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2025-2026学年高中物理人教版必修第三册单元测试 第十二章 电能 能量守恒定律
一、单选题
1．江西上饶某企业提出万家沐“光”，促进乡村振兴。从光伏生产线到农户屋顶，该企业正以创新为笔，书写着助力区域经济高质量发展和乡村振兴的故事。企业科技依托海内外新能源电站开发、电站服务及能源服务的优势，积极服务区域经济发展，助力乡村振兴。关于能量和能源正确的是( )
A.自然界的能量是守恒的，所以地球上的能源永不枯竭
B.节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
C.利用光能是目前开发新能源的一种有效的途径
D.各种不同形式的能量在相互转化的过程中不需要做功
2．将一个铅蓄电池接在如图所示的电路中，电池的电动势，电池的内阻，电阻，不计电流表的内阻，则闭合开关S后，下列说法正确的是( )
A.蓄电池在1s内将6J的化学能转变成电能
B.蓄电池工作时两极间的电压总是6V
C.电阻R两端的电压为1.2V
D.电阻R两端的电压为4.8V
3．学校实验室有一台教学用发电机，输出的交变电压如图甲所示，将其接在如图乙所示的理想变压器的ab两端，闭合开关S，四只相同灯泡均正常发光，下列说法中正确的是( )
A.图甲所示的交变电压瞬时值表达式为
B.变压器原、副线圈的匝数比为1：3
C.小灯泡的额定电压为9V
D.若断开开关S，灯泡变亮、变暗
4．LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则( )
A.若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由a向b
B.若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上板带正电
C.若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上板带正电
D.若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b
5．“嫦娥四号”展开的太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能。太阳能电池板作为电源，其路端电压与干路电流的关系如图中的曲线所示，太阳能电池板的负载其图线为图中倾斜直线，则下列说法正确的是( )
A.负载的阻值为2kΩ B.太阳能电池板的电动势为3.00V
C.外电路的阻值为1kΩ时电源效率约为64% D.太阳能电池板的内阻恒定不变
6．图为分拣苹果的装置示意图。该装置按照一定质量标准自动分拣大苹果和小苹果，托盘秤压在一个以为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器上，已知压力越大，阻值越小。若两端的电压较小，分拣开关在弹簧向上的弹力作用下处于水平状态，小苹果进入通道1；当两端的电压超过某一值U时，可使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此时大于一定标准质量的大苹果进入通道2。已知电源的电动势、内阻不计。下列说法正确的是( )
A.托盘秤上的苹果质量越小，两端的电压越大
B.若只增大的阻值，则能进入通道2的苹果的标准质量变小
C.分拣苹果的质量标准与电动势大小无关
D.若仅改变电磁铁线圈的绕向，则分拣苹果的质量标准将发生改变
7．三门核电站已累计发电约1280亿千瓦时，约( )
A. B. C. D.
8．在如图所示的电路中，电阻，电源电动势，电源内电阻，不计电流表的内阻，闭合开关S后，电流表的示数为( )
