第12章 电能 能量守恒定律 强化与达标（含解析）2025-2026学年物理人教版（2019）必修第三册

第12章 电能 能量守恒定律 强化与达标2025-2026学年物理人教版（2019）必修第三册
一、选择题。
1、现有规格为“220 V,3 6 W”的排气扇，如图所示，排气扇电动机的线圈电阻为40 Ω。当正常工作时，排气扇的(　　)
A．通电电流计算式为I＝ A
B．输出功率计算式为P出＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(36－))W
C．发热功率计算式为P热＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1())eq \s\up12(2)×40 W
D．电功率大于36 W
2、在如图所示的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是(　　)
A．A变大，V变大 B．A变小，V变大
C．A变大，V变小 D．A变小，V变小
3、（双选）某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验．图中电流表的量程为0.6 A，内阻约0.1 Ω；电压表的量程为3 V，内阻约6 kΩ； 为小量程电流表；电源电动势约3 V，内阻较小，下列电路中正确的是(　　)
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、如图所示的电路中，电源内阻忽略不计，电动势为E，电阻R1、R2阻值相等，保持R1的阻值不变，改变R2的阻值，则关于R2消耗的功率P的说法正确的是(　　)
A．R2增大，P增大；R2减小，P减小
B．R2增大，P减小；R2减小，P增大
C．无论R2是增大还是减小，P均减小
D．无论R2是增大还是减小，P均增大
6、如图所示为甲、乙两灯泡的I U图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中时实际发光的功率分别约为(　　)
A．15 W、30 W B．30 W、40 W
C．40 W、60 W D．60 W、100 W
7、将电阻R1和R2分别单独与同一电源相连，在相同的时间内，两电阻发出的热量相同，则电源内阻应为(　　)
A． B． C． D．
8、（双选）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
9、粗细均匀的金属环上A、B、C、D四点把其周长分成四等份，如图所示，当A、B两点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P；当A、D两点接入电路中时，圆环消耗的电功率为(电源内阻不计)(　　)
A．3P B.P C．P D.P
10、如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V　10 W”，B灯“60 V　60 W”，C灯“20 V　20 W”，D灯“20 V　20 W”。在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光。比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是(　　)
A．PB>PD>PA>PC B．PB>PA>PD＝PC
C．PB>PD>PC>PA D．PA>PC>PD>PB
11、在右图电路中K1、K2、K3、K4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P，断开哪一个开关后P会向下运动(　　)
A．K1 B．K2 C．K3 D．K4
12、（双选）流星在夜空中发出明亮的光焰，此时会有人在内心里许下一个美好的愿望。有些流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦造成的。下列相关说法正确的是(　　)
A．流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能
B．引力对流星做正功则其动能增加，机械能守恒
C．当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动
D．流星物体进入大气层后做斜抛运动
13、（双选）如图所示，E为电源电动势，r为电源内阻，R1为定值电阻(R1>r)，R2为可变电阻，以下说法中正确的是(　　)
A．当R2＝R1＋r时，R2上获得最大功率
B．当R1＝R2＋r时，R1上获得最大功率
C．当R2＝0时，电源的效率最大
D．当R2＝0时，电源的输出功率最大
14、如图所示，某品牌电动汽车电池储存的电能为60 kW·h，充电时，直流充电桩的充电电压为400 V，充电时间为4.5 h，充电效率为95%，以v＝108 km/h的速度在高速公路匀速行驶时，汽车的输出功率为15 kW，转化成机械能的效率为90%，则(　　)
A．充电电流约为33 A
B．匀速行驶距离可达432 km
C．匀速行驶时每秒钟消耗电能1.5×104 J
D．匀速行驶时所受阻力为500 N
15、如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则(　　)
A．电灯L更亮，电流表的示数减小
B．电灯L更亮，电流表的示数增大
C．电灯L更暗，电流表的示数减小
D．电灯L更暗，电流表的示数增大
16、（双选）关于能量耗散，下列说法正确的是(　　)
A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B．能量耗散表明能量守恒定律具有一定的局限性
C．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了
D．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性
二、填空与实验题。
17、一个正常发光的灯泡，两端的电压是36Ｖ，通过的电流是2A。这时灯泡的电阻是_________Ω，它消耗的电功率是____________W
18、测定电池的电动势E及内阻r(E约为6 V，r约为1.5 Ω)。器材有量程为3 V的理想电压表V，量程为0.6 A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R＝8.5 Ω，滑动变阻器R′(0～10 Ω)，开关S，导线若干。
