物理人教（2019）必修第三册第12章 电能 能量守恒定律 过关作业（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 过关作业含答案
一、选择题。
1、在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路，当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和2.0V。重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　）
A．47W B．44W C．32W D．18W
2、电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是(　　)
A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变
B．因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大
C．因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压减小
D．若外电路断开，则路端电压为零
3、(多选)用如图甲所示的电路来测量电池的电动势和内阻,根据测得的数据作出了U-I图线如图乙所示,由图乙可知(　　)
A.电池电动势的测量值是1.40 V
B.电池内阻的测量值是1 Ω
C.外电路发生短路时的电流为0.40 A
D.电压表的示数为1.20 V时,电流表的示数I'=0.20 A
4、从能量的转化与守恒的角度理解，太阳能草坪节能灯(　　)
A．创造了电能
B．草坪节能灯白天储存太阳能，晚上再把太阳能释放
C．创造了太阳能
D．把太阳能转化成了电能，电能再转化为光能
5、如图所示，当滑动变阻器滑动触头向左移动时，灯泡A、B、C的亮度将（ ）
A.都变亮 B.都变暗
C.A、B变暗，C变亮 D.A、B变亮，C变暗
6、三峡水力发电站是我国最大的水利发电站，三峡水库水位落差约100m，水的流量约1.35×104m3/s，船只通航需要3500m3/s的流量，其余流量全部用来发电，水流冲击水轮机发电时，水流减少的机械能由20%转化为电能。按照以上数据估算，如果三峡电站全部用于城市生活用电，它可以满足约多少个百万人口城市生活用电。（设三口之家平均每家每月用电240度）(　　)
A．2个 B．6个 C．18个 D．90个
7、两个电源a、b的路端电压和电流的变化关系曲线如图所示，由图可知(　　)
A．电源a的内阻较小，电动势较大
B．电源a的内阻较大，电动势较大
C．电源b的内阻较大，电动势较小
D．电源b的内阻较大，电动势较大
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阻的电路图。电路中为已知阻值的电阻。下列说法正确的是( )
A.只有甲同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻
B.只有乙同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻
C.只有丙同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻
D.三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内阻
9、如图是城市照明中常使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是(　　)
A．光电池板是将电能转化为光能
B．照明灯是将内能转化为电能
C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
10、两只额定电压均为 110V 的灯泡 A 和 B，额定功率分别为 100W 和 40W，为了使它们接到 220V 电源上能正常发光，同时电路消耗的电功率最小，如图所示的四个电路中最合 理的是图（　　）
A． B．
C． D．
11、在如图所示的电路中，电阻R＝2.0 Ω，电源的电动势E＝3.0 V，内电阻r＝1.0 Ω。闭合开关S后，通过电阻R的电流为(　　 )
A．1.0 A　　B．1.5 A C．2.0 A D．6.0 A
12、图1是实验室的可拆卸铅蓄电池装置，图2是其示意图。利用铅与稀硫酸的化学反应，该装置可以将化学能转化为电能。图中M为电池正极（二氧化铅棒上端），N为电池负极（铅棒上端），分别为与正、负极非常靠近的探针（探针是为测量内电压而加入电池的，它们不参与化学反应）。用电压传感器（可看作理想电压表）测量各端间的电势差，数据如表。则下列说法正确的是（ ）
外电路断开时 1.51V 约为0 0.59V
在之间接入电阻时 1.47V -0.42V 0.63V
A.外电路接通时稀硫酸溶液中的电流方向向右
B.该电池的电动势约为0.59V
C.该电池的电动势约为1.51V
D.该电池的内阻约为
13、下列有关能量的描述正确的是(　　)
A．“又要马儿跑得快，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律
B．工作中的电风扇，消耗的电能大于输出的机械能，该过程能量不守恒
C．滑块在粗糙的水平面上减速滑行，最终停了下来，动能消失，能量不守恒
D．同时做自由落体运动的物体，质量越大，势能减少越快，机械能减少也越快
14、如今，智能音箱受到消费者的热爱。在无语音提醒下，待机功率为2W，正常工作时的功率为12W。假如一个智能音箱每天待机22h，工作2h，则一天消耗的电能为（　　）
A．2.48×105J B．1.584×104J
C．1.022×105J D．2.448×105J
15、有两个相同的电阻R，串联起来接在电动势为E的电源上，电路中的电流为I；将它们并联起来接在同一电源上，此时流过电源的电流为，则电源的内阻为(　　)
A．R B. C．4R D.
