2024-2025学年高中物理人教版必修三单元测试：第十二章 电能 能量守恒定律
一、单选题
1．某滑雪赛道如图所示，滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道起跳。将运动员视为质点，不计摩擦力及空气阻力，此过程中，运动员的动能与水平位移x的关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
2．将一根电阻丝接在某恒定电压的电源两端，电流做功的功率为P.若将该电阻丝均匀地拉长为原来的两倍后再接入该电源.则它的功率为( )
A.4P B.0.25P C.16P D.0.125P
3．汽车胎压监测的简化电路如图所示，为定值电阻，为压敏电阻，胎内气压越大其电阻越小，监测两端的电压可判断胎压是否正常。如果轮胎漏气，则( )
A.电压表的示数增大 B.路端电压减小
C.中的电流增大 D.中的电流减小
4．如图所示，电源电动势为E，电源内阻为，定值电阻，滑动变阻器变化范围是0～10Ω，下列说法正确的是( )
A.当时，电源的输出功率最大
B.当时，上获得的功率最大
C.当时，电源的效率最大
D.当时，上获得的功率最大
5．如图所示为某景观喷泉的喷射装置结构示意图.它由竖直进水管和均匀分布在同一水平面上的多个喷嘴组成，喷嘴与进水管中心的距离均为，离水面的高度.水泵位于进水管口处，启动后，水泵从水池吸水，并将水压到喷嘴处向水平方向喷出，水在水池面上的落点与进水管中心的水平距离为.水泵的效率为，水泵出水口在内通过的水的质量为，重力加速度g取，忽略水在管道和空中运动时的机械能损失.则下列错误的是( )
A.水从喷嘴喷出时速度的大小
B.在水从喷嘴喷出到落至水面的时间内，水泵对水做的功是
C.水泵输出的功率
D.水泵在内消耗的电能
6．每分钟有个自由电子通过导线的横截面，导线的横截面积为，电子电荷量为，则该导线中的电流大小是( )
A. B. C. D.
7．如图所示，电源电压为12V，电源内阻不能忽略且为1.0Ω，电路中的电阻R为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机正常转动时，电流表的示数为2.0A.则以下判断中正确的是( )
A.电动机的输出功率为12.0W B.电源输出的电功率为24.0W
C.电动机产生的热功率4.0W D.电动机两端的电压为6.0V
8．在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，闭合开关S，电灯L正常发光.两块电表均为理想电表.在滑片P向右移动的过程中，下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变小 B.电源的总功率变小
C.灯泡L的亮度变大 D.电压表的示数变小
二、多选题
9．在如图甲所示电路中，定值电阻为滑动变阻器，闭合开关后，多次改变滑片的位置，分别记录电压表和电流表的示数，由测得数据作出如图乙所示图线。下列判断正确的是( )
A.当滑片向右滑动时，电压表示数增大
B.电源的电动势测量值约为1.60 V
C.电源的内阻测量值约为1.5 Ω
D.当电源短路时，电路中电流为0.4 A
10．如图所示，电源电动势，小灯泡L上标有“2 V 0.4 W”，开关S接1，当变阻器调到时，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1 Ω B.电动机的内阻为4 Ω
C.电动机的正常工作电压为1 V D.电源效率约为93.3%
11．如图所示，闭合开关，均正常发光，当滑动变阻器的滑片P自C向D滑动时( )
A.变亮 B.变暗 C.变亮 D.变暗
12．如图所示，为定值电阻，为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是( )
A.当时，获得最大功率 B.当时，获得最大功率
C.当时，获得最大功率 D.当时，电源的输出功率最大
三、填空题
13．一手电筒内电池组的电动势为3.0 V，手电筒内小灯泡的额定电压为2.4 V，额定电流为0.6 A。若闭合开关，小灯泡刚好正常发光，则小灯泡的电阻为________Ω；若手电筒正常工作1分钟，则电池组内阻产生的热量为________J。
