人教版（2019） 必修 第三册 第十二章 电能 能量守恒定律（含解析）本章复习与测试

人教版必修3 第十二章电能能量守恒定律
一、单选题
1.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是( )
A. 电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B. 适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路
C. 在非纯电阻电路中，
D. 焦耳热适用于任何电路
2.如图为一块手机电池的背面印有的一些符号，下列说法正确的是( )
A. 该电池储存的电能为
B. 该电池的电动势为，内阻为
C. 该电池在工作时的电流为
D. 若电池以的电流工作，可用小时
3.如图所示，一直流电动机与阻值的电阻串联在电源上，电源的电动势，内阻，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压，已知电动机线圈的电阻，则下列说法中正确的是( )
A. 通过电动机的电流为 B. 电动机的输出功率为
C. 电源的输出功率为 D. 电动机产生的焦耳热为
4.在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻的图线。用该电源与电阻组成闭合电路。由图像判断错误的是( )
A. 电源的电动势为 ，内阻为 B. 电阻的阻值为
C. 电源的效率为 D. 电源的输出功率为
5.如图所示的电路中，闭合开关后各元件处于正常工作状态，当某灯泡突然出现故障时，电流表读数变小，电压表读数变大．下列关于故障原因或故障后其他物理量的变化情况的说法中正确的是( )
A. 灯丝突然短路 B. 灯丝突然烧断
C. 电源的输出功率一定变小 D. 电容器上电荷量减少
6.某学校创建绿色校园，如图甲为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变．如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为，内阻为，为光敏电阻光照强度增加时，其电阻值减小现增加光照强度，则下列判断正确的是：( )
A. 电源路端电压不变 B. 灯变暗，灯也变暗
C. 两端电压变小 D. 电源总功率不变
7.如图所示的电路中，为定值电阻，为光敏电阻光照越强电阻越小，为电容器，电源内阻不可忽略闭合开关后，当光照增强时，下列说法中正确的是( )
A. 电容器所带电荷量减少 B. 电源的效率降低
C. 电流表的示数减小 D. 的电功率减小
8.将一个内阻为的电动机接在如图所示电路中，已知电源电动势为，内阻为。先卡住电动机转轴，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表的示数为电动机没有转动再松开转轴，调节滑动变阻器使电动机正常转动，电压表的示数为，电流表的示数为。电压表和电流表均视为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 电动机卡住时，滑动变阻器接入电路的阻值为
B. 电动机卡住时，电流表示数为
C. 电动机转动后，电源的输出功率达到最大，最大值为
D. 电动机转动后，电动机的效率为
9.在如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，电源内阻不能忽略．当闭合开关后，将滑动变阻器的滑片向下调节，则下列叙述正确的是( )
A. 电压表和电流表的示数都增大 B. 灯变暗，电流表的示数减小
C. 灯变亮，电压表的示数减小 D. 电流从电容器的上方导线流入电容器
10.如图甲所示的电路中定值电阻，电源电动势，。如图乙所示，曲线为灯泡的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与电流的关系图线，以下说法正确的是( )
A. 开关断开时电源的效率为 B. 开关闭合后电源的总功率会变小
C. 开关闭合后灯泡的亮度增强 D. 开关断开时小灯泡消耗的功率为
