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第十二章 电能 能量守恒定律 单元提优测试卷
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、单选题（本大题共8小题，共32分）
1．[4分]扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为U，通过的电流为I，下列说法正确的是（　　）
A．
B．经过时间t，电动机消耗的电能
C．经过时间t，电动机产生的热量
D．电动机输出的机械功率为
2．[4分]将上下表面均为正方形、高度相等、用同种材料制成的甲、乙导体串联接在电压为U的电源上，已知电流大小为I，电流方向如图所示，甲、乙导体上下表面边长分别为a和b、高均为h，则(　　)
A．电流沿图中方向流过两导体时，甲、乙阻值之比是1∶2
B．电流沿图中方向流过两导体时，甲、乙阻值之比是a∶b
C．导体电阻率为ρ＝
D．导体电阻率为ρ＝
3．[4分]新冠肺炎患者中有13%的重症患者和6%的危重患者需要给予及时的呼吸机治疗，呼吸机成为生死攸关的战略资源。呼吸机的核心部件之一是呼吸机马达。下图是国内某制造商生产的呼吸机的马达主要参数。下列说明正确的是（　　）
呼吸机马达
额定电压 24V
空载电流 0.2A
额定转速 30000rpm
额定负载扭矩 100mN·m
额定电流 1.9A
额定输出功率 32W
A．额定电流状态下，马达内阻等消耗功率为13.6W
B．利用空载状态的参数，计算出马达的内阻是120Ω
C．利用额定状态的参数，计算出马达的内阻约为9Ω
D．空载状态下，马达的输出功率为4.8W
4．[4分]小明同学将一电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流变化的图线画在了同一坐标系上,如图中的、、所示,以下判断不正确的是（ ）
A．直线表示电源的总功率与电流的图线
B．曲线表示电源的输出功率与电流的图线
C．电源的电动势,内阻
D．电源的最大输出功率
5．[4分]如图，A、B两灯原来正常发光，现因某一电阻发生断路或短路的故障，使A灯变亮，B灯变暗，那么，故障原因是（　　）
A．断路 B．断路 C．断路 D．短路
6．[4分]电路如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接，当滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时，下列说法正确的是(　　)
A．电压表读数增大、电流表读数减小
B．电压表读数减小、电流表读数增大
C．R1的电功率减小
D．电源的输出功率增大
7．[4分]如图，电源电动势E＝3 V，内阻r＝1 Ω，电阻箱初始电阻值R1＝3 Ω，定值电阻R2＝1 Ω，R3＝2 Ω，电容器电容C＝6 μF。当开关S闭合时，电容器内的带电微粒恰好处于静止状态。则（ ）
A．R1变大，带电微粒将向下加速运动
B．R1变大，R1上的功率可能增大
C．电容器两极板距离增大时，电流表的电流方向从a到b
D．开关S由闭合到断开，通过电流表的电荷量为9×10－6C
8．[4分]如图,电路中定值电阻阻值大于电源内阻。闭合开关,将滑动变阻器的滑片从最左侧开始缓慢向右滑动,理想电压表、、示数变化量的绝对值分别为、、,理想电流表A示数变化量的绝对值为,则下列说法正确的是（ ）
A．A的示数先减小后增大
B．的示数先减小后增大
C．与的比值大于小于
D．滑片从最左端滑到正中央位置过程小于
二、多选题（本大题共4小题，共24分）
9．[6分]在如图所示的电路中，电源电动势为，内阻为，定值电阻R的阻值为，电动机的线圈阻值为。闭合开关S后，理想电压表的示数为。下列说法正确的是（ ）
A．电源的输出功率为
B．电动机消耗的功率为
C．电动机线圈在1分钟内产生的热量为
D．如果电动机被卡住，电压表的示数将变小
10．[6分]在如图所示电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中（　　）
A．电压表的示数增大，电流表的示数减小
B．电容器C所带电荷量减小
C．R1的电功率增大
D．电源的输出功率可能先增大后减小
11．[6分]如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，A、B为平行板电容器，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，R3为光敏电阻(电阻值随光照强度的增加而减小)，电流表A和电压表V的示数分别为I和U，下列说法正确的是(　　)
A．将R2的滑动触头P向左移动，I将增大，U将减小
B．减小A、B板的正对面积，则电容器所带电荷量减少
C．减小光照强度，I将减小，U将增大，电容器所带电荷量将减小
D．减小光照强度，U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值将变大
12．[6分]如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路，以下分析正确的是（ ）
A．此接法的测量值大于真实值
B．此接法的测量值小于真实值
C．此接法要求待测电阻远小于电流表内阻
D．开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最右端
