高二物理必修三第十二章《电能 能量守恒定律》重难点突破卷（含解析）

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第十二章 电能 能量守恒定律--重难点突破卷
(考试时间：75分钟 满分：100分)
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
第Ⅰ卷 选择题
一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。）
1．（23-24高二上·河南·期中）某实验小组通过如图甲所示的实验电路来“测量一节干电池的电动势和内电阻”，根据测得的数据作出了如图乙所示的U-Ⅰ图线，下列说法正确的是（　　）
A．实验误差来源于电压表分流 B．实验误差来源于电流表分压
C．干电池内阻的测量值为3Ω D．干电池电动势的测量值偏大
2．（24-25高二上·广东广州·期中）央视《是真的吗》节目中，主持人做了“电池+口香糖锡纸=取火工具”的实验：取口香糖锡纸，中间剪掉一些（如图），将锡纸条带锡面的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，很快发现锡纸条开始冒烟、着火。（　　）
A．此实验中使用老旧电池效果更好
B．此实验利用了电流热效应，段最先燃烧
C．该实验取火的原理和“钻木取火”的原理相同
D．若，则段电阻最大，段电阻最小
3．（24-25高二上·广东·阶段练习）一灯泡和一电源的U-I图线如图，两线交点为（0.6A，0.5V），下列说法不正确的是（　　）
A．电源的电动势为1.5V
B．电源的内阻为2Ω
C．小灯泡的电阻随着电流的增大而增大
D．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为0.3W
4．（22-23高一下·江苏常州·期末）黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压，，。符合上述测量结果的可能接法是（　　）

A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间 B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间
C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间 D．电源接在1、3之间，R接在3、4之间
5．（24-25高二上·河北保定·期中）在如图所示的电路中R1、R2为定值电阻，电容器的电容为C，A、B间的电压恒定。若调节电阻箱R接入电路的阻值，使电容器的带电量减少△Q，则在该过程中（　　）
A．电阻箱 R 接入电路的阻值减小
B．电阻 R1两端的电压增大，增加量大于
C．通过电阻R1的电流增大，增加量小于
D．通过电阻箱R的电流减小，减小量大于
6．（23-24高二上·广东广州·期中）现有标有“110V 40W”的灯泡L1和标有“110V 100W”的灯泡L2及一只最大阻值为500Ω的滑动变阻器R，将它们接在220V的电路中，在如图所示的几种接法中，为了保证两个灯泡可以正常发光，且消耗功率最小的电路是（　　）
A． B．
C． D．
7．（24-25高二下·山西吕梁·期末）为了打击酒驾醉驾行为，保障交通安全，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。图1是某型号酒精测试仪，其工作原理如图2所示，R为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，R0为定值电阻且R0=r。酒驾驾驶员对着测试仪吹气过程中，下列说法正确的是（　　）
A．饮酒量越多，电源的输出功率一定越小
B．饮酒量越多，气敏电阻R消耗的功率一定越小
C．电压表的示数变小，电流表的示数变大
D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比变小
8．（23-24高二上·山东临沂·期末）新能源汽车已经普遍走进了我们的生活，某品牌汽车电池采用的是“刀片电池”技术。某学习小组在实验室测量一块电池电芯的电动势E和内阻r。为了能较准确地测量，该小组利用图甲所示电路进行实验，单刀双掷开关S2先后与1、2连接，调节R阻值，得到多组电压和电流的数据，根据实验记录的数据绘制了A、B两条U-I图线，如图乙所示。则（　　）
A．仅利用S2接2时的数据，所得内阻测量值小于真实值
B．图线B是利用单刀双掷开关S2接1中的实验数据绘制的