(1)在图甲所示的虚线框中画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。
(2)在图乙所示的器件上，用笔画线代替导线完成实物连接图。
(3)实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E＝________，r＝________。(用I1、I2、U1、U2及R表示)
三、计算题。
19、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)
20、如图所示，电路中电池的电动势E＝3.0V，内电阻r＝1.5Ω，固定电阻R1＝0.5Ω，R2是可变电阻，其阻值范围是0~5Ω，电容器C1＝6μF，C2＝3μF求：
(1)开关S断开时，A、B两点间的电势差为多大？
(2)开关S闭合，如R2取1.0Ω，则电容器C1的电量改变了多少？
(3)开关S闭合，R2为多大时，它自身消耗的功率最大？最大功率是多少？
21、能源问题是人类面临的重大课题，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例。如图所示的是利用潮汐发电的简单示意图，左边为陆地和海湾，中间为大坝，其下有通道，水经通道可带动发电机。涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道，如图甲所示；潮落至最低点时放水发电，如图乙所示；待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电，如图丙所示。设海湾面积为5.0×107 m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，则一天内水流的平均功率为多少。(海水密度ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2，每天两次涨潮，四个发电时间段)
22、如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器．当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求：
(1)电源的电动势和内阻；
(2)定值电阻R2的阻值；
(3)滑动变阻器的最大阻值。
第12章 电能 能量守恒定律 强化与达标2025-2026学年物理人教版（2019）必修第三册
一、选择题。
1、现有规格为“220 V,3 6 W”的排气扇，如图所示，排气扇电动机的线圈电阻为40 Ω。当正常工作时，排气扇的(　　)
A．通电电流计算式为I＝ A
B．输出功率计算式为P出＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(36－))W
C．发热功率计算式为P热＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1())eq \s\up12(2)×40 W
D．电功率大于36 W
【答案】C　
2、在如图所示的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是(　　)
A．A变大，V变大 B．A变小，V变大
C．A变大，V变小 D．A变小，V变小
【答案】B
3、（双选）某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验．图中电流表的量程为0.6 A，内阻约0.1 Ω；电压表的量程为3 V，内阻约6 kΩ； 为小量程电流表；电源电动势约3 V，内阻较小，下列电路中正确的是(　　)
【答案】AB
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、如图所示的电路中，电源内阻忽略不计，电动势为E，电阻R1、R2阻值相等，保持R1的阻值不变，改变R2的阻值，则关于R2消耗的功率P的说法正确的是(　　)
A．R2增大，P增大；R2减小，P减小
B．R2增大，P减小；R2减小，P增大
C．无论R2是增大还是减小，P均减小
D．无论R2是增大还是减小，P均增大
【答案】C　
6、如图所示为甲、乙两灯泡的I U图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V的电路中时实际发光的功率分别约为(　　)
A．15 W、30 W B．30 W、40 W
C．40 W、60 W D．60 W、100 W
【答案】C　
7、将电阻R1和R2分别单独与同一电源相连，在相同的时间内，两电阻发出的热量相同，则电源内阻应为(　　)
A． B． C． D．
【答案】C
8、（双选）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
9、粗细均匀的金属环上A、B、C、D四点把其周长分成四等份，如图所示，当A、B两点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P；当A、D两点接入电路中时，圆环消耗的电功率为(电源内阻不计)(　　)
A．3P B.P C．P D.P
【答案】B　
10、如图所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V　10 W”，B灯“60 V　60 W”，C灯“20 V　20 W”，D灯“20 V　20 W”。在a、b两端加上电压后，四个灯泡都能发光。比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是(　　)
A．PB>PD>PA>PC B．PB>PA>PD＝PC
C．PB>PD>PC>PA D．PA>PC>PD>PB
【答案】B　
11、在右图电路中K1、K2、K3、K4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P，断开哪一个开关后P会向下运动(　　)
A．K1 B．K2 C．K3 D．K4
【答案】C
12、（双选）流星在夜空中发出明亮的光焰，此时会有人在内心里许下一个美好的愿望。有些流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦造成的。下列相关说法正确的是(　　)
A．流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能
