【单元练】高中物理必修3第十二章【电能-能量守恒定律】测试题

1．如图所示，平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则（　　）

A．电压表读数减小

B．电流表读数减小

C．质点P将向上运动

D．R3上消耗的功率逐渐增大A

解析：A

AB．当滑片向b移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小，电路中电流增大，路端电压减小，同时R1两端的电压增大，故并联部分的电压减小。流过R3的电流减小，则流过电流表的电流增大，故电流表示数增大。因并联部分电压减小，而R2中电压增大，故电压表示数减小，故A正确，B错误；

C．因电容器两端电压减小，故电荷受到的向上电场力减小，则重力大于电场力，电荷向下运动，故C错误；

D．因R3两端的电压减小，由公式

P＝

可知，R3上消耗的功率减小，故D错误。

故选A。

2．在如图所示的电路中，闭合开关，将滑动变阻器的滑片向左移动一段距离，待电路稳定后，与滑片移动前比较（　　）

A．灯泡L变暗 ．电容器C上的电荷量不变

C．电源消耗的总功率变大 ．电阻两端电压变大C

解析：C

AC．滑动变阻器的滑片向左移动一点，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分析得知，流过电源的电流增加，则由

知电源的总功率变大，且流过灯泡的电流增加，灯泡L亮度变亮，A错误C正确；

B．电源的路端电压

流过电源的电流增加，路端电压减小，即电容器电压减小将放电，电荷量将减小，B错误；

D．电阻只有在电容器充放电时有短暂的电流通过，稳定状态无电流，则其两端的电压为零不变，D错误。

故选C。

3．如图所示，R1为定值电阻，R2是金属热电阻（温度越高，电阻值越大），L为小灯泡。则当温度下降时（　　）

A．R1两端的电压减小

B．电流表A的示数减小

C．路端电压变小

D．小灯泡L变亮C

解析：C

AB．当温度下降时，R2的阻值变小，则电路的总电阻变小，干路电流变大，则R1两端的电压增大，电流表A的示数增大，故AB错误；

C．根据

可知路端电压变小，故C正确；

D．由于小灯泡L两端的电压

显然UL变小，则小灯泡L变暗，故D错误。

故选C。

4．如图所示是一实验电路图。在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是（　　）

A．电流表的示数变大

B．路端电压变小

C．电源内阻消耗的功率变小

D．电路的总电阻变大B

解析：B

当滑片向b端滑动时，其接入电路中的电阻减小，使得外电路总电阻减小，根据

可知总电流在增加，根据闭合电路中的欧姆定律有

E=Ir+U外

可知路端电压U外在减小， 流过电流表的示数为

可知电流表读数在减小；根据

P=I2r

可知内阻消耗的功率在增大，故ACD错误，B正确。

故选B。

5．某实验小组将电流表G改装成欧姆表，所用器材除电流表G外还有电源、滑动变阻器、导线等，电路如图所示。改装完成后为方便读数，通过测量，他们将表盘中的3mA刻度改为500Ω；8mA刻度改为100Ω，则6mA刻度应改为（　　）

A．180Ω ．200Ω ．250Ω ．300ΩA

解析：A

由闭合电路欧姆定律得

解得 ，A正确，BCD错误。

故选A。

6．如图，是一实验电路图，在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是（　　）

A．路端电压变大 ．电流表的示数变小

C．电源的输出功率变小 ．电路的总电阻变大B

解析：B

AD．在滑动触头由a端滑向b端的过程中，R1减小，外电阻变小，电路的总电阻变小，总电流变大，内电压变大，路端电压变小，AD错误；

B．在滑动触头由a端滑向b端的过程中，R1减小，由串反并同规律得，与滑动变阻器并联的电流表读数变小，B正确；

C．不确定外电阻和内电阻的大小关系，所以电源的输出功率如何变化也不能确定，C错误。

故选B。

7．如图所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是（　　） 

A．电源的电动势为30V

B．电源的内阻为

C．电流为2.5A时，外电路的电阻为15Ω

D．输出功率为120W时，路端电压是50VC

解析：C

【分析】

先根据根据闭合电路欧姆定律推导出电源输出电压与电流的关系图象的表达式，然后对照图象求解电动势和内电阻；可以从图象读出不同电流对应的电压和输出功率，根据欧姆定律求解电阻。