C．综合A、B两条图线，可以排除两电表内阻的影响，得到此电芯的内阻
D．综合A、B两条图线，可以排除两电表内阻的影响，得到此电芯的内阻
9．（24-25高二上·广东佛山·期中）如图甲所示，这是某品牌的共享电动自行车，其电源、车灯、电动机构成的电路简化为图乙。该电动自行车的电源电动势内阻，电动机的内阻，车灯电阻，电流表的内阻忽略不计。当S1、S2都接通时，电流表的示数，此时电动机正常工作。已知人和车的总质量为68kg，电动自行车在平直路上所受阻力恒为17N，电动自行车保持额定功率在平直路上从静止开始沿直线加速到最大速度运动的位移为10m。下列说法正确的是（　　）
A．当只有S1接通时，电流表的示数为1.6A
B．当只有S1接通时，车灯的电压为38.4V
C．当S1、S2都接通时，电动机的输出功率为90W
D．电动自行车从静止加速到最大速度所用的时间为12s
10．（24-25高二上·山东济宁·阶段练习）如图所示电路中，为理想电流表，均为固定电阻，为滑动变阻器且其总电阻大于，为平行板电容器，为电动机，其内阻，干电池电源电动势，内阻不计，当滑片从点滑到点过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数先增大后减小
B．电容器带电量一直减小
C．电源的总功率先减小后增大
D．电动机消耗的功率为72W
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题
11．（6分）（24-25高二上·广东·期末）某实验小组通过提升重物的方式验证直流电动机工作时电功率、机械功率和热功率的守恒关系。实验装置如图所示。其主要器材包括稳压电源、电动机（带（1）绞盘）、力传感器、位移传感器、定滑轮、重物及支架。
(1)为了测量电动机的工作时的热功率，先进行电动机线圈电阻的测量，此时需要保证 （填“电动机正常工作”或“电动机不转动”），选用 （填“甲”或“乙”）测量电路进行测量。
(2)然后把定滑轮固定在力传感器下方，再把力传感器固定在支架上且示数调零。轻质细绳跨过定滑轮，一端连接电动机绞盘，另一端连接重物。电动机带动绞盘旋转，拉动重物匀速直线上升。读取力传感器示数为，通过位移传感器测算重物上升时的速度，进而计算出电动机的机械功率为 （用表示）
(3)根据电源显示屏直接读出电动机匀速提升重物时，电源对电动机提供的电压以及电流，可计算电动机的线圈的热功率。只需在实验误差允许范围内验证： ．即可验证电动机的能量转化和守恒关系。
12．（9分）（25-26高二上·黑龙江哈尔滨·期中）某课外兴趣小组设计并制作了马铃薯电池，并通过以下实验操作测定马铃薯电池的电动势和马铃薯的电阻率。实验原理如图所示：
（1）电极材料由正对面积为，间距为d的铜片与锌片构成，将马铃薯切成长度为d且接触面积与正负电极面积相等的矩形块。用游标卡尺测量马铃薯的长度如图所示，则马铃薯的长度 cm。
（2）将马铃薯块置于铜片与锌片两电极之间，确保马铃薯与电极的良好接触。
（3）改变电阻箱的电阻，记录5组电压传感器的示数U及对应的电流传感器的示数I，并在图像中描点。
（4）由图像可知马铃薯电池的电动势 V，内阻 Ω。（结果均保留两位有效数字）
（5）马铃薯的电阻率为 。（结果保留两位有效数字）
（6）电流传感器的电阻对本实验电池电动势的测量结果 （填“有”或“无”）影响。
13．（8分）（24-25高二上·上海松江·期中）如图，一电动自行车动力电源上的铭牌标有“48V，12Ah”字样。它正常工作时电源输出电压为40V，额定输出功率240W。由于电动机发热造成损耗，电动机的效率为80%，不考虑其它部件的摩擦损耗。已知人与车的总质量为76.8kg，自行车运动时受到阻力恒为38.4N，求：
(1)电动机的额定电流I；
(2)电源的内阻r；
(3)电动机的线圈电阻R；
(4)此电动自行车加速运动的最大速度v。

14．（15分）（25-26高二上·山东枣庄·阶段练习）如图甲所示的电路中，只闭合开关S1，在滑动变阻器的滑片从a端移动到b端的过程中，两电压表V1、V2的示数U1、U2随电流表A的示数I变化的关系如下图乙所示，其中电容器的电容C=8μF。电路中的电流表和电压表均为理想电表。
(1)求电源的电动势和内阻；
(2)求滑动变阻器R的最大阻值和电阻R2的阻值；
(3)现将滑动变阻器的滑片置于a端，单刀双掷开关S2拨到1端，稳定后再拨到2端。求S2从1端拨到2端至电路再次稳定的过程中流过电阻R3的电荷量。
15.（16分）（23-24高二上·山东日照·期中）如图甲所示，电源内阻，、、均为定值电阻，，，为滑动变阻器，最大阻值为，电容器的电容，电表均为理想电表。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，电路稳定时读出电压表和电流表的示数，得到关系如图乙所示。求：