11.世界上首辆面向大众的太阳能电动车已经投入生产，该车以柔性高效的薄膜太阳能电池组件为核心技术，在一定的光照条件下，通过光电转化及储能等，将太阳能转化为汽车驱动动力。已知该车的太阳能薄膜面积达到左右，将光能转化为电能的效率为，整车质量仅，太阳的辐射功率为，太阳到地球的距离为，车上安装有转换率为的电动机。某次，电动机以的输出功率启动，汽车最大行驶速度为。假设汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比取，则汽车( )
A. 以最大速度行驶时牵引力大小为
B. 太阳能电池组件一天最多可储存能量
C. 保持的速度行驶需要有效光照约为
D. 仅用太阳能电池组件供电该车可达到的最大行驶速度
12.如图，平行金属板中带电质点原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器的滑片向端移动时，下列说法正确的是( )
A. 电压表读数增大
B. 带电质点的电势能减小
C. 电源的效率变高
D. 若电压表、电流表的示数变化量分别为 和，则
13.如图所示的电路中，电表均为理想电表，电源的内阻。闭合开关，滑动变阻器的滑动触头向右滑动过程中，则( )
A. 电流表的示数减小、电流表的示数不变、电压表的示数减小
B. 电流表示数的变化量比电流表示数的变化量小
C. 电源的输出功率、电源的效率均减小
D. 电容器两极板的电场强度减小
二、多选题
14.如图所示，闭合开关，、均正常发光，当滑动变阻器的滑片自向滑动时( )
A. 变亮 B. 变暗 C. 变亮 D. 变暗
15.如图所示，电路中定值电阻阻值大于电源内阻阻值闭合开关，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表、、示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表示数变化量的绝对值为，则 ( )
A. 的示数增大 B. 的示数增大
C. 与的比值大于 D. 大于
16.某电池对纯电阻供电的输出功率随电流变化的图象如图所示．则下列说法正确的是( )
A. 该电源的电动势
B. 该电源的内阻
C. 若，则外电阻
D. 同一输出功率可对应两个不同的电流、，即对应两个不同的外电阻、，且
17.在电学探究实验课中，某组同学在实验室利用如图甲所示的电路连接好电路，并用于测定定值电阻、电源的电动势和内电阻，调节滑动变阻器的滑动触头向某一方向移动时，一个同学记录了电流表和电压表的测量数据，另一同学记录的是电流表和电压表的测量数据根据所得数据描绘了如图乙所示的两条直线则有( )
A. 图象中的图线是电压表的测量值所对应的图线
B. 由图象可以得出电源电动势和内阻分别是，
C. 图象中两直线的交点表示定值电阻上消耗的功率为
D. 图象中两直线的交点表示在本电路中该电源的效率达到最大值
18.如图甲所示，电动势为、内阻为的电源与的定值电阻、滑动变阻器、开关组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电源的电动势，内阻
B. 图乙中
C. 滑动变阻器的滑片向左移动时，上消耗的功率一直减小
D. 调整滑动变阻器的阻值，可以得到该电源的最大输出功率为
三、实验题
19.用如图所示电路测量电源的电动势和内阻，实验器材：待测电源电动势约，内阻约，保护电阻阻值和阻值，滑动变阻器，电流表，电压表，开关，导线若干。
实验主要步骤：
将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；
逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数和相应电流表的示数；
以为纵坐标，为横坐标，作图线、用国际单位；
求出图线斜率的绝对值和在横轴上的截距。
回答下列问题：
电压表最好选用 ：电流表最好选用 。
A.电压表，内阻约
B.电压表，内阻约
C.电流表，内阻约
D.电流表，内阻约
选用、、、表示待测电源的电动势和内阻的表达式 ， ，代入数值可得和的测量值。
20.某物理实验小组看到比亚迪发布一款新能源汽车宋，其中汽车电池采用的是比亚迪的刀片电池技术，整块电池铭牌如图甲所示。已知该车内的整块电池是由块刀片电池串联而成，其中一块刀片电池由块电芯串联而成。现将一块刀片电池拆解出来，测量其中一块电芯的电动势和内阻，现有如下器材：一个电阻箱、一个电压表、开关和若干导线、一块电芯、坐标纸和刻度尺，电路图如图乙所示。
根据汽车电池铭牌，一块电芯所带电量为 ；