A．根据闭合电路的欧姆定律，电压的输出电压

对照U-I图象，当I=0时，，故A错误；

B．U-I图象斜率的绝对值表示内电阻，故

故B错误；

C．电流为2.5A时，对照U-I图象，电压为37.5V，故外电路电阻

故C正确；

D．输出功率为120W时，对照P-I图象，电流为6A，再对照U-I图象，输出电压为20V，故D错误；

故选C。

【点睛】

本题关键是根据闭合电路欧姆定律列式求解U-I图象表达式进行分析，基础问题。

8．如右图所示，电源电动势约为4V，因线路故障，按通K时，灯L1和L2均不亮，用电压表测得Uab=0，Ubc=0，Ucd=4V。由此可知开路处为（　　）

A．灯L1 ．灯L2 ．变阻器 ．不能确定C

解析：C

由于Ucd=4V，说明c与电源正极相通，灯L1、灯L2正常，而电压都加在变阻器上，说明电阻器开路，电流无法通过。

故选C。

9．某同学为了研究电功率，现取两个完全相同的灯泡，分别按如图甲和图乙两种方式连接。其中甲电路接有的电压、乙电路接有的电压，改变可调电阻的阻值，使两个电路中的灯泡均正常发光。假设两电路中滑动变阻器消耗的电功率分别用P1、P2表示，两电路消耗的总功率分别用P甲、P乙表示。则下列关系式正确的是（　　）

A．P甲P2 ．P1解析：B

CD．设灯泡正常发光时两端的电压为U，电流为I，由于两图的灯泡都正常发光，

则甲图滑动变阻器两端的电压

由功率得

乙图滑动变阻器两端的电压

由功率得

即两电路中滑动变阻器消耗的电功率相等，即

故CD错误；

AB．两电路消耗的总功率为两个灯泡和滑动变阻器消耗的功率之和，两个灯泡都正常发光，滑动变阻器消耗的功率又相同，即两电路消耗的总功率相等，即

故A错误，B正确。

故选B。

10．在如图所示的电路中，输入电压U恒为10V，灯泡L标有“3V，9W”字样，电动机线圈的电阻RM＝1Ω。若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是（　　）

A．电动机两端的电压是6V

B．通过电动机的电流是5A

C．电动机的输出功率是12W

D．整个电路消耗的电功率是21WC

解析：C

A．灯泡正常发光时的电压等于其额定电压，电动机的输入电压

UM=U-UL=10V-3V=7V

故A错误；

B．灯泡正常发光，则电路电流

即通过电动机的电流是3A，故B错误；

C．电动机的热功率

PQ=I2RM=92×1Ω=9W

则电动机的输出功率是

故C正确；

D．整个电路消耗的功率

P总=UI=10V×3A=30W

故D错误；

故选C。

二、填空题

11．在闭合电路中，电源的端电压为U，内电阻为r，电路中的电流为I，则电源的电动势E = __________，能反映闭合电路中“能的转化和守恒”思想的关系式为__________。（用E、U、I、r表示）U+IrEI=UI+I2r

解析：U+Ir EI= UI +I2r    

[1]根据闭合电路的电动势等于内外电路的电压之后，有

[2]根据全电路的能量守恒，电源提供的电能在内电路和外电路上消耗，有

EI= UI +I2r

12．如图所示，电解槽A与电阻R并联后接到电源上，电源的电动势E=120V，内阻r＝1Ω，电阻R＝19Ω，电解槽电阻r′＝0.5Ω。S闭合时电阻R消耗的功率为475W，则此时通过电阻R的电流为______A，电解槽中电能转化为化学能的功率为______ W。

1700

解析：1700    

[1]根据P=I2R可得通过电阻R的电流为

[2]路端电压

U=IRR=95V

总电流

则电解槽的电流

I1=I-IR=20A

电解槽中电能转化为化学能的功率为

13．在如图所示的电路中，已知定值电阻为R，电源内阻为r，电表均为理想电表。将滑动变阻器滑片向下滑动，电流表A示数变化量的绝对值为△I，则电压表V1示数变化量的绝对值△U1＝_____，电压表V2示数变化量的绝对值△U2＝_____。

【分析】考查电路的动态分析

解析： 

【分析】

考查电路的动态分析。

[1][2]．据题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R与变阻器串联，电压表V1、V2、分别测量R、路端电压的电压．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A的示数增大，则:

根据闭合电路欧姆定律得：

则得：

则有：

14．当一个电池的外电路分别接4欧和9欧电阻时，电池的输出功率相等，则在这两种情况下，通过电池的电流强度之比为______，电池的内电阻为______欧。3:26

解析：3:2    6    

[1]由题知，两种情况下电池的输出功率相等，根据：

有：

则有：

[2]根据闭合电路欧姆定律有：

则有：

解得：Ω

15．图中电源电动势 E=12V，内电阻r=0.5Ω。将一盏额定电压为8V，额定功率为16W的灯泡与一只线圈电阻为0.5Ω的直流电动机并联后和电源相连，灯泡刚好正常发光，通电100min。问：

