更加准确地测量其电动势E和内阻r，实验室备有下列器材：
A．电流表(量程0.6 A，内阻为3 Ω)；
B．电压表(量程3 V，内阻为3 kΩ)；
C．电压表(量程30 V，内阻为30 kΩ)；
D．定值电阻R1＝500 Ω；
E．定值电阻R2＝5 000 Ω；
F．滑动变阻器(阻值范围0～30 Ω)；
G．开关及导线．
(1)该实验中电压表应选B，定值电阻应选 .(均填器材前的字母)．
(2)电路图如图甲所示，请将图乙的实物连线补充完整．
(3)若将滑动变阻器滑片滑到某一位置，读出此时电压表读数为U，电流表读数为I，则电源电动势和内阻间的关系式为E＝. 。
【答案】（1）E （2）如图所示：
（3）U＋r
三、计算类解答题。
18、如图所示，是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表示数UV＝110 V。试求：
(1)通过电动机的电流；
(2)输入电动机的电功率；
(3)若电动机以v＝1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。(g取10 m/s2)
【答案】(1)5 A　(2)550 W　(3)53 kg
【解析】(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝U－UV＝(160－110)V＝50 V
流过电阻R的电流IR＝＝ A＝5 A
通过电动机的电流IM＝IR＝5 A。
(2)电动机的分压UM＝UV＝110 V
输入电动机的电功率P电＝IM·UM＝550 W。
(3)电动机的发热功率P热＝IM2r＝20 W
电动机输出的机械功率P机＝P电－P热＝530 W
又因P机＝mgv，所以m＝＝53 kg。
19、某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m＝3×103 kg.当它在水平路面上以v＝36 km/h的速度匀速行驶时，蓄电池的输出电流I＝50 A，输出电压U＝200 V。在此行驶状态下，该环保汽车能够将蓄电池输出功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机．(g取10 m/s2)
(1)求汽车所受阻力；
(2)若该环保汽车的驱动电机的内部结构如图所示，其中R1＝0.1 Ω，R2＝1 950 Ω，求电动机M的热功率。
【答案】(1)900 N　 (2)730.5 W
【解析】(1)蓄电池输出功率
P＝UI＝200×50 W＝104 W.
90%P＝Fv，
解得：汽车所受阻力F＝900 N。
(2)电动机M两端电压U′＝U－IR1＝195 V。
R2中电流I2＝U′/R2＝0.1 A，
电动机输入电流I′＝I－I2＝49.9 A。
电动机输入功率P＝U′I′＝9 730.5 W，
输出机械功率P机＝90%P＝9 000 W。
电动机M的热功率P热＝P－P机＝730.5 W。
20、如图所示，电路中电源内阻不计，水平放置的平行金属板A、B间的距离为d，金属板长为L.在两金属板左端正中间位置M，有一个小液滴以初速度v0水平向右射入两板间，已知小液滴的质量为m，带负电，电荷量为q.要使液滴从B板右侧边缘射出电场，电动势E是多大？重力加速度用g表示。
【答案】＋
【解析】由闭合电路欧姆定律得
I＝＝
两金属板间电压为UAB＝IR＝
由牛顿第二定律得q－mg＝ma
液滴在电场中做类平抛运动，有
L＝v0t，＝at2
由以上各式解得E＝＋。