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第十二章 电能 能量守恒定律——高二物理人教版（2019）必修三单元检测卷（A卷）
一、单项选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分）
1.如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器的滑动端向下滑动的过程中( )
A.电压表与电流表的示数都减小
B.电压表与电流表的示数都增大
C.电压表的示数增大，电流表的示数减小
D.电压表的示数减小，电流表的示数增大
2.如图所示，电源电动势、内阻，电阻，，电流表为理想电表，电容器的电容，闭合开关S，电路稳定后，下列说法正确的是( )
A.电流表示数为0.67A
B.两端的电压为5V
C.电容器所带的电量为
D.若S断开通过的电荷量为
3.手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在某次接通开关的10 s内，通过导线某一横截面的电荷量为3 C，则电流是( )
A.0.3 A B.3 A C.3.3 A D.30 A
4.关于电流的方向，下列叙述中正确的是( )
A.导体中电流的方向是自由电荷定向移动的方向
B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定
C.不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向
D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同
5.在如图所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则( )
A.A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮 B.A灯变亮、B灯变亮、C灯变暗
C.A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗 D.A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮
6.在2s的时间内通过导体某横截面的电量为3.2C则通过导体的电流强度为( )
A.0.8A B.1.6 A C.3.2A D.6.4A
7.如图所示，当可变电阻时，理想电压表的示数，已知电源的电动势，则( )
A.此时理想电流表的示数是2A B.此时理想电流表的示数是3A
C.电源的内阻是0.5Ω D.电源的内阻是2Ω
8.已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强电阻越大。现利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路，电源的电动势和内阻不变。在没有磁场时调节滑动变阻器R使电灯L正常发光。若保持滑动变阻器R接入电路的阻值不变，探测装置从无磁场区进入强磁场区，则( )
A.电灯L亮度变亮 B.电流表的示数增大
C.电源内阻消耗的功率增大 D.电源的输出功率一定增大
9.某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地区的风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机能将此圆内空气动能的10%转化为电能，若该风力发电机的发电功率约为，则该地区的风速约为( )
A.10m/s B.8m/s C.6m/s D.4m/s
10.由于4月梅州连日强降雨，蕉岭县长潭水库泄洪闸孔全开泄洪。如图所示，已知泄洪流量为，水位落差100m，水的密度为泄洪时，水流的重力势能有25%转化为电能，取，按照以上数据估算发电站的发电功率是( )
A. B.
C. D.
二、多项选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分）
11.现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式。下列做法符合节能要求的是( )
A.电脑使用完毕后关机并切断电源 B.电视机长时间处于待机状态
C.长时间外出需要切断热水器电源 D.手机充电结束后拔掉充电器
12.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为e，此时电子定向移动的平均速率为v，在t时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为( )
A. B. C. D.
13.出海的渔船上，经常利用小型智能发电机发电，通过控制发电机的转速调整发电机输出电压，再通过一个小型理想变压器提供能使船上用电器正常工作的电压，已知小型发电机内阻为0.1 Ω，当转速为30 r/s时，发电机产生电动势的有效值为50 V，发电机的最大输出功率为8000 W，变压器原、副线圈匝数比为1:4，船上的电冰箱，电动机和其他用电器的额定电压均为200 V，下列说法正确的是( )
A.若船上只有电冰箱（3000 W）接入电路正常工作，发电机的转速为30.9 r/s时，电冰箱才能正常工作