为了更加精确地测量，图乙中电压表量程应该接 “”或“”；
某物理实验小组按图乙连接电路，闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值和电压表的相应读数，利用测量数据，作图线如图丙所示，图线的纵轴截距为，斜率为，则一块电芯的电动势 ， ；
利用图乙所示电路测得的电动势和内阻与真实值和相比， ， 填“大于”“等于”或“小于”。
四、计算题
21.某直流电动起重机装置如图所示。已知电源电动势，电源内阻，电阻，当重物质量很大时，闭合开关，电动机未能将重物提升，且转轴与绳间不打滑，此时理想电压表的示数为；当重物质量时，闭合开关，电动机最后以稳定速度匀速提升重物，此时电动机消耗功率最大不计摩擦，取求：
电动机的内阻；
重物匀速上升时流过电动机的电流大小；
重物匀速上升的速度大小。
22.如图所示电路，电源电动势，内阻，外电路中电阻，，，电容器的电容求：
电键断开后，电路稳定时电容器的电量；
电键闭合时，电路稳定时电容器的电量；
电键从断开到闭合且电路达到稳定的过程中流过安培表的电量．
23.如图甲所示，电源电压保持不变内阻忽略不计，为定值电阻，为滑动变阻器。当滑片由滑动变阻器端移动到端的过程中，分别测出几组对应的电压值和电流值，通过计算得出滑动变阻器对应的电功率，并画出滑动变阻器的电功率 和电流 的关系图像，如图乙所示。求：
滑动变阻器的最大阻值；
的阻值和电源电压；
整个电路消耗的最小电功率和最大电功率之比。
24.在如图甲所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，电源电动势为，内阻为，为定值电阻，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示，求：
电源内阻和电动势；
定值电阻的最大电功率；
滑动变阻器的最大电功率。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.电功率越大，表示电流做功越快，电路中产生的焦耳热不一定越多，故A错误；
B.公式是计算电功大小的，适用于任何的电路，而只适用于纯电阻电路，故B正确；
C.在非纯电阻电路中，因为电流做功产生其它能量如机械能、化学能等，所以电功大于电热，即，故C正确；
D.焦耳热适用于任何电路中的焦耳热量的计算，故D正确。
本题选错误的，故选A。
2.【答案】
【解析】A.图中的表示电荷容量，故A错误；
B.电池上的表示电动势，该电池的内阻不能确定，故B错误；
C.该电池在工作时的电流很小，远小于，故C错误；
D.可以由电荷容量计算在一定放电电流下使用的时间，由，得，故D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】A.根据闭合电路欧姆定律，有
通过电动机的电流为
故A错误；
B.电动机的输出功率为
故B正确；
C.电源的输出功率为
故C错误；
D.电动机产生的焦耳热为
故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】A.根据闭合电路欧姆定律得，当时，，由图线Ⅰ读出电源的电动势，内阻等于图线斜率的绝对值，则，故A正确；
B.电阻，故B正确；
C.电源的效率，故C错误；
D.两图线的交点表示该电源直接与电阻相连组成闭合电路时的工作状态，由题图读出电压，电流，则电源的输出功率为，故D正确。
本题选择错误的，故选C。
5.【答案】
【解析】电流表在干路上，读数变小，说明总电阻变大
A.灯丝突然短路，总电阻减小，电流表读数变大，故A错误；
B.灯丝突然烧断，总电阻增大，电流表读数变小，电压表读数变大，故B正确；
不清楚内外电阻之间关系，所以输出功率不一定减小，C错误；
D.电流表读数变小，灯泡的分压减小，并联支路的电压增大，电容器两端的电压增大，根据知电容器的带电量增大，故D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】 光照增强时，阻值变小，电路总电阻减小，干路电流变大，内电压变大，电源路端电压变小，故A灯变暗．由于 ， 变大， 变小，故 变大．由于 变大， 变小，由 ，可知 变小，故B灯变暗，电源的总功率，增大，则增大，综上分析，B正确．
7.【答案】