14．某物理兴趣小组开展活动，测干电池的电动势和内阻。
（1）小明同学为了避免电流表、电压表的内阻对测量结果的影响，利用如图甲所示的电路图测量干电池的电动势和内阻。先闭合开关，把开关掷于1时，改变滑动变阻器接入电路的阻值，得到多组电流和电压值，在坐标纸上画出图像如图乙中的a直线；再把开关掷于2，重复操作，画出图像如图乙中的b直线。为了消除电表内阻对测量结果的影响，根据图像可求出电源电动势_______V，电源内阻_______Ω。（结果均保留3位有效数字）
（2）小红同学在没有电压表的情况下，设计了如图丙所示的电路图测量干电池的电动势和内阻。
①改变电阻箱接入电路中的电阻值，记录了多组电流表的示数I和电阻箱的示数R，通过研究图像，如图丁所示，可求出电源电动势_______V，电源内阻_______Ω。（结果均保留3位有效数字）
②下图中实线代表理想电流表测得的情况，虚线代表电流表内阻不可忽略时测得的情况，下列图中能正确反映相关物理量之间关系的是_______（填选项字母）。
四、计算题
15．如图所示，A为电解槽，N为电炉，恒定电压，电解槽内阻，当闭合、断开时，电流表的示数为6 A；当闭合、断开时，电流表的示数为4 A（电流表内阻不计），求：
（1）电炉的电阻及发热功率各多大？
（2）在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？
16．如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为，电动机两端电压为5 V，电路中的电流为1 A，物体A重20 N，不计摩擦力，问：
（1）电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？
（2）电动机的输入功率和输出功率各是多少？
（3）10 s内，可以把重物A匀速提升多高？
（4）这台电动机的机械效率是多少？
17．某地强风风速为14m/s，设空气密度为，若某风力发电机的风扇叶片长10m，当风通过风扇横截面时，其动能的20%将转化为电能，则该风力发电机的功率是多大？
18．如图所示，P是一个表面镀有很薄电热膜的陶瓷管，其长度为L，直径为D，镀膜的厚度为d，管两端有导电金属箍M、N。现把它接入电路中，测得它两端电压为U，通过它的电流为I，则膜的电阻为多少？镀膜材料电阻率为多少？
参考答案
1．答案：A
解析：设运动员位移与水平方向的夹角为θ，运动员沿斜面下滑过程，θ不变，根据动能定理有，则图线为一条过原点的倾斜的线段。运动员运动到圆弧滑道后，θ发生变化，动能与水平位移不成正比。运动员到达圆弧滑道最低点后上升，重力做负功，动能减小。综上可知，A正确，BCD错误。
2．答案：B
解析：根据欧姆定律和电阻公式，(ρ为材料电阻率)可知，导体拉长2倍,截面积减半,而长度加倍,电阻变为原来的4倍,所以电阻电压不变，电流也变为原来的,根据可知，功率变为原来的,所以B正确.故选B.
3．答案：A
解析：AD.如果轮胎漏气，轮胎内气体的压强减小，压敏电阻的阻值增大，根据串反并同规律，与压敏电阻并联的电压表的读数增大，与压敏电阻并联的的电流增大，A正确，D错误;C.如果轮胎漏气，轮胎内气体的压强减小，压敏电阻的阻值增大，根据串反并同规律，与压敏电阻串联的的电流减小，C错误;B.根据闭合电路欧姆定律,如果轮胎漏气，轮胎内气体的压强减小，压敏电阻的阻值增大，总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，B错误。故选A。
4．答案：D
解析：A.当时，电源的输出功率最大，A错误;B.把看作电源的内阻，当时电源的输出功率最大，即上获的功率最大，B错误;C.电源的效率为,外电阻越大，电源的效率越高，所以当时，电源的效率最高，C错误;D.由得，当时，的电流最大，上获得的功率最大，D正确。故选D。
5．答案：B
解析：水从喷嘴水平喷出，做平抛运动，由平抛运动的规律知，解得，选项A正确；在水从喷嘴喷出到落至水面的时间内，水泵对水做的功，选项B错误；水泵对外做功，转化为水的机械能，水泵的输出功率为，其中，得，选项C正确；根据，则水泵的电功率是内消耗的电能为，选项D正确.