A. B. C. D.
9．随着应用场景的不断增多，智能手机已成为我们日常生活中不可或缺的工具。某品牌智能手机的电池容量为，手机正常使用时的工作电压为3.7V，工作电流为300mA。使用时为了保护电池，当电池剩余容量为总容量的时，手机会显示电量为，并强制关机。已知该手机适配的充电器输出电流为5A。下列说法正确的是( )
A.是能量单位
B.该手机充满电时电池储存的电能为22.2W·h
C.该手机满电可正常使用20小时
D.理想状态下，该手机从显示电量到充满电需要1.2小时
10．如图所示，在一场人形机器人跑步大赛中，某型号机器人在平直路面上以速度v匀速跑步，此时电池工作电压为U，输出电流为I，已知输出功率的80%用于电机驱动，驱动电机的输出能量转化为机器人跑步的机械能的效率为η，机器人跑步时受到的阻力为f，则( )
A.驱动电机的输出功率为0.8UI
B.驱动电机线圈的电阻为
C.驱动电机的效率为
D.机器人克服阻力做功的功率为0.8ηUI
11．如图1所示，为滑动变阻器，为定值电阻，E为电源电动势，r为电源内阻。实验时调节的阻值得到多组电压表和电流表数据，用这些数据作出电压U随电流I变化的图像如图2中AB所示。下列说法正确的是( )
A.电源的电动势为3V
B.定值电阻的阻值为
C.当电流为0.2A时，滑动变阻器接入电路的阻值为
D.图线AB的斜率等于电源的内阻
12．在图所示的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是( )
A.电流表示数变小，电压表示数变大
B.电流表示数变大，电压表示数变大
C.电流表示数变大，电压表示数变小
D.电流表示数变小，电压表示数变小
二、多选题
13．下列电器把电能主要转化为内能的是( )
A.热水壶 B.电风扇
C.护眼灯 D.电饭煲
14．下面是一种电动汽车能量回收系统简化结构图。行驶过程，电动机驱动车轮转动。制动过程，电动机用作发电机给电池充电，进行能量回收，这种方式叫“再生制动”。某电动汽车4个车轮都采用轮毂电机驱动，轮毂电机内由固定在转子上的强磁铁形成方向交替的等宽辐向磁场，可视为线圈处于方向交替的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。正方形线圈固定在定子上，边长与磁场宽度相等均为L，每组线圈匝数均为，每个轮毂上有组线圈，4个车轮上的线圈串联后通过换向器（未画出）与动力电池连接。已知某次开始制动时线圈相对磁场速率为，回路总电阻为，下列说法正确的有( )
A.行驶过程，断开，闭合
B.制动过程，断开，闭合
C.开始制动时，全部线圈产生的总电动势为
D.开始制动时，每组线圈受到的安培力为
15．如图所示，将某一电源的路端电压随干路电流的变化关系和某一定值电阻R两端的电压与通过该电阻的电流关系画在同一个图像中。若将该电源与定值电阻R串联构成闭合回路，下列分析中正确的是( )
A.甲反映定值电阻R的关系，
B.乙反映电源的关系，其电动势
C.通过定值电阻R的电流大小一定为1.2A
D.电源内阻
16．LC振荡电路中，某时刻振荡电流i的方向如图中箭头所示。下列判断正确的是( )
A.若电路中电流i正在增大，则该电路中电容器两端的电压必定在增大
B.若电路中电流i正在增大，则该电路中电容器两极板间的电场方向必定向下
C.若电路中电流i正在减小，则该电路中线圈周围的磁场必定在增强
D.若电路中电流i正在减小，则该电路中电容器的电场方向必定向上
三、实验题
17．某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表、电阻丝、定值电阻（阻值为）、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下：
①将电阻丝拉直固定，按照图（a）连接电路；
②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L；
③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、L的值，建立________________（填“L”或“”）坐标系，作出图（c）中图线Ⅰ；
④按照图（b）将定值电阻接入电路，多次重复步骤②，再根据记录的若干组U、L的值，作出图（c）中图线Ⅱ。
(2)由图线得出纵轴截距为b，则待测电池的电动势________________。
(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为、，若，则待测电池的内阻________________（用n和表示）。
18．实验小组设计实验测量电流表A的内阻并将其改装成大量程电流表。可选用的器材有：