(1)电源输出的能量是多少？______

(2)电动机的效率为多少？______

(3)非纯电阻电路电功和电热的关系：______（写出表达式）

J625UIt>I2Rt

解析：J    62.5%    UIt>I2Rt    

(1)灯发光正常，其电压8V，则内阻分担电压为

总电流

电源输出能量

(2)灯的电流

电动机电流

电动机的输入功率

P电＝U灯I1=48W

电动机热功率

P热＝I12R=18W

电动机输出机械功率

P机＝P电-P热＝30W

电动机效率

 (3)非纯电阻电路电功和电热的关系

UIt>I2Rt

16．根据所学知识，完成下列小题。

(1)电视机遥控器使用的7号干电池，其电动势为1.5V，当其正常工作一段时间后，消耗了3J化学能，在此期间非静电力搬运的电荷量为_____C。

(2)用国际单位制中的基本单位千克（kg）、米（m）、秒（s）、安培（A），表示电阻的单位欧姆（Ω），则其中安培（A）的指数是__________。－2

解析：－2    

[1]由公式得非静电力搬运的电荷量为

[2]根据电阻的公式

所以电阻的单位

安培（A）的指数是－2

17．某大楼安装了一台升降机，该升降机在电压为380V的电动机带动下以1m/s的恒定速率沿竖直方向上升，电动机的最大功率为9.1kW，不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时升降机的速率和不载人时相同，则这台升降机载10人时，电动机的输出功率为_____kW，这台升降机可同时载的最多人数为_____人。（设人的平均质量为60kg，g取，电动机的内阻和一切摩擦均不计）912

解析：9    12    

[1]该升降机不载人时的功率为

升降机载10人时，对人做功的功率为

则电动机的输出功率为

[2] 这台升降机最多载人的功率为

这台升降机可同时载的最多人数设为x，则

代入数据解得

18．有一种由元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率随温度t变化的图像如图所示。该加热器向周围散热的功率为，其中t为加热器的温度，为室温（本题中取），。

①当时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为_____ 

②（单选）某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是（________）。

A． ． ． ．  70（68~72）B

解析：70（68~72）    B    

（1）[1] ，PQ与温度t之间关系的图像如图

由图可知，当温度为 时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化。

（2）[2] 根据图像说明，温度在内，功率越大，加热越快。

故选B。

19．如图所示，当电键S闭合时，外电阻______，电路中电流表的示数将______，电压表的示数将______。（均选填“增大”、“减小”或“不变”）

减小增大减小

解析：减小 增大 减小    

[1]当电键S闭合时，R1与R2并联，并联后的总电阻小于R2的电阻值，所以外电阻减小。

[2]由闭合电路的欧姆定律

可知，电路中电流表的示数将增大。

[3]电压表的示数表示路端电压

可知电压表的示数将减小。

20．如图，电阻Rl、R2和R3的阻值分别为1Ω、2Ω和4Ω。当电键S1断开、S2闭合时，电源输出功率为1W；当S1闭合、S2断开时，电源输出功率也为1W。则电源电动势为_____V，内阻为_____Ω。

2

解析：2    

[1][2]电键S1断开、S2闭合时，和被短路，则

当S1闭合、S2断开时，和被短路，则

代入数据解得

三、解答题

21．一电路如图所示，电源电动势E=14V，内阻r=2 Ω，电阻R1=12 Ω，R2=R4=4 Ω，R3=8 Ω，C为平行板电容器，其电容C=3.0 pF，虚线到两极板间距离相等，极板长L=0.20m，两极板的间距d=1.0×10－2m。

(1)若开关S处于断开状态，则当其闭合后，求流过R4的总电荷量为多少；

(2)若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以v0=2.0 m/s的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的电场中射出。(要求写出计算和分析过程，g取10 m/s2)

解析：(1)3.0×10－12C；(2)不能

(1)S断开时，电阻R3两端电压为

U3=E=8 V

S闭合后，外电阻为

R=＝6Ω

路端电压为

U=E=21 V

此时电阻R3两端电压为

U=7V

则流过R4的总电荷量为

ΔQ=CU3－CU3′=3.0×10－12C

(2)设微粒质量为m，电荷量为q，当开关S断开时有

=mg

当开关S闭合后，设微粒加速度为a，则

mg－=ma

设微粒能从C的电场中射出，则水平方向运动时间为

竖直方向的位移为

y=at2

由以上各式求得

y＝6.25×10－3m＞

故微粒不能从C的电场中射出。

22．小明准备参加玩具赛车比赛，她想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时她先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中。请问：

（1）这只电动机线圈的电阻为多少?