二、非选择题。
16、在图示的电路中，电压表的读数为，电流表的读数为，则待测电阻的测量值是________。如果考虑电压表的内阻对测量的影响，待测电阻中的电流比电流表读数要________一些。（填“大”或“小”）
17、（计算题）重庆一中，全国最美校园书屋称号。为了让师生在冬日享受阅读的芬芳，夜间需要在书屋里用电热器加热并用灯泡照明；白天只需要在书屋里用电热器加热，不需要用灯泡照明。小阳根据上述要求设计了一种加热照明装置，如图所示，电阻R1和R2是两个用来加热且阻值不变的电阻丝，灯L是标有“220V　160W”的照明灯泡，开关S1、S2是联动开关，通过绝缘手柄只能同时断开或者同时闭合。模仿“三联书店24h不打烊”，该装置从早晨9：00至17：00处于白天工作状态，连续正常工作8h，这段时间内电流表的示数为5.5A，电阻R1的电功率为P1，电阻R2的电功率为P2，电路的总电功率为P；该装置从17：00至第二天早晨9：00处于夜间工作状态，连续正常工作16h。已知：电源两端的电压U恒为220V，P1：P2=l：3。求：
(1)白天工作状态下电路的总电功率P；
(2)电阻R2的阻值；
(3)从早晨9：00到第二天早晨9：00的24h内，该加热照明装置共消耗电能多少千瓦时。
18、（计算类综合题）如图所示电路，已知R3＝4 Ω，闭合开关，电流表读数为0.75 A，电压表读数为2 V，经过一段时间，一个电阻被烧坏(断路)，此时电流表读数为0.8 A，电压表读数变为3.2 V，问：
(1)哪个电阻发生断路故障；
(2)R1的阻值是多少；
(3)能否求出电源电动势E和内阻r？如果能，求出结果；如果不能，说明理由．
19、（计算题）随着我国经济的发展，汽车数量迅猛增长，汽车排放的尾气造成的空气污染越来越严重。据有关资料统计，汽车尾气排放造成的空气污染目前已占整个污染源的一半以上。在这种情况下，目前研制开发的太阳能汽车具有更好的发展前景。如图是某研究所研制的太阳能汽车，它是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车。设太阳光照射到电池板上的辐射功率为7 kW。在晴朗的天气里，太阳能电池对着太阳时产生的电压为160 V，并对车上的电动机提供12 A的电流。
(1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大？
(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为180 N，则在1 min内这辆汽车行驶了多少米？
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 过关作业含答案
一、选择题。
1、在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路，当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和2.0V。重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　）
A．47W B．44W C．32W D．18W
【答案】C
2、电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是(　　)
A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变
B．因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大
C．因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压减小
D．若外电路断开，则路端电压为零
【答案】C　
3、(多选)用如图甲所示的电路来测量电池的电动势和内阻,根据测得的数据作出了U-I图线如图乙所示,由图乙可知(　　)
A.电池电动势的测量值是1.40 V
B.电池内阻的测量值是1 Ω
C.外电路发生短路时的电流为0.40 A
D.电压表的示数为1.20 V时,电流表的示数I'=0.20 A
【答案】ABD
4、从能量的转化与守恒的角度理解，太阳能草坪节能灯(　　)
A．创造了电能
B．草坪节能灯白天储存太阳能，晚上再把太阳能释放
C．创造了太阳能