【解析】、当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，总电流增大，上电压变大，则电容器电压变大，所以电容器电荷量变大，故AC错误；
B、当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，总电流增大，路端电压减小，则由，所以电源效率降低，故B正确；
D、的功率为等效电源的输出功率，和电源内阻为等效电源的内阻，由于等效电源的内阻与的关系未知，所以不能确定的功率如何变化，故D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】电动机卡住时，电路为纯电阻电路，电路电流为，，，AB错误；
C.电动机卡住时，电源的输出功率；电动机转动后，电源内阻分得的电压为，则滑动变阻器接入电路电阻为，电源的输出功率，故电动机转动后，电源的输出功率达到最大，最大值为，C正确；
D.电动机转动后，电动机的效率，D错误。
9.【答案】
【解析】、将滑动变阻器的滑片向下调节，变阻器接入电路的电阻减小，与灯并联的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流增大，路端电压减小，则电压表示数减小，灯变亮；与灯并联电路的电压，减小，增大，则减小，灯变暗；流过电流表的电流，增大，减小，增大，电流表的示数增大；故AB错误，C正确；
D、与灯并联电路的电压减小，电容器板间电压减小，则其带电量减小。电流从电容器的上方导线流出电容器，故D错误。
故选C。
10.【答案】
【解析】开关断开时，题图乙交点数值为灯泡实际工作的电压和电流，，，实际功率，电源总功率，所以电源的效率为，故A错误，D正确；
B.闭合开关后，电路外电阻减小，，干路电流增大，电源的总功率增大，故B错误；
C.闭合开关后，干路电流增大，增大，路端电压减小，灯泡亮度减弱，故C错误。
故选D。
11.【答案】
【解析】A、以最大速度行驶时牵引力大小为，故A错误；
B、太阳光到达地面每平方米的辐射功率约为 ，
该车获得的太阳能为，则一天储存的能量，故B错误；
C、由解得，故C正确；
D、设阻力，仅用太阳能电池组件供电该车速度最大时，牵引力与阻力相等，则，又，联立知，，故D错误。
故选 C。
12.【答案】
【解析】A.当滑动变阻器的滑片向端移动时，的阻值减小，根据串反并同规律，电压表读数减小，A错误；
B.质点受重力和电场力作用，电场力竖直向上。当滑动变阻器的滑片向端移动时，的阻值减小，根据串反并同规律，电容器两端电压减小，电容器内电场强度减小，质点所受电场力减小，质点向下运动，电场力做负功，质点的电势能增大，B错误；
C.电源的效率为，当滑动变阻器的滑片向端移动时，的阻值减小，外电阻减小，电源的效率减小，C错误；
D.根据闭合电路欧姆定律，解得，D正确。
13.【答案】
【解析】A、滑动变阻器的滑动触头向右滑动，的阻值减小，整个电路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，即电压表示数减小，电压增大，、并联电压减小，通过的电流减小，即示数减小，而总电流增大，则流过的电流增大，即示数增大，选项A错误
B、因，，则，则，即电表示数变化量的绝对值小于电表示数变化量，选项B正确
C、当外阻和内阻相等时，电源输出功率最大，由内外阻情况未知，滑动触头向右滑动过程中，电源的输出功率变化情况无法判断，电源的效率，则当外电路电阻减小时，电源的效率减小，选项C错误：
D、因电压增大，则电容器两端电压变大，电容器两极板的电场强度变大，选项D错误。
14.【答案】
【解析】电路连接情况是：滑动变阻器与灯泡并联后再与串联，然后与并联。
当滑动变阻器的滑片自向滑动时，滑动变阻器接入电路的总电阻减小，电路总电流增大、內电压增大、路端电压减小，则灯泡两端电压减小，灯泡变暗；
由于路端电压减小、总电流增大、则两端电压增大、灯泡两端电压减小，灯泡变暗，故AC错误、BD正确。
故选：。
15.【答案】
【解析】理想电压表内阻无穷大，相当于断路．理想电流表内阻为零，相当短路，所以可知与变阻器串联，电压表、、分别测量、路端电压和变阻器两端的电压．当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则的示数增大，电路中电流增大，电源的内电压增大，则路端电压减小，所以的示数减小，故A正确，B错误；
C.根据闭合电路欧姆定律得：，则得：，则与的比值大于，故C正确；
