人教版新教材必修三 第十二章 电能 能量守恒定律 测试（含答案）

人教版新教材必修三第十二章测试（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 如图所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压、输出电流可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为，则时间内( )
A. 充电宝输出的电功率为 B. 手机电池产生的焦耳热为
C. 手机电池产生的焦耳热为 D. 手机电池储存的化学能为
2. 如图所示，电动机的内阻是，电阻，直流电压，理想电压表示数，以下判断错误的是( )
A. 电动机通过的电流为
B. 电动机消耗的电功率为
C. 电动机输出的机械功率为
D. 电动机工作所产生的热量为
3. 如图所示，电源电动势为、内阻为，、、为定值电阻阻值均大于电源内阻，电压表和电流表可视为理想电表．开关闭合时，一带电油滴恰好能静止在平行金属板之间，若将滑动变阻器的滑片向端移动，下列说法正确的是( )
A. 油滴将向上运动
B. 电压表的示数变小、电流表的示数变大
C. 电源的输出功率逐渐增大、电源的效率逐渐增大
D. 、电阻上消耗的功率都变大
4. 如图所示，直线为某电源的图线，曲线为某小灯泡的图线的一部分，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，灯泡恰好能正常发光，则下列说法中正确的是( )
A. 此电源的内阻为
B. 灯泡的额定电压为，功率为
C. 把灯泡换成“，”的灯泡，电源的输出功率将变小
D. 由于小灯泡的图线是一条曲线，所以灯泡发光过程，欧姆定律不适用
5. 图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中是电池；、、、和是固定电阻，是可变电阻；表头的满偏电流为，内阻为。虚线方框内为换挡开关，端和端分别与两表笔相连。该多用电表有个挡位，个挡位为：直流电压挡和挡，直流电流挡和挡，欧姆挡。下列说法正确的是( )
A. 图中的端与红色表笔相连接
B. 在使用多用电表之前，调整使电表指针指在表盘左端电流“”位置
C. 使用电流挡时，调整使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
D. 根据题给条件可得，。
6. 如图示，直线为电源的图像，直线为电阻的图像，用该电源和该电阻串联组成闭合电路时，下列说法中不正确的是( )
A. 电源的输出功率为
B. 电源的电动势为，电源的内阻为
C. 电源的热功率为
D. 电源的效率约为
7. 如图电路，起初灯泡和都能正常发光，后来电路中某个元件发生断路故障，致使灯泡比原来亮一些，灯泡比原来暗一些，那么断路的元件是( )
A. B. C. D.
8. 如图甲所示，为电阻箱，置于阻值最大位置。闭合，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组、值，并依据、值作出了如图乙所示的图线；可知( )
A. 电源电动势为
B. 电源内阻为
C. 当的阻值调为时，电源的输出功率为
D. 当的阻值为时，随着的减小，电源输出功率先增大后减小
9. 下列说法中正确的是( )
A. 第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一物体，或从一种形式转化为另一种形式
B. 热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性
C. 因为能量守恒，所以能源危机是不可能的
D. 摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能
10. 如图所示的电路中，电源电动势、内电阻为，水平放置的平行板电容器与二极管连接，在两板间一带电液滴恰好处于静止状态。灯的电阻保持不变且等于，，若的滑片向上滑动时，下列判断正确的是( )
A. 液滴将向下加速运动 B. 灯泡变亮
C. 电源输出的功率减小 D. 通过的电流减小
二、实验题（本大题共1小题，共12.0分）
11. 小明同学利用如图甲所示的电路测量一节干电池的内阻．
请用笔画线代替导线，在图乙中完成实验电路连接．
调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数并已在图丙中描点，请作出图线，由图线求得电源的内阻______结果保留两位有效数字
采用该电路所测的电池内阻______电池内阻的真实值选填“大于”、“等于”或“小于”．
小明查阅资料得到第二种测量方案，如图丁所示．是辅助电源，是灵敏电流计．连接好电路之后，按如下顺序进行的操作．
将和阻值调到最大
闭合开关、
调节和使得灵敏电流计的示数为零
读出电压表和电流表的示数和
再次调节和使得灵敏电流计的示数为零
再次读出电压表和电流表的示数和
记录的数据是，，，，求得电源内阻______结果保留两位有效数字
小明认为第二种方案测量更准确，你同意他的观点吗？请说明理由．
_______________________________________________________________________________
三、计算题（本大题共2小题，共28.0分）
12. 在如图所示的电路中，电池的电动势，内电阻，固定电阻，是可变电阻，在由零增加到的过程中，求：
可变电阻上消耗热功率最大的条件和最大热功率
电池的内电阻和固定电阻上消耗的最小热功率之和
如图所示：是一个简易的多用表电路图，灵敏电流计的内阻为，满偏电流为，电流挡有两个量程，分别是和，电压挡量程是，电阻挡倍率是，是选择开关，、、、是四个选择位置，是红表笔，是黑表笔．
求
测量电阻时，测出电阻为欧，指针指在电流满偏值的处，则多用表中电源的电动势为多少？
13.
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
充电宝和手机都是非纯电阻，其电功率只能用计算，产生的焦耳热只能用计算，根据能量守恒列式求解手机电池储存的化学能。
本题考查了非纯电阻，解题关键是区分热功率与电功率的计算式，本题难度较小，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
【解答】
A.由题意可得充电宝输出的电功率为，故A错误；
根据焦耳定律可得手机电池产生的焦耳热为，因为不是手机电池的内电压，所以，故B正确，C错误；
D.根据能量守恒定律可知，充电宝输出的电能一部分转化为手机电池的化学能，一部分转化为电池内电阻产生的焦耳热，则，故D错误。

