2025-2026年湖南省邵阳市人教版高中物理必修第三册第十二单元电能能量守恒定律培优测试试卷2（含解析）

人教版高中物理必修第三册第十二单元电能能量守恒定律培优测试试卷2
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（共18分）
1．（本题3分）如图所示，电源电动势E=3V，小灯泡L标有“2V，0.4W”，开关S接1，当变阻器调到R=4Ω时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。则（　　）
A．电源内阻为2Ω
B．电动机的内阻为4Ω
C．电动机正常工作电压为1V
D．电源效率约为93.3%
2．（本题3分）如图所示，电阻，，当开关S断开时，电流表A的示数为0.5A；当S闭合时，A的示数为0.75A．则电源电动势E和内阻r为（　　）
A．， B．， C．， D．，
3．（本题3分）在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室提供了合适的实验器材。某同学按如图左所示的电路图进行测量实验，其中为保护电阻，图为电压表示数与电流表示数对应关系图像，则下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器的滑片从最左边滑到最右边的过程中，电压表读数一直增大
B．滑动变阻器的滑片从最左边滑到最右边的过程中，电流表读数先减小后增加
C．电源的电动势，内电阻
D．电源的电动势，内电阻
4．（本题3分）2024年12月11日，全球单体容量最大的漂浮式风电平台“明阳天成号”在广东阳江正式投运。“明阳天成号”是全球首次在一个浮式基础上搭载两台海上风力发电机。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。风力发电机转化效率可视为不变，该风力发电机将空气动能转化为电能的效率为，每台风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。则风电平台“明阳天成号”发电的功率为（　　）
A． B． C． D．
5．（本题3分）如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻，灯泡L上标有“6V、6W”字样，电动机线圈的电阻。闭合电键后，灯泡恰好正常发光，电动机也恰好正常工作，以下判断正确的是（　　）
A．电动机的输入功率为6W
B．电动机的输出功率为1W
C．电动机的机械效率为80%
D．电源的总功率为11W
6．（本题3分）阻值相等的三个电阻R、电容为C的平行板电容器、电动势为E且内阻可以忽略的电源与开关S连接成如图所示的电路，其中电源负极接地。开始时，开关S断开，电路稳定后有一带电液滴位于电容器极板间的P点并处于静止状态，整个装置处于真空中，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．若将电容器上极板上移少许，则P点的电势升高
B．若减小电容器两极板的正对面积，则液滴向下加速运动
C．闭合S，则电路稳定后电容器所带电荷量比原来增加
D．闭合S，若电路稳定后液滴还在板间运动，则其加速度大小为
二、多选题（共16分）
7．（本题4分）某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验。图中电流表A的量程为0.6A，内阻约0.1Ω；电压表V的量程为3V，内阻约6kΩ；G为小量程电流表；电源电动势约3V，内阻较小。下列电路中正确的是（ ）
A．测定一段电阻丝（约5Ω）的电阻
B．测定电源的电动势和内电阻（约3Ω）
C．描绘小灯泡（额定电压为2.5V）
D．测定电流表内阻的伏安特性曲线
8．（本题4分）新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　）
A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N
B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s
C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W
D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能
9．（本题4分）如图所示是一个直流电动机提升重物的装置，重物质量m=50kg，电源电压U=100V，不计各处的摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速度将重物向上提升1m时，电路中的电流I=5A，g取10m/s2，由此可知（　　）

A．电动机线圈的电阻r=2Ω B．电动机线圈的电阻r=1Ω
C．此过程中无用功为50J D．该装置的效率为90%
10．（本题4分）奋战在抗疫一线的医护人员，对重症患者可能会使用呼吸机进行急救，已知某品牌呼吸功能障碍应急系统（呼吸机）的部分铭牌参数如表中所示，下列说法正确的是（　　）
交流电源 220V 1.3A正常工作时接地泄漏电流小于（整机）