三、非选择题（本大题共6小题，共44分）
13．[6分]在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，实验室有如下器材：
A．待测电池组(由两节干电池组成，每节干电池的电动势约为1.5 V、内阻为几欧姆)
B．直流电压表V1、V2(量程均为0～3 V，内阻均约为3 kΩ)
C．定值电阻R0(阻值未知)
D．滑动变阻器R(最大阻值为Rm)
E．开关、导线若干
某同学设计了如图甲所示的电路，他利用该电路先测出定值电阻R0的阻值，再测量待测电池组的电动势和内阻．步骤如下：
　　
(1)先把滑动变阻器R调到最大阻值Rm，再闭合开关S，读出电压表V1和V2的示数分别为U10、U20，则可求出定值电阻R0的阻值R0＝________(用U10、U20和Rm表示)．
(2)移动滑动变阻器的滑片，读出电压表V1和V2的多组示数U1、U2，描绘出U1－U2的关系图像如图乙所示．图中直线的斜率为k，直线与横轴的截距为U0，则待测电池组的电动势E＝________，内阻r＝________．(均用k、U0、R0表示)
14．[6分]手机、电脑等电器在日常生活中已经普及,这些电器都要用到蓄电池．某同学利用下列器材测定一节蓄电池的电动势和内阻．蓄电池的电动势约为3 V,实验器材如下:
A．电流表A,量程是0~0．6 A,内阻RA=0．5 Ω
B．电压表V1,量程是0~3 V,内阻约为6 kΩ
C．电压表V2,量程是0~15 V,内阻约为30 kΩ
D．滑动变阻器R2,最大阻值为10 Ω
E．定值电阻R0=4 Ω
F．开关S一个,导线若干
甲　乙
(1)为了使实验结果尽可能准确,电压表应选择　　　　(填器材前面的字母序号),图甲中的导线应连接到　　　　处(填“①”或“②”)．
(2)用(1)问中的实验电路进行测量,读出电压表和电流表的示数,画出对应的U-I图线如图乙所示,由图线可得该蓄电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω．(结果均保留两位有效数字)
(3)本实验测得的电源电动势的值和电动势的真实值的关系为E测量　　　　E真实,测得的电源内阻和电源内阻真实值的关系为r测量　　　　r真实．(均填“大于”“小于”或“等于”)
15．[8分]如图电路中，电阻 为 为 为40Ω，另有一个电压恒为100V的电源。
（1）当C、D端短路时，A、B之间的等效电阻是多少？
（2）当A、B两端接通测试电源时，C、D两端的电压是多少？
16．[8分]横截面积一定的甲、乙两种材料的导体棒单位长度电阻随温度的变化规律关系式分别为、，其中、、、均为正值（常数），把甲、乙两种材料的导体棒按照一定长度比例焊接在一起，总长度为，接到电动势为、内阻为的电源两端，如图所示，尽管温度在不断变化，而电路中电流恒定不变，求：
(1)甲种材料的导体棒的电阻；
(2)电路中的电流。
17．[8分]如图所示，电灯L上标有“4 V1 W”。滑动变阻器R总电阻为50 Ω，当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时电流表示数为0.45 A，由于外电路发生故障，电灯L突然熄灭，此时电流表示数变为0.5 A，电压表示数变为10 V，若导线完好，电路中各处接触良好，试问：
(1)发生的故障是短路还是断路？发生在何处？
(2)发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多少？
(3)电源电动势和内电阻分别为多大？
18．[8分]在如图所示的电路中，R1是由某金属氧化物制成的导体棒，实验证明通过它的电流I与电压U遵循的规律（式中K=0.02）．R2、R3为普通电阻都遵循欧姆定律，且R2=24Ω，R3=1000Ω，电源内电阻r=1Ω，电容C=1000μF。开始时S1和S2均断开，当闭合开关S1后理想电流表示数为0.16A。试求：
（1）电源的电动势；
（2）电源的效率；
（3）已知电容器储存的电场能可表示为（C为电容器的电容，U为电容器两端的电压）.现断开S1，闭合S2，待电路稳定后，求电容器的带电量和此过程中闭合回路产生的焦耳热（不考虑电磁辐射）。
参考答案
1．【答案】D
A.电动机是非纯电阻，欧姆定律不适应， 故A错误；
B．经过时间t，电动机消耗的电能 ，故B错误；
C．经过时间t，电动机产生的热量 ，故C错误；
D．电动机输出的机械功率为
故D正确。
故选D。
2．【答案】C
根据电阻定律可得R甲＝ρ＝ρ，R乙＝ρ＝ρ，所以甲、乙阻值之比为＝，故A、B错误；根据串联电路的特点U＝I(R甲＋R乙)＝I·2ρ，解得ρ＝，故C正确，D错误。
3．【答案】A
A．额定电流状态下，马达内阻等消耗功率为
故A正确；
BC．由于马达不是纯电阻元件，所以无论是在空载状态还是额定状态，都不能利用参数根据欧姆定律计算马达的内阻，故BC错误；
D．空载状态下，马达的输入功率为
由于马达内阻会消耗效率，所以马达此时的输出功率小于4.8W，故D错误。
故选A。
4．【答案】C
电源的总功率,可知图线为直线,故正确;电源的输出功率,可知图线应为开口向下的曲线,所以曲线表示电源的输出功率与电流的图线,故正确;由图线可知,当时,,说明此时外电路短路,则电源电动势,内阻 ,故错误;电源的输出功率，由曲线可知,当时,电源的输出功率最大,可得,故正确.本题选不正确的，故选.