（2）当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少?

（3）该玩具电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少?

（1）电动机不转动时，是纯电阻电路，根据欧姆定律得

解得

（2）电动机正常工作时

解得

（3）电能转化为机械能的效率

解得

23．如图为直流电动机提升重物的装置，电源电动势E=90V，内阻r=2Ω，不计各处摩擦，当电动机以v=0.6m/s的恒定速度向上提升一质量为50kg的重物时，电路中的电流I=5A。求：

(1)电动机两端的电压为多少？

(2)电动机线圈的电阻为多少？

(3)电动机的效率约为多少？

解析：(1)80V；(2)；(3)

(1) 电动机两端的电压

(2) 电动机消耗的总功率

根据能量守恒定律，有

则电动机线圈的电阻为

(3)电动机的效率

24．如图所示的电路中，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，电阻R1=6Ω、R2=3Ω、R3=3Ω，电容器的电容C=2×10－5F。

(1)若将开关S闭合，电路稳定时通过R1的电流；

(2)若将开关S闭合，电路稳定时电源的输出功率；

(3)断开开关S后，通过R1的电荷量。

解析：(1)；(1)5W；(3)

(1)开关S闭合电路稳定时，外电路中总电阻为

根据闭合电路欧姆定律得

已知R1=6Ω、R3=3Ω，则通过电阻R1的电流为

(2)开关S闭合电路稳定时，电源的总功率

内阻消耗的功率

电源的输出功率

(3)开关S闭合后，电容器两端的电压为

电量

断开开关S后，电容器通过R1与R3放电，设通过R1与R3的放电电流分别为I1和I3，则

由电量公式q=It可知，通过R1与R3的电量之比为

又

联立得通过R1的电量为

25．在如图所示的电路中，电源的电动势，内阻未知，，，L为规格是“3V  3W”的灯泡，当开关S断开时，灯泡恰好正常发光。（不考虑温度对灯泡电阻的影响）求：

(1)电源的内阻；

(2)开关S闭合时，灯泡实际消耗的功率。

解析：(1) 1Ω；(2)0.48 W

(1)当S断开时，灯L正常发光，即

根据闭合电路欧姆定律有

得

(2)当S闭合时，外电路的总电阻为

干路电流为

灯泡两端的电压为

灯泡的实际功率为

26．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E=9V，电源内阻r=1Ω，电阻R=5Ω，重物质量m=0.10kg，当将重物固定时，理想电压表的示数为8V，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为8.5V，求：

(1)电动机的内阻；

(2)重物匀速上升的速度大小（不计摩擦，g取10m/s2）。

解析：(1)；(2)

(1)由题知，电源电动势E=9V，电源内阻r=1Ω，当将重物固定时，电压表的示数为8V，设电动机的电阻为RM，根据闭合电路欧姆定律

解得 

(2)当重物匀速上升时，电压表的示数为U＇=8.5V

电路中电流为

电动机两端的电压为

根据能量转化和守恒定律得

解得

27．如图所示电路，电源电动势E=2V、内阻，定值电阻，闭合开关S后，理想电压表V的示数为1.2V，此时电动机恰好正常工作，求：

（1）开关S闭合前后，通过定值电阻R的电流大小的比值；

（2）电动机正常工作时消耗的功率。

解析：(1)1.25；(2)0.48W

解：(1)开关S闭合前，定值电阻R中电流，由闭合电路的欧姆定律E=I（R+r）得

开关S闭合后

开关S闭合前后，定值电阻R中的电流比值

(2)开关S闭合后，外电路中的总电流

I总=

电动机中的电流

I机=I总−I2=0.4A

电动机正常工作时消耗的功率，由电功率公式P=IU可得

P机= I机U1 =0.4×1.2W=0.48W

28．如图所示将电源、电阻箱、理想电压表和理想电流表组成电路，改变电阻箱的阻值，记录电阻箱的阻值R、电压表的示数U和电流表的示数I。当电阻箱阻值为和时，U和I乘积相等，且均为。求：

(1)电源电动势E和内阻r；

(2)电阻箱阻值分别为和时，电源的效率之比。

解析：(1)6V；4Ω；(2)

(1)当电阻箱阻值为时，由闭合电路欧姆定律得

电源的输出功率为

化简得

当电阻箱阻值为时，同理得电源的输出功率为

由题意可知

解得

(2)当电阻箱阻值为时，电源的总功率为

当电阻箱阻值为时，总功率为

两种情况下电源的效率之比为