2.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查非纯电阻电路。
计算通过电动机的电流，也就是计算流过电阻的电流；计算电动机的功率用公式；根据计算输出功率；根据焦耳定律计算电动机产生的热量。
【解答】
A、电动机跟电阻串联，所以电流相等，电阻两端的电压为，通过的电流为，即电动机通过的电流为，故A正确；
、电动机消耗的电功率为，电动机的热功率，则电动机的输出功率，故B正确，C错误；
D、电动机工作所产生的热量为，故D正确。
本题是选错误的，故选C。
3.【答案】
【解析】
【分析】
滑动变阻器的滑片向端移动，则滑动变阻器接入电路的电阻减小，总电阻减小，则干路电流增大，电源内阻和分压增大，两端电压减小，电容器极板间电压减小，据此展开分析。
本题是含有电容器的动态电路分析，解决方法一般为：部分到整体再到部分。
【解答】
A.滑动变阻器的滑片向端移动，则滑动变阻器接入电路的电阻减小，总电阻减小，则干路电流增大，由可知电容器两端电压减小，电场力减小，故油滴将向下运动，故A错误；
B.由于干路电流增大，而减小，故减小，则流过的电流增大，两端电压增大，则滑动变阻器两端电压减小，即电压表示数减小，电流表示数变大，故B正确；
C.由于，且总电阻减小，故电源的输出功率增大，而电源效率减小，故C错误；
D.由于干路电流增大，故消耗功率增大，而减小，则消耗功率减小，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】A、由图读出：电源的电动势，内阻，故A错误。
B、两图线的交点表示小灯泡与电源连接时的工作状态，此时灯泡的电压，电流，功率为，由于小灯泡正常发光，则灯泡的额定电压为，功率为，故B正确。
C、灯泡的电阻，“，”的灯泡的电阻为，根据推论：电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，知把灯泡换成“，”的灯泡，灯泡的电阻更接近电源的内阻，电源的输出功率将变大，故C错误。
D、灯泡是纯电阻，欧姆定律仍适用，图象为曲线是由灯泡电阻随温度变化，故D错误。
故选：。
电源的曲线与灯泡伏安特性曲线的交点就是该灯泡与该电源连接时的工作状态，由图可读出工作电压和电流，从而可算出灯泡的额定功率．根据推论：电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大．欧姆定律适用于纯电阻．
解决这类问题的关键在于从数学角度理解图象的物理意义，抓住图象的斜率、面积、截距、交点等方面进行分析，更加全面地读出图象的物理内涵．
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了多用电表的原理，解题的关键是根据电路图判断出“”、“”档为电流档，且“”量程较大，“”为欧姆档，“”、“”为电压档，且“”量程较大，然后结合欧姆定律分析即可，难度一般。
【解答】
A.根据欧姆表满足电流“红进黑出”，且端连接电源正极可知端应接黑表笔，故A错误；
B.在使用多用电表之前，先机械调零，若使用欧姆档，需要进行欧姆调零，使红黑表笔短接，调整使电表指针指在表盘右端阻值为“”位置，故B错误；
C.“”、“”档为电流档，所以使用电流挡时调整不起作用的，并未接入电路中，故C错误；
D.由图所示电路图可知，开关接位置时，分流电阻较大，此时时电流挡的小量程，；根据图所示电路图，由欧姆定律可知：，代入数据得；
由图所示电路图可知，开关接位置时，分压电阻较小，此时是电压挡的小量程，；根据图所示电路图，由欧姆定律可知：，代入数据得，故D正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解能力，其实两图线的交点就表示该电源和该电阻组成闭合电路时的工作状态，能直接电流和路端电压，求出电源的输出功率。
【解答】
由图线得到，电阻，
由图线得到，电源的电动势为，短路电流为，内阻为，
用该电源和该电阻组成闭合电路时，电路中电流为，
路端电压为，
则电源的输出功率为，
电源的热功率为，
电源的效率为，故ABC正确，D错误。
故选D。
7.【答案】
【解析】首先可以肯定选项错，因为断路后，、灯都不亮了，不合题意；若断路，电路总电阻必然增大，总电流减小，电源内阻所分担电压及两端电压均降低，灯泡和灯泡两端电压均要升高，与题意不符，选项错；若断路，则总电阻变大，总电流减小，电源内阻所分担电压及两端电压均降低，两端电压升高，流过的电流增大，所以流过和灯泡的电流减小，灯变暗，所以灯泡两端电压升高，灯变亮，符合题意，选项正确；同理可以分析出，若断路，应该是灯变亮，灯变暗，选项错。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题为安阻法测电源的电动势和内阻，解题关键是根据闭合电路欧姆定律列出等式，并整理为的形式，分析图乙斜率和纵轴截距的物理意义。
另外本题还需要知道，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大。
【解答】
根据闭合电路的欧姆定律可得 ，解得，
可知电源的电动势，内阻，选项AB错误；
C.当的阻值调为时，电流为，电源的输出功率为，选项C错误；
D.当外电路的电阻等于内阻时电源的输出功率最大，可知当的阻值为时，随着的减小，电源输出功率先增大后减小，选项D正确。
故选D。