D．把太阳能转化成了电能，电能再转化为光能
【答案】D　
5、如图所示，当滑动变阻器滑动触头向左移动时，灯泡A、B、C的亮度将（ ）
A.都变亮 B.都变暗
C.A、B变暗，C变亮 D.A、B变亮，C变暗
【答案】D
6、三峡水力发电站是我国最大的水利发电站，三峡水库水位落差约100m，水的流量约1.35×104m3/s，船只通航需要3500m3/s的流量，其余流量全部用来发电，水流冲击水轮机发电时，水流减少的机械能由20%转化为电能。按照以上数据估算，如果三峡电站全部用于城市生活用电，它可以满足约多少个百万人口城市生活用电。（设三口之家平均每家每月用电240度）(　　)
A．2个 B．6个 C．18个 D．90个
【答案】C
7、两个电源a、b的路端电压和电流的变化关系曲线如图所示，由图可知(　　)
A．电源a的内阻较小，电动势较大
B．电源a的内阻较大，电动势较大
C．电源b的内阻较大，电动势较小
D．电源b的内阻较大，电动势较大
【答案】B　
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阻的电路图。电路中为已知阻值的电阻。下列说法正确的是( )
A.只有甲同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻
B.只有乙同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻
C.只有丙同学设计的电路能测出电池的电动势和内阻
D.三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内阻
【答案】D
9、如图是城市照明中常使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是(　　)
A．光电池板是将电能转化为光能
B．照明灯是将内能转化为电能
C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
【答案】C　
10、两只额定电压均为 110V 的灯泡 A 和 B，额定功率分别为 100W 和 40W，为了使它们接到 220V 电源上能正常发光，同时电路消耗的电功率最小，如图所示的四个电路中最合 理的是图（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
11、在如图所示的电路中，电阻R＝2.0 Ω，电源的电动势E＝3.0 V，内电阻r＝1.0 Ω。闭合开关S后，通过电阻R的电流为(　　 )
A．1.0 A　　　　　　　　 B．1.5 A
C．2.0 A D．6.0 A
【答案】A　
12、图1是实验室的可拆卸铅蓄电池装置，图2是其示意图。利用铅与稀硫酸的化学反应，该装置可以将化学能转化为电能。图中M为电池正极（二氧化铅棒上端），N为电池负极（铅棒上端），分别为与正、负极非常靠近的探针（探针是为测量内电压而加入电池的，它们不参与化学反应）。用电压传感器（可看作理想电压表）测量各端间的电势差，数据如表。则下列说法正确的是（ ）
外电路断开时 1.51V 约为0 0.59V
在之间接入电阻时 1.47V -0.42V 0.63V
A.外电路接通时稀硫酸溶液中的电流方向向右
B.该电池的电动势约为0.59V
C.该电池的电动势约为1.51V
D.该电池的内阻约为
【答案】D
13、下列有关能量的描述正确的是(　　)
A．“又要马儿跑得快，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律
B．工作中的电风扇，消耗的电能大于输出的机械能，该过程能量不守恒
C．滑块在粗糙的水平面上减速滑行，最终停了下来，动能消失，能量不守恒
D．同时做自由落体运动的物体，质量越大，势能减少越快，机械能减少也越快
【答案】A　
14、如今，智能音箱受到消费者的热爱。在无语音提醒下，待机功率为2W，正常工作时的功率为12W。假如一个智能音箱每天待机22h，工作2h，则一天消耗的电能为（　　）
A．2.48×105J B．1.584×104J
C．1.022×105J D．2.448×105J
【答案】D
15、有两个相同的电阻R，串联起来接在电动势为E的电源上，电路中的电流为I；将它们并联起来接在同一电源上，此时流过电源的电流为，则电源的内阻为(　　)
A．R B. C．4R D.