内置电池 24V 平均工作电流2.8A（呼吸频率15次/min）
A．内置电池的容量为
B．内置电池的电动势为24V
C．内置电池在工作1小时后达到的电流为2.8A
D．内置电池以2.8A的电流工作，可用2.5小时
三、实验题（共16分）
11．（本题8分）在测量一节干电池的电动势E和内阻r的实验中：
（1）实验室有如下器材：
A．干电池节
B．滑动变阻器（010Ω）
C．滑动变阻器（0200Ω）
D．电压表（0~3V~15V）
E．电流表（0~0.6A~3A）
F．开关、导线若干
其中滑动变阻器应选 ；
（2）为了减小实验误差，请在虚线框内画出该实验合理的电路图 。图乙电路中部分导线已连接，请用笔画线代替导线将电路补充完整。要求变阻器的滑片滑至最右端时，其使用电阻值最大 ；
（3）闭合开关后，发现电压表指针有偏转，而电流表指针不偏转，在不断开电路的情况下，应选择多用电表的 检查电路故障；
A．电阻“×1”挡
B．电流电流250mA挡
C．直流电压2.5V挡
D．直流电压10V挡
（4）某同学记录的实验数据如下表，试根据这些数据在图中画出U-I图象 ，根据图象得到被测电池的电动势E V，内电阻r Ω（保留三位有效数字）。
1 2 3 4 5 6
电流I/A 0.10 0.19 0.25 0.31 0.41 0.49
电压U/V 1.42 1.40 1.35 1.32 1.26 1.24
（5）造成本实验系统误差的主要原因是 。
12．（本题8分）小明现要准确测量一个量程已知的电压表的内阻，器材如下：
①待测电压表（量程3V，内阻未知）
②电流表（量程0.6A，内阻0.01Ω）
③电池组（电动势E为3V，内阻不计）
④滑动变阻器
⑤变阻箱（0-9999Ω）
⑥开关和导线若干
小明利用上面所给器材，进行如下实验操作：
（1）首先，用多用电表进行粗测，选用×1000倍率，操作方法正确。若这时刻度盘上的指针位置如图甲所示，则测量的结果是 。（结果保留两位有效数字）
（2）小明开始时设计了如图乙所示的实验电路，你认为该电路使用题目中给定的电流表是否合理 （“合理”或“不合理“），原因是
（3）用选择的丙电路进行实验，闭合电键前宜将电阻箱的电阻调到 （“最大”或“最小”），闭合开关S，调节电阻箱，小明测出电阻箱读数R和电压表读数U，则伏特表内阻为 （用电动势E以及电阻箱读数R和电压表读数U表示）。
四、解答题（共50分）
13．（本题10分）如图所示的电路中，电源电动势E＝12V，内阻r＝0.2Ω，电动机的电阻R0＝0.5Ω，电阻R1＝1.8Ω。电动机正常工作时，理想电压表的示数U1＝3.6V，求：
（1）流过电动机的电流；
（2）电动机输出的机械功率；
14．（本题12分）如图所示的电路中，电源电动势Ed＝18V，内阻r＝10Ω，一定值电阻R0＝79Ω，变阻箱R1接入电路电阻为91Ω．一平行板电容器水平放置，电容器极板长L＝50cm，板间距离d＝40cm，此时，将变阻箱阻值调到R1＝91Ω，一电子以v0＝2.0×106m/s的速度从左端沿中线水平射入电容器．（电子所带电荷量e=1.6×10-19C，电子的质量时9.1×10-31kg）求：
（1）若电容器的电容C＝2μF，则此时电容器极板上带电量多大？
（2）电子飞出电容器时的沿垂直于板面方向偏移的距离y？
15．（本题14分）如图甲所示为测量某电源电动势和内阻的电路图，定值电阻R1=4.0Ω。根据测量数据描绘的U-I图像如图乙所示。求：
（1）电源内阻的测量值r；
（2）电流表示数为0.6A时，电源的输出功率P。
16．（本题14分）水能是可再生能源，可持续地利用水能来发电，为人类提供“清洁”的能源．若一水力发电站水流的平均流量为Q（m3/s），落差为h（m），发电效率为η，则该电站一年的发电量（kW·h）是多少？（一年按365天计算，g取10 m/s2，水的密度ρ＝1×103 kg/m3）
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
《人教版高中物理必修第三册第十二单元电能能量守恒定律培优测试试卷2》参考答案
1．D
【详解】A．小灯泡的额定电流为
电阻为
当接1时，由闭合电路欧姆定律可知、
代入数据解得
故A错误；
BC．当接2时灯泡正常发光，流过的电流为I=0.2A，电源内阻分的电压为
故电动机分的电压为
电动机的内阻
故BC错误；
D．电动机的输入功率
电源的效率
故D正确。
故选D。
2．B
【详解】根据闭合电路欧姆定律得：当开关S断开时，有
当开关S闭合时，有
联立求得
故选B。
3．C
【详解】A．由电路接法可知左右两部分并联后与串联，则可知在滑片从最左端向右移动过程中，滑动变阻器接入电路电阻先增大后减小，则路端电压先增大后减小，故A错误；
B．总电流先减小，右边支路电压增加电阻减小故电流增加，则电流表支路电流先减小，当两支路电阻相等后再向右移动阶段，电流表支路电压减电阻增加故电流表示数还是在减小，故B错误；
CD．则由图像可知当电压为2.5V时，电流为0.50A，此时两部分电阻相等，则总电流为；而当电压为2.4V时，电流分别对应0.33A和0.87A，则说明当电压为2.4V时，干路电流为
则根据闭合电路欧姆定律可得
解得电源的电动势
内电阻
故C正确；D错误。
故选C。
4．C
【详解】每台叶片旋转所形成的圆面积为A，则t时间内流过该圆面积的空气柱体积为