9.【答案】
【解析】解：、第二类永动机是指只需从单一热源吸收热能便能永远对外做功的动力机械，虽然不违反能量的转化和守恒，但是违反了机械能和内能转化的方向性，故A错误；
B、由热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，故B正确；
C、能量虽然是守恒的，总量不变，但是我们可以利用的能源是有限的，故一定要注意节约能源，防止能源危机，故C错误；
D、静摩擦力做功，没有进转化为内能，故D错误．
故选：．
热力学第二定律反应了宏观自然过程的方向性，热力学第二定律的克劳修斯描述阐述了热传递的方向性，开尔文描述阐述了机械能与内能转化的方向性．
能量是守恒的，但有些能源为高品质能源，可以直接利用，而能源在利用中会转化为不能直接应用的低品质能源．
本题考察了学生对热力学第二定律的理解，概念性强，理解起来比较抽象，学生可以通过生活中的实例来加深理解．
10.【答案】
【解析】
【分析】
将滑片向上滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，分析电路中总电阻的变化，判断变阻器电压的变化，判断电容器充电还是放电，由板间场强的变化分析液滴的运动情况。
本题电容器动态变化分析与电路动态变化分析的综合，注意抓住电容器的电压与电阻电压的关系进行分析。
【解答】
A.将滑片向上滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，根据“串反并同”原理知，电容器两端电压减小，电容器要放电，电容器上极板带正电，又由于二极管的单向导电性，电容器的电量不变，板间场强不变，液滴所受的电场力不变，因此液滴将静止不动，故A错误；
B.将滑片向上滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中总电阻减小，电路中电流增大，路端电压减小，灯泡消耗的功率减小，则灯泡将变暗，故B错误；
C.由于并联电阻小于任何一个分电阻，所以外电路的电阻小于，因大于外电路电阻，随着外电路电阻的减小，电源的输出功率减小，故C正确；
D.外电路总电阻减小，根据“串反并同”原理知，通过的电流增大，故D错误。
故选C。

11.【答案】如图乙所示
；
如图丙所示
，；
小于；
；
同意，第二种方案消除了由于电表内阻造成的系统误差。第二种方案中电流表所测电流为干路电流，电压表所测电压为路端电压，消除了第一种方案中由于电压表分流造成的系统误差。

【解析】
【分析】
本题为测电源电动势和内阻实验，常规方法是利用，做出图线，斜率绝对值表示电源内阻，纵轴截距表示电源电动势；
第二种实验方案是一种创新型实验，解题的关键是明确电路结构，知道当示数为零时，说明两点无电势差。
【解答】
按照甲图连接实物图如图乙，
用一条直线尽可能多的把点连接在一起如图丙，
根据，图像斜率的绝对值表示内阻，则有；
灵敏电流计的示数为零，则说明、两点的电势，此时电流表和电压表的示数和，电流表测量的是干路上的电流，故I等于通过电源的电流，为电源两端的电压，由闭合电路欧姆定律可知：，，代入数据解得。
因第二次实验中所用的电流和电压均是我们需要干路电流及路端电压，故测得的电动势和内阻都是准确的。
12.【答案】解：根据电源的内电阻和外电阻相等的时候，电源的输出功率最大可知，当把和电源看做一个整体时，即把电源的内阻看做，
当时，即时，电源的输出功率最大，即上获得最大功率，
此时电路中电流为：
上消耗的最大热功率为：
当的时候，电路中电流最小，则电池的内电阻和电阻上消耗的热功率之和最小，
此时电路中电流为：
则内电阻和电阻上消耗的热功率之和最小值为：
答：可变电阻上消耗热功率最大的条件是为，最大热功率是；
电池的内电阻和电阻上消耗的热功率之和的最小值是．
【解析】当电源的内电阻和外电阻相等的时候，电源的输出功率最大．可将是看成电源的内阻，当等效电源的内阻等于时，的功率最大，再由功率公式求解最大功率．
和为定值电阻，为可变电阻，根据可以分析电阻和的功率之和，当最大时，电路中电流最小，所求功率最小．
对于的功率的分析是本题的难点，通常的分析方法都是把和电源看做一个整体来分析电源的输出功率的变化情况，即为的功率的情况．
13.【答案】解：改装电流表有：
代入数据解得：；
改装电压表有：，
代入解得：；
设电源的电动势为，欧姆表总内阻为，
则：，
，
由图甲知，满偏电流
代入解得：。
【解析】本题考查多用电表的原理，应用闭合电路欧姆定律求解，难度一般。
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