B．引力对流星做正功则其动能增加，机械能守恒
C．当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动
D．流星物体进入大气层后做斜抛运动
【答案】AC
13、（双选）如图所示，E为电源电动势，r为电源内阻，R1为定值电阻(R1>r)，R2为可变电阻，以下说法中正确的是(　　)
A．当R2＝R1＋r时，R2上获得最大功率
B．当R1＝R2＋r时，R1上获得最大功率
C．当R2＝0时，电源的效率最大
D．当R2＝0时，电源的输出功率最大
【答案】AD　
14、如图所示，某品牌电动汽车电池储存的电能为60 kW·h，充电时，直流充电桩的充电电压为400 V，充电时间为4.5 h，充电效率为95%，以v＝108 km/h的速度在高速公路匀速行驶时，汽车的输出功率为15 kW，转化成机械能的效率为90%，则(　　)
A．充电电流约为33 A
B．匀速行驶距离可达432 km
C．匀速行驶时每秒钟消耗电能1.5×104 J
D．匀速行驶时所受阻力为500 N
【答案】D　
15、如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则(　　)
A．电灯L更亮，电流表的示数减小
B．电灯L更亮，电流表的示数增大
C．电灯L更暗，电流表的示数减小
D．电灯L更暗，电流表的示数增大
【答案】A
16、（双选）关于能量耗散，下列说法正确的是(　　)
A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B．能量耗散表明能量守恒定律具有一定的局限性
C．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了
D．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性
【答案】CD
二、填空与实验题。
17、一个正常发光的灯泡，两端的电压是36Ｖ，通过的电流是2A。这时灯泡的电阻是_________Ω，它消耗的电功率是____________W
【答案】18 72
18、测定电池的电动势E及内阻r(E约为6 V，r约为1.5 Ω)。器材有量程为3 V的理想电压表V，量程为0.6 A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R＝8.5 Ω，滑动变阻器R′(0～10 Ω)，开关S，导线若干。
(1)在图甲所示的虚线框中画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。
(2)在图乙所示的器件上，用笔画线代替导线完成实物连接图。
(3)实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E＝________，r＝________。(用I1、I2、U1、U2及R表示)
【答案】(1)如图所示： (2)如图所示： (3)　－R
三、计算题。
19、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
【详解】(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。
20、如图所示，电路中电池的电动势E＝3.0V，内电阻r＝1.5Ω，固定电阻R1＝0.5Ω，R2是可变电阻，其阻值范围是0~5Ω，电容器C1＝6μF，C2＝3μF求：
(1)开关S断开时，A、B两点间的电势差为多大？
(2)开关S闭合，如R2取1.0Ω，则电容器C1的电量改变了多少？
(3)开关S闭合，R2为多大时，它自身消耗的功率最大？最大功率是多少？
【答案】(1)3.0V； (2)； (3)；
【详解】 (1)开关S断开时，A、B两点间的电势等于电源电动势，即
(2)开关S断开时,电容器C1两端电压为
电容器C1的电荷量为
开关S闭合后，R1与R2并联，电容器C1两端电压为
此时电容器C1的电荷量为
则电容器C1的电荷量改变量为
(3)将R1等效为电源内阻，则
因此当时，它的消耗功率最大，此时电路中的电流为
最大功率为
21、能源问题是人类面临的重大课题，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例。如图所示的是利用潮汐发电的简单示意图，左边为陆地和海湾，中间为大坝，其下有通道，水经通道可带动发电机。涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道，如图甲所示；潮落至最低点时放水发电，如图乙所示；待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电，如图丙所示。设海湾面积为5.0×107 m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，则一天内水流的平均功率为多少。(海水密度ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2，每天两次涨潮，四个发电时间段)
【答案】1.04×108 W
【解析】每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的质量m＝ρSh＝1.5×1011 kg
其重心高度变化为h′＝1.5 m
每次落潮海水重力势能的减少量ΔEp＝mgh′＝2.25×1012 J
一天内水流做功的功率P＝≈1.04×108 W。
22、如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器．当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求：
(1)电源的电动势和内阻；
(2)定值电阻R2的阻值；
(3)滑动变阻器的最大阻值。
【答案】(1)20 V　20 Ω　 (2)5 Ω　 (3)300 Ω
【解析】(1)题中图乙中AB延长线，交U轴于20 V处，交I轴于1.0 A处，所以电源的电动势为E＝20 V，内阻r＝＝20 Ω.
(2)当P滑到R3的右端时，电路参数对应图乙中的B点，即U2＝4 V、I2＝0.8 A，得R2＝＝5 Ω.
(3)当P滑到R3的左端时，由图乙知此时U外＝16 V，I总＝0.2 A.
所以R外＝＝80 Ω
因为R外＝＋R2，所以滑动变阻器的最大阻值为：R3＝300 Ω.