B.若船上只有电动机接入电路正常工作，发电机的转速为36 r/s，则电动机的输入功率为5000 W
C.当发电机达到最大输出功率时，若船上用电设备正常工作，发电机的转速为39.6 r/s
D.当发电机达到最大输出功率时，若船上用电设备正常工作，发电机的总功率为8320 W
14.在如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，、为定值电阻，G为灵敏电流计，V为理想电压表，平行板电容器两极板水平，开关S闭合后，位于电容器两板间的带电油滴恰好静止。现将滑动变阻器的滑片P向上移动，则以下说法正确的是( )
A.G中有从a到b的电流 B.V示数减小
C.油滴向上运动 D.电源内阻消耗功率减小
15.在如图所示的图像中，直线A为某一电源的路端电压与电源输出电流的关系图像，直线B为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。由图像可知( )
A.电阻R的阻值为1Ω B.电源的内阻为2Ω
C.电源的输出功率为2W D.电源的效率为33.3%
16.如图所示电路中，A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，C为平行板电容器，M为电动机，其内阻，干电池电源电动势，内阻不计，当滑片P从a点滑到b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.电源消耗化学能的功率先减小后增大
D.电动机消耗的功率为72W
三、实验题（本题共2小题，每空2分，共20分）
17.（10分）某实验小组要测定两节干电池的电动势和内阻，实验室提供的器材如下：
①待测干电池两节（每节电动势约为）
②电流表G（满偏电流，内阻）
③电阻箱
④电阻箱
⑤开关和导线若干
(1)实验小组连接的电路如图甲所示，要将电流表改装成量程为的电压表，B应选用电阻箱__________（填“”或“”），将电阻箱B接入电路的电阻调为________Ω并保持不变；
(2)闭合开关前，将A电阻箱接入电路的电阻调到最大，闭合开关，不断调节A接入电路的电阻，记录每次调节后A接入电路的电阻R及对应电流表的示数I，某次电流表的指针位置如图乙所示，此时电流表的示数为_________mA；
(3)根据测得的多组R及I数据，做出图像，如果得到图像的斜率为k，图像与纵轴的截距为b，则两节干电池的总电动势________，总内阻________。（均选用表示）
18.（10分）某同学在“测定一种特殊直流电源的电动势和内阻”实验中，找到的电表量程有些偏小。于是采用了如图所示的电路进行测量。其中定值电阻和的阻值均为4Ω。电压表内阻5kΩ，量程3V，电流表为理想电表。
（1）该同学在闭合开关前，被告知此电源电动势约为5V，为使实验顺利进行，将此电压表串联阻值为______的电阻，改装成量程6V的电压表；
（2）利用改后的新电路进行实验，调节滑动变阻器阻值的大小，记录多组U、I数据，画出了如图所示的图像。根据图像可计算出该电源的电动势为______V。电源的内阻为______Ω；（计算结果保留两位有效数字）
（3）实际上，电流表的内阻并不等于零，电压表的内阻也不是无限大，从系统误差的角度来看，电源内阻的测量值与真实值相比______；电源电动势的测量值与真实值相比______。（均填下面选项前的字母）
A.偏大 B.偏小 C.准确
答案以及解析
1.答案：A
解析：当滑片下移时，滑动变阻器接入电阻减小，则外电路总电阻减小，电路中总电流增大，电源的内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表示数减小；
由欧姆定律可知，上的分压增大，而路端电压减小，故并联部分的电压减小，则通过的电流减小。
故选A。
2.答案：B
解析：A.由闭合电路欧姆定律，可得
依题意，电路稳定后，电容器所在支路断
路，有
联立，解得
故A错误；
B.两端的电压为路端电压，即
故B正确；
C.电容器与电阻并联，极板间电压为
电容器所带的电量为
故C错误；
D.若S断开，电容器放电，相当于电源，与串联后再与并联，通过两支路的电流关系为
则通过的电荷量为
故D错误。
故选B。
3.答案：A
解析：由，得，故A正确。
4.答案：C
解析：电流是有方向的，电流的方向是人为规定的，物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向一定与电流的方向相反，自由电荷的电性不能确定，故只有C项正确。
5.答案：D
解析：滑动变阻器滑片P从上向下移动时，电路总电阻减小，电流总电流增大，所以通过A灯的电流增大，A两端的电压增大，所以A灯变亮，路端电压减小，所以并联电路的电压减小，故B两端的电压减小，所以B灯变暗，总电流是增大的，通过B的电流是减小的，所以通过C的电流增大，故C等变亮，D正确，故选D。
6.答案：B
解析：根据电流强度的定义有
故选B。
7.答案：A
解析：AB.电压表测量的是路端电压，电流表测电路中的电流，由部分电路欧姆定律有
得
故A正确，B错误；
CD.由闭合电路欧姆定律有
将、、
代入可得
故CD错误。
故选A。
8.答案：A
解析：AB、探测装置从无磁场区进入强磁场区，磁敏电阻变大，根据串反并同，可知小灯泡两端电压变大，流过小灯泡的电流变大，灯泡变亮；电流表示数变小，故A正确，B错误；