（1）电源的电动势和的阻值；
（2）当滑片P移到正中间位置时，电容器上带的电荷量；
（3）滑片P从移到的过程中，滑动变阻器的最大功率。
、
答案和解析
1．【答案】A
【详解】ABD．由图甲可知，因电压表的分流作用，电流的测量值小于流过电源的真实值，当外电路短路时电流的测量值等于真实值，修正后的U-Ⅰ图像如图所示
可知电池电动势的测量值小于真实值，故A正确，BD错误；
C．由图乙可知，干电池内阻的测量值为
故C错误。
故选A。
2．【答案】D
【详解】A.此实验中使用老旧电池效果没有新电池好，因为老旧电池的内阻比较大，使得电路电流较小，电流的热效应不明显，故A错误；
BD．根据电阻定律
若，材料相同，则电阻率相同，段横截面积最小，段横截面积最大，则段电阻最大，段电阻最小；此实验利用了电流热效应，根据
由于电流相等，段电阻最大，则段的功率最大，段最先燃烧，故B错误，D正确；
C.钻木取火是利用做功产生热量，而该实验是利用了电流的热效应产生热量，原理并不相同，故C错误。
故选D。
3．【答案】B
【详解】AB．根据U=E-Ir可知电源的电动势为
E=1.5V
电源的内阻为
选项A正确，B错误；
C．根据可知，随电流变大，小灯泡上各点与原点连线的斜率变大，可知小灯泡的电阻随着电流的增大而增大，选项C正确；
D．把电源和小灯泡组成闭合回路，则两图像的交点为电路的工作点，则此时小灯泡两端电压和电流分别为0.5V和0.6A，则小灯泡的功率约为
P=IU=0.3W
选项D正确。
此题选择不正确的，故选B。
4．【答案】C
【详解】AB．依题意，有
联立，可得
在外电路中电流从高电势流向低电势，所以电源接在1、3之间。故AB错误；
CD．当R接在3、4之间时，3和4接线柱间的电路无电流，电势差为零。故C正确；D错误。
故选C。
5．【答案】D
【详解】ABC．根据电路图可知电容器两端的电压等于R2两端的电压，使电容器的带电量减少△Q，可知R2两端的电压减少，因为总电压不变，所以电阻 R1两端的电压增大，增加量等于 ，通过电阻R1的电流增大，增加量等于，因并联部分电压增大，根据串并联的电路特点可知电阻箱 R 接入电路的阻值增大，故ABC错误；
D．流过R1和R的电流减少，通过R1的电流增大，所以通过电阻箱R的电流减小，减小量大于 ，故D正确。
故选D。
6．【答案】C
【详解】A．L1（110V 40W）和L2（110V 100W）的额定电压相同，由
可知
R1>R2
由串联电路电流相等，两灯的电压不相等，可知图中L1、L2一定不会同时正常发光，故A错误；
D．图中灯L2与滑动变阻器并联，总电阻小于L2的电阻，所以灯L2两端的电压小于灯L1两端的电压，图中L1、L2一定不会同时正常发光，故D错误；
BC．并联电路电压相等特点可知图B中L1、L2可以相等，两灯可以正常发光；图C中L1与滑动变阻器并联，总电阻小于L1的阻值，可能与L2的阻值相等，但B中
P总＝2（P1＋P2）
C中
所以
所以消耗功率最小的电路是C图电路，故B错误，C正确。
故选C。
7．【答案】C
【详解】A．当电源的内阻和外电阻相等时，电源的输出功率最大，当外电阻大于内电阻时，电源的输出功率随外电阻的减小而增大，因为R0=r，所以饮酒量越多时，R越小，则外电阻减小，但也是大于内阻的，则电源的输出功率变大，故A错误；
B．饮酒量越多，酒精气体的浓度就越大，则R越小，但是R消耗的功率不确定，故B错误；
C．因为气敏电阻的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，酒驾驾驶员对着测试仪吹气，气敏电阻的阻值减小，根据闭合电路的欧姆定律
可知，电路中的电流增大，即电流表示数变大，电压表示数为
所以电压表示数变小，故C正确；
D．根据电压表示数为
可得电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比为
可知保持不变，故D错误。
故选C。
8．【答案】AC
【详解】AB．当S2接1时，误差在于电流表的分压，所测内阻等于电源内阻与电流表内阻之和，所以内阻测量值比真实值偏大；当S2接2时，误差在于电压表的分流，所测内阻等于电源与电压表并联的总电阻，所以内阻测量值比真实值偏小。由于U-I图线斜率的绝对值表示内阻，即S2接1时的图线陡一些，由图可以判断图线是A，单刀双掷开关S2接2时图线缓一些，由图可以判断图线B，故A正确，B错误；
CD．S2接1时，所测电动势为电流表与电源串联后整体的等效电源的电动势，排除两电表内阻的影响,即S2接1时的电动势的测量值等于真实值，即有