D.根据闭合电路欧姆定律得：，则得：，据题：，则，故大于故D正确。
故选ACD。
16.【答案】
【解析】对于电源，输出功率，当时，输出功率最大，为，结合图象，有：，，联立解得：，；故A正确，B错误；
C.若，根据闭合电路欧姆定律，有：，解得：，故C错误；
D.结合图象，同一输出功率可对应两个不同的电流、，即对应两个不同的外电阻、，有：，解得：，故D正确。
17.【答案】
【解析】A.由图可知，测电源的路端电压，测量两端的电压，路端电压随电流增大而减小，定值电阻两端电压随电流增大而增大，由图乙所示图象可知，图线甲是电压表的测量值所对应的图线，图线乙是的测量值所对应的图线，故A错误；
B.由电源的图象可知，图象与总轴的交点纵轴坐标轴是，则电源电动势，电源内阻，故B正确；
C.两图象交点表示两电压表示数相等，此时滑动变阻器接入电路的阻值为零，只有定值电阻接在电源两端，由图象可知，此时电阻两端电压为，电路电流为，则当该电源只给定值电阻供电时消耗的功率，故C正确；
D.电源的效率为：，外电路电阻越大，电源效率越高，图象两直线相交时，外电路电阻最小，电源效率最低，故D错误。
故选BC。
18.【答案】
【解析】、最大功率，由图乙知，当时，滑动变阻器消耗的功率最大，，可得内阻，，故A错误；
B、滑动变阻器的阻值为与阻值为时消耗的功率相等，有，解得，故B正确；
C、当滑动变阻器向左移动时，电路中电流减小，所以上消耗的功率减小，故C正确；
D、当外电路电阻与内阻相等时，电源的输出功率最大。本题中定值电阻的阻值大于内阻的阻值，故滑动变阻器的阻值为时，电源的输出功率最大，最大功率为
解得，故D正确。
故选：。
19.【答案】
【解析】由于待测电源的电动势约，为了减小电压表分流的影响，电压表最好选用内阻较大的；
由于保护电阻阻值和阻值，则最大电流大约为，
所以电流表最好选用；
根据闭合电路欧姆定律可得；
由于 图线斜率的绝对值和在横轴上的截距；则有，，
解得 ， 。
20.【答案】 小于 小于
【解析】一块电芯所带电量为；
一块电芯的额定电压约为，为了更加精确地测量，图乙中电压表量程应该接；
根据得，图线的纵轴截距为，即，则，斜率为，所以；
如果考虑电压表的内阻，所以小于，小于。
21.【解析】由闭合电路欧姆定律，有，解得
此时电动机不转动，由欧姆定律得
由能量关系，有
当时，电动机功率达到最大值
对电动机：由功率关系，有，解得

22.【解析】电键断开电路稳定时，电容器的电压就是的电压．
的电压为：
电容器上极板带正电：
电键闭合时，电容器的电压就是的电压，
外电路电阻
路端电压
两端的电压，
电容器下极板带正电：
流过安培表的电量。
答：电键断开后，电路稳定时电容器的电量为；
电键闭合时，电路稳定时电容器的电量为；
电键从断开到闭合且电路达到稳定的过程中流过安培表的电量是。

23. 【解析】由甲图可知，与串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中电流。
由乙图可知，当滑片在端时，电路中的电流最小，且，，由
可知，滑动变阻器的最大阻值为
由乙图可知，当滑片在某点处时，电路中的电流，，所以滑动变阻器连入电路的阻值为
当滑片在端时，电源电压为
当滑片在点时，电源电压为
可得电阻的阻值为
；
电源电压为；
当滑片在端时，电路消耗的电功率最小，则
当滑片在端时，电路消耗的电功率最大，则
电路消耗的最小电功率与最大电功率之比为
。
24.【解析】由图甲知，电压表测定值电阻两端电压，且两端的电压随电流的增大副增大，则图乙中下方图线表示电压表的读数随电流表读数的变化情况，由图线的斜率得：
电压表测得的是电源的路端电压，图乙中上方图线表示的读数随电流表读数的变化情况，上方图线斜率的绝对值等于电源的内阻，为：

当电路中电流为时，电压表的读数为，根据闭合电路的欧姆定律得：

当滑动变阻器的阻值为时，电路中电流最大，最大电流为：
此时定值电阻消耗的功率最大，最大电功率为
电路中最小电流为，则滑动变阻器的最大阻值
将定值电阻与电源等效为新电源，则新电源的内阻
根据电源的内外电阻相等时，电源的输出功率最大，则知当滑动变阻器阻值时，等效电源的输出功率达到最大，即的功率最大，为

答：电源内阻为，电动势为；
定值电阻的最大电功率为；
滑动变阻器的最大电功率为。
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