5．【答案】B
A．电阻单独在一个支路上，断路后使外电阻变大，使两个灯泡所在的并联电路的电压都增大，则两个灯泡都变亮，不符合题意，故A错误；
B．灯泡A和电阻并联，如果断路，此处电阻增大，外电路电阻增大，路端电压增大，总电流减小，支路电流增大，灯泡支路电流减小，则通过B灯电流减小，A灯两端电压增大，则A灯变亮，B灯变暗，故B正确；
C．同理可知，断路时，A灯变暗，B灯变亮，不符合题意，故C错误；
D．若短路，B灯被短路，不亮，与题意不符，故D错误。
故选B。
6．【答案】C
电流减小则内电压减小，由可知路端电压增大，即电压表示数增大；因路端电压增大，两端的电压减小，故并联部分电压增大，由欧姆定律可知电流表示数增大，选项A、B错误；当滑片向b滑动时，R接入电阻增大，总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小，所以定值电阻的电功率减小，选项C正确；因不知内外电阻的大小，所以不能确定电源的输出功率如何变化，选项D错误．
7．【答案】C
R1变大，总电阻增大，电路总电流减小，内电压减小，路端电压增大，R3两端电压增大，电容器内电场强度增大，带电微粒受到的静电力大于重力，带电微粒将向上加速运动，故A错误；
电路的外电阻为R外＝ Ω＞r，R1变大，电路的外电阻增大，电源输出功率减小，通过R2、R3的电流增大，R2、R3的功率增大，则R1上的功率一定减小，故B错误；
根据 ，电容器两极板距离增大时，电容减小，电容器两极板电势差不变，根据Q＝CU，可知电容器带电量减少，电容器放电，电流表的电流方向从a到b，故C正确；
开关S闭合时，干路电流为I干＝ A，路端电压为U＝E－I干r＝1.8 V，电阻R3两端的电压为 V，开关S断开时，电阻R3两端的电压为U3′ V，开关S由闭合到断开，通过电流表的电荷量为ΔQ＝C(U3′－U3)＝1.8×10－6C，故D错误。
8．【答案】A
电路图中左右两部分并联，与并联部分串联，测量两端电压，测量路端电压，测量两端电压，测量干路电流（点拨:先简化电路，理想电压表等效为断路，去掉电压表，理想电流表内阻为零，用导线代替）。滑动变阻器的滑片从最左侧开始缓慢向右滑动的过程中，滑动变阻器连入电路的电阻先增大后减小，电路的总电阻先增大后减小，由可知，电路总电流先减小后增大，正确；总电流先减小后增大，由可知，路端电压先增大后减小，错误；将和等效为电源内阻，则测量的是等效电路的路端电压，由可知，即、，错误；滑片从最左端滑到正中央位置的过程中，，，测量的是路端电压，有，，则，错误。
9．【答案】BD
由闭合电路欧姆定律，可得电路中的电流，则有电源的总功率，电源内阻消耗功率，电源输出功率，A错误； 电动机消耗的功率为，B正确；由焦耳定律可得电动机线圈在1分钟内产生的热量为，C错误；如果电动机被卡住，电动机可看成是纯电阻用电器，则电路中的电流会增大，电源内阻和定值电阻的电压会增大，电动势不变，因此可知，即电压表的示数将变小，D正确。
10．【答案】AD
在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中，R2阻值变大，总电阻变大，总电流减小，电流表的示数减小，R1两端的电压和电源内电压均变小，可知电压表读数变大，A正确；电容器C两端的电压变大，根据Q=CU可知，电容器所带电荷量变大，B错误；R1的电流变小，根据P=I2R1可知，其电功率减小，C错误；当外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，则当R2阻值变大时，外电阻可能先小于电源内阻，后大于电源内阻，则此时电源的输出功率先增大后减小，D正确。
11．【答案】BC