6．答案：B
解析：根据电流的定义式
故选B。
7．答案：A
解析：D.电路中电流表的示数为2.0A，所以电动机的电压为故D错误；AC.电动机的总功率为W电动机的发热功率为所以电动机的输出功率为故A正确，C错误；B.电源的输出的功率为故B错误。故选A。
8．答案：D
解析：将滑片P向右移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，电路总电流I增大，则电流表的示数变大，故A错误；电源总功率，电流I增大，总功率增大，故B错误；由于内阻不为零，故路端电压减小，电灯L消耗的功率减小，变暗，故C错误；流过变阻器的电流，I增大，减小，则增大，电阻消耗的功率变大，电阻两端的电压增大；电压表的示数，U减小，增大，则电压表示数变小.故D正确.故选D.
9．答案：AB
解析：根据图像读出电源电动势为1.60 V，根据图线斜率得到，故电源内阻为，B正确，C错误；当滑片向右滑动时，电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可得总电流减小，根据可得出电压表示数增大，故A正确；当电源短路时，根据闭合电路欧姆定律得，故D错误。
10．答案：AD
解析：由小灯泡的额定功率可知，，由欧姆定律得，可知小灯泡正常发光时电阻，由闭合电路欧姆定律可知，解得，A正确；开关接2时小灯泡正常发光，说明电路中电流仍为0.2 A，故电动机两端电压，电动机为非纯电阻用电器，故电动机内阻不等于4 Ω，B、C错误；由，代入数据可得电源效率约为93.3%，D正确。
11．答案：BD
解析：当滑动变阻器的滑片P自C向D滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中总电阻减小，总电流增大，则电源内部电压增大，外电路电压减小，根据串、并联电路电压特点可知，两端电压均减小，均变暗。故选B、D。
12．答案：AC
解析：在讨论的电功率时，可将视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻与电动势为E、内阻为的电源（等效电源）连成的闭合电路（如图甲所示），的电功率是等效电源的输出功率。显然当时，获得的电功率最大，选项A正确；讨论的电功率时，由于为定值电阻，根据知，电路中电流越大，上的电功率就越大，所以，当时，等效电源内阻最小（等于r，如图乙所示），获得的电功率最大，故选项B错误，C正确；讨论电源的输出功率时，为外电阻，内电阻r恒定，由于题目没有给出和r的具体数值，所以当时，电源输出功率不一定最大，故选项D错误。
13．答案：4；21.6
解析：
14．答案：（1）1.40；7.00
（2）①1.33；8.00；②C
解析：（1）当开关掷于1时，电流表相对于电源内接，根据闭合电路欧姆定律有，整理得，可知此时所测电源的电动势为图线的纵截距，为准确值，所以电动势的准确值是1.40 V，当开关掷于2时，根据闭合电路欧姆定律有，分析可知当时，流过电源的电流，即短路电流是准确值，由于坐标原点是（0,0.54），所以要求r的准确值需要求出b图线的短路电流，由相似比得短路电流，连接1.40 V与两点，连线的斜率的绝对值即为r，则内阻。
（2）①根据闭合电路欧姆定律，有，整理可得，由图像知，纵截距，斜率，所以。
②当电流表没有内阻时有，当电流表有内阻时有，所以电流表有无内阻的两个图像中图线的斜率相同，电流表有内阻时的纵截距大于电流表无内阻时的纵截距，C正确。
15．答案：（1）2 Ω；72 W
（2）16 W
解析：（1）电炉为纯电阻用电器，由欧姆定律，得，其发热功率为。
（2）电解槽为非纯电阻用电器，电能转化为内能和化学能，其中。
16．答案：（1）1 W
（2）5 W；4 W
（3）2 m
（4）80%
解析：（1）根据焦耳定律，热功率为：
（2）输入功率为：
输出功率为：
（3）电动机的输出功率用来提升重物，在10s内，有
（4）机械效率为：。
17．答案：
解析：依题意，可得内通过扇叶的风的质量为
风的动能为
发电机的功率为P，时间为t，由能量守恒定律可得
由题中数据可知
，
代入求得
18．答案：
解析：由欧姆定律可得，沿着L的方向将膜层解析展开，如图所示，则膜层等效为一个电阻，其长为L，横截面积为管的周长和厚度d的乘积
由电阻定律可得
则，解得。