C、探测装置从无磁场区进入强磁场区，磁敏电阻变大，总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律知流过电源电流变小，所以电源内阻消耗功率减小，故C错误;
D、电源的输出功率，输出功率可能变大，可能变小，可能先变大后变小。故D错误;
故选：A。
9.答案：C
解析：设风速为v，则在时间内吹到叶片上的空气的质量则解得带入数据解得故选C。
10.答案：A
解析：由题意可知t时间内流水的体积
发电功率为
代入数据可得
故选A。
11.答案：ACD
解析：A、电脑使用完毕后关机并切断电源，不再消耗电能，符合现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故A正确;B、电视机长时间处于待机状态，仍会消耗电能，不节能，所以不符合现代社会倡导“绿色，低碳、节能”的新型生活方式，故B错误;C、长时间外出需要切断热水器电源，不再消耗电能，符合现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故C正确;D、手机充电结束后拔掉充电器，不再消耗电能，符合现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故D正确。故选:ACD。
12.答案：AC
解析：AB.通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为单位体积的自由电子数乘以体积，即
A正确，B错误；
CD.根据电流的定义式
则通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为
C正确，D错误；
故选AC。
13.答案：BC
解析：船上用电设备正常工作时，副线圈电压均为200 V，根据，
可知原线圈电压为，
A.根据，
可知流过电冰箱的电流为
根据，
流过发电机线圈的电流，
此时发电机的电动势的有效值，
感应电动势的有效值
可知，
可得发电机的转速为，A错误；
B.由于，
感应电动势为，
由于，
可得流过线圈的电流，
由于变压器为理想变压器，因此电动机的输入功率，
B正确；
CD.当发电机达到最大输出功率时，流过发电机的电流为，
此时发电机的电动势为，
此时发电机的转速为，
发电机的总功率为，
C正确，D错误。
故选BC。
14.答案：CD
解析：AB.滑动变阻器的滑片P向上移动，滑动变阻器连入回路中的阻值变大，并联部分电路电阻增大，并联部分电压变大，V示数增大，电容器两端电压变大，电容器充电，故G中有从b到a的电流，AB错误；
C.由
可知，电容器两板间电压增大，板间场强变大，故
油滴向上运动，C正确；
D.整个回路总电阻变大，电路中电流变小，故电源内阻消耗的功率
变小，D正确。
故选CD。
15.答案：ABD
解析：A.直线B的斜率等于电阻R的阻值，则，故A正确；
B.根据闭合电路欧姆定律得
当时，，由直线A读出电源的电动势
内阻等于直线A的斜率的倒数，则，故B正确；
C.电源的输出功率为，故C错误；
D.电源的效率为，故D正确。
故选ABD。
16.答案：BC
解析：A.滑动变阻器aP段与串联后，再和滑动变阻器
bP段并联，再与串联，最后与电动机并联。当滑片P从a点滑到b点的过程中，支路的电阻总值为
，滑动变阻器b端支路电阻为，因为
所以当
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，并联电阻先增大后减小，由于先增大后减小，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.电流表示数先减小后增大，所以两端的电压先减小后增大，两端电压先增大后减小，当电压先减小后增大，两端电压先增大后减小，当电流表示数减小、两端电压增大时，滑动变阻器b端支路电阻减小，则b端支路电流增大，由于
可知滑动变阻器a端支路电流减小，则电阻两端电压减小；当电流表示数增大、两端电压减小时，滑动变阻器a端支路电阻增大，则a端支路电流减小，则测电阻两端电压减小，因此两端电压一直减小，由此可知电容器带电量
一直减小，故B正确；
C.先增大后减小，则电路中的总电流I先减小后增大，电源消耗化学能转化为电能的功率
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，故其正常工作时功率不等于72W，故D错误。
故选BC。
17.答案：(1);990.0
(2)2.35（2.33~2.37）
(3);
解析：（1）根据连接的电路可知，电阻箱B与电流表串联，要将电流表改装为的电压表，则
解得
因此电阻箱B应选用。
（2）电流表的示数为
（3）由闭合电路欧姆定律
解得
图像的斜率为
解得两节干电池的总电动势
图像的纵截距为
解得总内阻
18.答案：（1）5kΩ（2）4.8；3.6（3）A；C
解析：（1）将此电压表与电阻R串联，改装成量程6V的电压表，则根据串联电路规律有
可得，串联电阻的阻值为。
（2）3V的电压表改装成量程6V的电压表，则根据闭合电路欧姆定律有
整理后可得
则结合图像的纵轴截距和斜率有
联立解得，
（3）如果把电流表自身内阻计算在内，电源内阻就会小于，所以电源内阻的测量值与真实值相比偏大。
故选A。
由于电压表没有分流作用，电流表读数能够真实反映出流经电源的电流，因此，电压表不会带来系统误差，电源电动势的测量值与真实值相比准确。
故选C。

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