滑动变阻器处于含电容器支路中，相当于导线，所以移动滑动触头，I不变，U不变，故A错误；若仅减小A、B板的正对面积，由C＝知电容减小，因板间电压不变，由C＝可知电容器所带电荷量减少，故B正确；减小光照强度，光敏电阻阻值增大，电路总电阻增大，总电流减小，即电流表示数减小，电源内电压减小，电压表示数增大，R1两端电压减小，电容器两端电压减小，所带电荷量将减小，故C正确；减小光照强度，U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值即为电源内阻，所以不变，故D错误。
12．【答案】AD
A B．此电路为内接法，由于电流表的分压作用，使电压表示数偏大，所以由欧姆定律可得接法测量出的电阻值大于R的真实值，故A正确，B错误；
C．内接法要求被测电阻较大，远远大于电流表的内阻，以致电流表分压带来的误差可以忽略，故C错误；
D．滑动变阻器限流接法，闭合电键时滑动头P应处在最右端，此时接入电路中电阻最大，电路在中电流最小，对整个电路起到保护作用，故D正确。
故选AD。
13．【答案】(1)　(2)　
(1)由串联电路的电压电流规律可知，定值电阻的阻值R0＝＝＝.
(2)由闭合电路欧姆定律可知，电池组的电动势E＝U2＋Ir＝U2＋r ，整理得U1＝U2－，结合题图乙可知，U0＝，k＝，解得待测电池组的电动势E＝，内阻r＝
14．【答案】(1)B　②　(2)3.2　0.83　(3)等于　等于
(1)蓄电池的电动势约为3 V,所以为了使实验结果尽可能准确,电压表应选择B;电压表内阻约等于6 kΩ,电流表的内阻已知,所以导线应连接到②处.
(2)由U-I图线可知,电源电动势为E=3.2 V,根据闭合电路欧姆定律得U=E-I(r+R0+RA),可知图线的斜率绝对值等于r+R0+RA,可得电源内阻r= Ω-4 Ω-0.5 Ω≈0.83 Ω.
(3)由图中电路的连接,可以把电源、定值电阻、电流表看成等效电源,设等效电源的电动势为E',断路时U=E'=E,即电动势的测量值等于真实值;短路时电流I==,则电源内阻r=-R0-RA,所以内阻的测量值也等于真实值.
15．【答案】
（1） ；（2）
（1）当CD端短路时，AB间电路的结构是电阻R2、R3并联后与R1串联，等效电阻为
.
（2）当AB两端接通测试电源时，CD两端的电压等于电阻R3两端的电压
.
16．【答案】(1) ； (2)
(1)电路中电流恒定不变，根据闭合电路欧姆定律可知总电阻不变。则需使甲、乙两种材料的导体棒的长度之比为，则甲种材料的导体棒的长度
则甲种材料的导体棒的电阻为
(2)甲、乙两种材料的导体棒串联后总电阻
应用闭合电路欧姆定律可知电路中电流
解得
17．【答案】(1)断路电灯L发生断路；(2)20 Ω；(3)12.5 V；5 Ω
(1)电灯L突然熄灭，且电流表示数变大，说明总电阻变小，电压表也有示数，所以只可能是电灯L发生断路。
(2)L断路后，外电路相当于只有R2，因无电流流过R，故电压表示数U2为路端电压，即U2＝U端＝10 V，R2＝＝ Ω＝20 Ω，其中I2为L断路后电路中的电流，由L未断路时恰好正常发光可知，L未断路时有UL＝4 V，IL＝＝0.25 A
U端′＝U2′＝I2′R2＝0.45×20 V＝9 V，滑动变阻器接入的电阻R＝＝ Ω＝20 Ω。
(3)根据闭合电路的欧姆定律有，故障前E＝9 V＋(0.45 A＋0.25 A)r，故障后E＝10 V＋0.5 A×r，解得r＝5 Ω，E＝12.5 V。
18．【答案】（1）；（2）；（3）；
（1）根据闭合电路欧姆定律，根据题意，解得
（2）电源的效率为，解得
（3）根据，解得，此过程中闭合回路产生的焦耳热，解得
第 page number 页，共 number of pages 页
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