【答案】C　
二、非选择题。
16、在图示的电路中，电压表的读数为，电流表的读数为，则待测电阻的测量值是________。如果考虑电压表的内阻对测量的影响，待测电阻中的电流比电流表读数要________一些。（填“大”或“小”）
【答案】5 小
17、（计算题）重庆一中，全国最美校园书屋称号。为了让师生在冬日享受阅读的芬芳，夜间需要在书屋里用电热器加热并用灯泡照明；白天只需要在书屋里用电热器加热，不需要用灯泡照明。小阳根据上述要求设计了一种加热照明装置，如图所示，电阻R1和R2是两个用来加热且阻值不变的电阻丝，灯L是标有“220V　160W”的照明灯泡，开关S1、S2是联动开关，通过绝缘手柄只能同时断开或者同时闭合。模仿“三联书店24h不打烊”，该装置从早晨9：00至17：00处于白天工作状态，连续正常工作8h，这段时间内电流表的示数为5.5A，电阻R1的电功率为P1，电阻R2的电功率为P2，电路的总电功率为P；该装置从17：00至第二天早晨9：00处于夜间工作状态，连续正常工作16h。已知：电源两端的电压U恒为220V，P1：P2=l：3。求：
(1)白天工作状态下电路的总电功率P；
(2)电阻R2的阻值；
(3)从早晨9：00到第二天早晨9：00的24h内，该加热照明装置共消耗电能多少千瓦时。
【答案】(1)1210W；(2)40Ω；(3)89.68kwh
【详解】由题知，开关S1、S2是联动开关，通过绝缘手柄只能同时断开或者同时闭合，当开关S1、S2同时断开时，电阻R1和R2串联，电路处于白天作状态，等效电路如图甲所示
当开关S1、S2同时闭合时，L与R1并联，电路处于夜间工作状态，等效电路如图乙所示
(1)当S1、S2均断开时，R1与R2串联，为白天工作状态,白天工作状态下电路的总电功率
P=UI=220×5.5W=1210W
(2)由串联电路特点和P=UI可知
且
解得，
则
(3)由W=Pt可得白天消耗电能
W白天=Pt1=1.21×8kwh=9.68kwh
当S1、S2均闭合时，R1与L并联，灯泡正常发光，则夜间工作状态
则
W总=W白天+W夜晚=(9.68+80)kWh=89.68kWh
18、（计算类综合题）如图所示电路，已知R3＝4 Ω，闭合开关，电流表读数为0.75 A，电压表读数为2 V，经过一段时间，一个电阻被烧坏(断路)，此时电流表读数为0.8 A，电压表读数变为3.2 V，问：
(1)哪个电阻发生断路故障；
(2)R1的阻值是多少；
(3)能否求出电源电动势E和内阻r？如果能，求出结果；如果不能，说明理由．
【答案】(1)R2　 (2)4 Ω　 (3)见解析
【解析】(1)由电压表和电流表示数都增大可以确定R2断路．
(2)R2断路后，电压表测量的是R1两端的电压，根据部分电路的欧姆定律得R1＝＝ Ω＝4 Ω.
(3)R2断路前，R3两端的电压为
U3＝IR1－U＝0.75×4 V－2 V＝1 V
I3＝＝0.25 A
R2断路前后，根据闭合电路欧姆定律得
E＝0.75×4 V＋(0.25 A＋0.75 A)·(R4＋r)
E＝3.2 V＋0.8 A·(R4＋r)
解得E＝4 V，R4＋r＝1 Ω
故只能求出电源电动势E，而不能求出内阻r。
19、（计算题）随着我国经济的发展，汽车数量迅猛增长，汽车排放的尾气造成的空气污染越来越严重。据有关资料统计，汽车尾气排放造成的空气污染目前已占整个污染源的一半以上。在这种情况下，目前研制开发的太阳能汽车具有更好的发展前景。如图是某研究所研制的太阳能汽车，它是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车。设太阳光照射到电池板上的辐射功率为7 kW。在晴朗的天气里，太阳能电池对着太阳时产生的电压为160 V，并对车上的电动机提供12 A的电流。
(1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大？
(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为180 N，则在1 min内这辆汽车行驶了多少米？
【答案】(1)1 920 W　 (2)480 m
【解析】(1)电动机消耗的电功率
P＝UI＝160 V×12 A＝1 920 W。
(2)由P＝得，W电＝Pt＝1 920 W×60 s＝115 200 J
由题意W机＝W电·η＝115 200 J×75%＝86 400 J
又由W＝Fs得，汽车行驶的距离
s＝＝ m＝480 m。