空气柱的质量为
空气柱的动能为
风力发电机将空气动能转化为电能的效率为，转化成的电能为
发电的功率为
漂浮式风电平台“明阳天成号”搭载两台海上风力发电机，则风电平台“明阳天成号”发电的功率为
故选C。
5．C
【详解】AD．灯泡恰好正常发光，则根据
可得电路中的电流为
则可得电源的总功率为
电源内阻消耗的热功率
由此可得电动机的输入功率为
故AD错误；
B．电动机的输入功率为
，
可得电动机的输出功率为
故B错误；
C．电动机的效率
故C正确。
故选C。
6．D
【详解】A．根据
开关S断开，电容器与左侧定值电阻并联，电容器电势差不变。若将电容器上极板上移少许，电场强度减小。由于电容器下极板接地，电势为零，则P点的电势降低，A错误；
B．减小电容器两极板的正对面积，电势差与两极板间距不变，则电场强度不变，则液滴保持静止，B错误；
C．开关S断开时，电容器电势差为
闭合S，根据电路结构，电容器电势差为
则电容器电荷量减少量为
C错误；
D．原来液体平衡时
断开S后，电场力变为
则液滴加速度大小为
D正确。
故选D。
7．AB
【分析】本题主要考查学生对基本电学实验原理、数据处理及根据器材参数设计电路的能力，题目难度偏大。
【详解】A．伏安法测电阻要求连接电流表时采用“大内小外”的原则以保证实验精度，且一般采用测量三次计算平均值的方法，所以用限流法即可，选项A正确；
B．电源内阻仅3Ω，较小，此电路符合测定电源的电动势和内电阻的要求，选项B正确；
C．描绘灯泡伏安特性曲线要求电压从0V开始且有足够多的数据，滑动变阻器应连成分压式，选项C错误；
D．半偏法测电阻电路，要求与表头并联的电阻能够精确读数，不能用滑动变阻器，选项D错误。
故选AB。
8．AD
【详解】A．根据图像的斜率表示物体所受合外力可知，图线①的斜率为
A正确；
B．开启“动能回收”装置后从图线②读取动能数值，利用动能定义可知
解得速度为
B错误；
C．在150m处，自由滑行时所受合外力为，动能回收时，匀速直线运动，即产生电能的力为
电能回收转化功率的计算应考虑效率90%，正确的回收转化功率为
C错误；
D．回收转化的电能为两条图像的在200m处动能差值乘以效率90%，则
D正确。
故选AD。
9．AD
【详解】AB．电动机以v=0.9m/s的恒定速度将重物向上提升时牵引力为
可知
对电动机
解得
故A正确，B错误；
C．此过程中无用功
，
解得
故C错误；
D．该装置的效率
故D正确。
故选AD。
10．ABD
【详解】内置电池上的“24V”表示电动势，“”表示电池的容量，可以由电池的容量计算在一定放电电流下电池的使用时间，由
得，由题给条件无法求出内置电池工作1小时后达到的电流。
故选ABD。
11． B C 1.48 0.520 电压表的电阻
【详解】（1）[1]测量一节干电池的电动势和内阻，滑动变阻器起改变电流作用，为了使电流变化范围较大，且便于操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器，故选B。
（2）[2]由于电源内阻很小，故电流表采用外接法（相对电源）电路图如图所示
[3]变阻器的滑片滑至最右端时，其使用电阻值最大，滑动变阻器下端应接左侧，电路图如图所示
（3）[4]闭合开关后，发现电压表指针有偏转，而电流表指针不偏转，说明电流表所在支路存在某处断路，在不断开电路的情况下，应选择多用电表的直流电压挡进行检查电路故障，一节干电池的电动势约为1.5V，故应选择直流电压2.5V挡进行检查电路故障；
故选C。
（4）[5]根据表中数据在图中画出U-I图象如图所示：
[6]U-I图象的纵截距表示电源的电动势，则由图可得
E=1.48V
[7]图象的斜率代表内阻，有
（5）[8]本实验系统误差产生的原因是电压表的电阻，实验中将电压表和电源部分看作等效电源，所测内阻为电压表内阻和电池内阻的并联电阻，故所测内阻小于电池的真实内阻。
12． 3.0×104 不合理 电路中电流过小，导致电流表读数不准确（表述正确即可） 最大
【详解】（1）[1]由图读出
（2）[2][3]不合理，因为电压表内阻很大，电源电动势较低，则电路中电流过小，导致电流表读数不准确；
（3）[4]为保护电路，闭合电键前宜将电阻箱的电阻调到最大；
[5]电路总电流
根据欧姆定律
联立解得
13．（1）2A；（2）14W
【详解】（1）流过电动机的电流
（2）电动机两端电压
电动机输入功率
热功率
电动机输出的机械功率
14．（1） （2）0.5m
【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律可得变阻箱R1两端的电压为：
电容器极板上带电量为：
(2) 电子飞出电容器的过程中做类平抛运动，则有：
在水平方向：L=v0t
在竖直方向：
加速度为：
联立并代入数据解得：
y=0.5m
15．（1）r=1Ω；（2）P=5.04W
【详解】（1）由U-I图像，斜率
可得
r=1Ω
（2）由U-I图像可知电源的电动势E=9.0V，当电流I=0.6A时，电源的输出功率
代入可得
P=5.04W
16．
【详解】每秒钟水能转化为电能为
也就是发电功率，所以一年内的发电量
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页