由于S2接2时，当电路短路时，电压表没有分流，即此时的电流的测量值与真实值相等，结合上述可知，电源的真实的U-I图线是B图线纵轴交点与A图线横轴交点的连线，可知
故C正确，D错误。
故选AC。
9．【答案】ABD
【详解】AB．当只有S1接通时，根据闭合电路欧姆定律可得
故AB正确；
C．当S1、S2都接通时，有
流过灯泡的电流为
流过电动机的电流为
电动机的输出功率为
故C错误；
D．当电动自行车达到最大速度时，牵引力等于阻力，则
根据动能定理可得
联立解得
故D正确。
故选ABD。
10．【答案】BC
【详解】A．滑动变阻器aP段与R2串联后，再和滑动变阻器bP段并联（此处用R并表示并联的总电阻），再与R0串联，最后与电动机并联。当滑片P从a点滑到b点的过程中，R2支路的电阻总值为R2+Ra，滑动变阻器b端支路电阻为R1-Ra，因为R1＞R2，所以当
R2+Ra=R1-Ra
即两条支路电阻相等时，两支路并联电阻最大，所以当滑片P从a向b滑动时，并联电阻R并先增大后减小，由于R并先增大后减小，而电源内阻不计，则路端电压等于电源电动势，恒定不变，根据并联电路的特点可知，上方支路中电流先减小后增大，电流表的示数先减小后增大，故A错误；
B．由上述分析可知，电阻支路的总电流I总先减小后增大，所以定值电阻R0两端的电压先减小后增大，R并两端电压与这相反，先增大后减小。当电流表示数I总减小、R并两端电压增大时，滑动变阻器b端支路电阻减小，则b端支路电流Ib增大，由于I总=Ia+Ib，可知滑动变阻器a端支路电流Ia减小，则电阻R2两端电压U2减小；当电流表示数I总增大、R并两端电压减小时，滑动变阻器a端支路电阻增大，则a端支路电流Ia减小，则电阻R2两端电压U2减小，因此R2两端电压一直减小，由此可知电容器带电量
Q=CU2
一直减小，故B正确；
C．R并先增大后减小，则电路中的总电流I先减小后增大，电源消耗的功率
P=EI
先减小后增大，故C正确；
D．若电动机为纯电阻用电器，则功率为
但是电动机为非纯电阻用电器，其正常工作时欧姆定律不成立，虽然其两端电压不变，但无法计算电流，故功率无法计算，故D错误。
故选BC。
三、实验题
11． 【答案】(1) 电动机不转动 乙
(2)
(3)
【详解】（1）[1][2]用伏安法测电动机线圈的电阻时，电动机须为纯电阻，故电动机应该处于不转动的状态；由于电动机线圈的电阻较小，故应选择电流表的外接法，因此应选择乙图所示的测量电路。
（2）电动机的拉力的大小等于拉力传感器示数的一半，故其机械功功率为
（3）电动机匀速提升重物时，电动机两端的电压为，通过电动机的电流为，因此电动机工作时的电功率为，故只需在实验误差允许范围内验证
即可验证电动机的能量转化和守恒关系。
12．【答案】 10.230 0.70/0.71/0.72 15 无
【详解】（1）[1]马铃薯的长度d=10.2cm+0.05mm×6=10.230cm
（4）[2]做出U-I图像如图
根据U=E-Ir，由图像可知电动势E=0.71V
[3]内阻
（5）[4]根据
可得
（6）[5]该实验中主要是电压传感器的电阻对电池电动势的测量值有影响，而电流传感器的电阻对本实验电池电动势的测量结果无影响。
四、解答题
13．【答案】(1)6A
(2)1.33Ω
(3)1.33Ω
(4)5m/s
【详解】（1）正常工作时电源输出电压为40V，额定输出功率240W，则电动机的额定电流
（2）电源内阻
（3）设电动机的内阻为R，电动机的效率为80%，则有
求得
（4）当合力为零时，速度最大，此时
解得
14．【答案】(1)1.2V，
(2)8Ω，1Ω
(3)
【详解】（1）由图像知；
由闭合电路的欧姆定律知，
将数据代入得，
（2）由闭合电路的欧姆定律知
由图像知，代入解得
可知
当 时，，则
联立以上两式解得
（3）开关接到 1 端时，电路中总电阻
电容器两端电压
电容器的电荷量为
开关接到 2 端时，则有
电容器的电荷量为
因开关从 1 接到 2 时，电容器的极性发生改变，所以流过电阻 R3的电荷量
可得
15．【答案】（1），；（2）；（3）
【详解】（1）结合电路图，根据闭合电路的欧姆定律可得
由图乙知，当时，；当时，；代入数据，联立解得
，
（2）当滑片P移到正中间位置时，电阻接入电路的阻值为最大值的一半，即。可得和并联部分的电阻为
此时电流表的示数为
此时电容两端的电势差等于电阻两端的电势差，为
由电容器的定义可得
代入数据解得
（3）并联部分电压
的功率
整理得
当时，功率最大，解得
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