A.待测电流表A（量程1mA，内阻约为）
B.电压表V（量程3V，内阻约为）
C.电阻箱R（最大阻值为）
D.滑动变阻器（最大阻值为）
E.电源E（电动势约为3V）
F.开关、导线若干
（1）某同学设计了如图甲所示的电路测量电流表内阻，调节滑动变阻器的滑片，发现电流表接近满偏时，电压表指针偏转角度很小。关于该现象的原因，下列说法正确的是__________________________。
A.电源电动势太小
B.电流表满偏时，其两端电压小
C.滑动变阻器滑片太靠近a端，应将滑片向b端滑动
（2）经小组研究并设计了如图乙所示电路，闭合开关S，调节和R使电流表和电压表有合适的示数，并记录电流表示数I和电阻箱示数R。
（3）调节和R，使电压表示数保持不变，记录多组电流表示数I和电阻箱示数R。
（4）以为纵坐标，以R为横坐标，建立直角坐标系，并将实验数据描点、连线，得到一条倾斜的直线，如图丙所示。则电流表的内阻为______________________，实验中电压表的示数为___________V。（计算结果均保留3位有效数字）
（5）该小组根据所测的电流表内阻，将该电流表改装成量程为5mA和25mA的双量程电流表。电路图如图丁所示，则____________________，____________________。
四、计算题
19．随着智能化的发展，智能扫地机器人备受人们喜爱，扫地机器人的核心部件之一是微型吸尘器，内部的直流电动机内阻一定，当加上0.6V电压时，通过的电流为0.6A，但此时电动机不转，当电动机两端的电压是3.0V时，电流为1.0A，这时电动机正常工作。求下列问题：
(1)电动机线圈的电阻R；
(2)电动机正常工作时的输出功率；
(3)如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机此时的发热功率（设此时线圈未被烧坏）；
20．如图，电路中电源的电动势为、内阻为，定值电阻，，电表均为理想电表。求：
（1）开关均闭合时，电流表的示数；
（2）开关闭合、断开时，电压表的示数。
21．我国新型航母电磁阻拦技术的原理如图所示，飞机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒ab，飞机与金属棒瞬间获得共同速度，在磁场中共同减速滑行至停下。已知舰载机质量 ，金属棒质量、电阻，导轨间距，匀强磁场磁感应强度，导轨电阻不计，除安培力外飞机克服其它阻力做的功为，求：
（1）飞机着舰瞬间金属棒中感应电流I的大小和方向；
（2）金属棒中产生的焦耳热Q。
参考答案
1．答案：C
解析：A.自然界的能量守恒，但能源枯竭指的是可用能源（如化石燃料）的耗尽，能量守恒不保证能源永不枯竭（如低品质热能无法有效利用），故A错误；
B.节约能源需提高节能意识，但科技进步可提升能源利用效率（如高效光伏技术），是节约能源的关键，故B错误；
C.利用光能（如太阳能光伏）是当前开发新能源的有效途径，符合题干中光伏应用的背景，故C正确；
D.能量相互转化（如水的重力势能→电能）通常需做功或热传递，故D错误。
故选C。
2．答案：D
解析：A.蓄电池在1s内将化学能转变成电能为，故A错误；
B.因蓄电池有内阻，其工作时路端电压总是小于 6V，故B错误；
CD.据串联电路的分压原理
电阻R两端的电压为
故C错误，D正确。
故选D。
3．答案：C
解析：A.图甲中交变电压的最大值为，周期为0.02s，交流电的表达式为，故A错误；
B.四个灯泡均正常发光，设通过的电流为，则通过原线圈的电流为，通过副线圈的电流为，则原副线圈的匝数比为，故B错误；
C.设灯泡正常发光的电压为，副线圈的电压为，根据
其中
代入数据得，故C正确；
D.断开开关S，负载电阻增大，副线圈电流减小，则原线圈电流减小，灯泡变暗，则原、副线圈两端电压增大，可知变亮，故D错误。故选C。
4．答案：C
解析：图中磁场的方向向上，根据安培定则可知，电流的方向从上向下，从b流向a；
A、若磁场正在减弱，则磁场能向电场能转化，电容器正在充电，电场能正在增大，电流方向从b流向a，故A错误；
B、若磁场正在减弱，电容器正在充电，电流方向从b流向a，则电容器上板带负电，下极板带正电，故B错误；
CD、若磁场正在增强，则电场能在向磁场能转化，电容器正在放电，电场能正在减少，放电电流的方向从b向a，故电容器上极板带正电、下极板带负电，故C正确，D错误。
5．答案：C
解析：由图可知，负载的阻值为，故A错误；由题图可知该电池的电动势约为2.80V，故B错误；由图可知，两图线的交点为（1.80mA，1.80V）即表示负载的实际工作状态，此时电源的效率，故C正确；由图线可知太阳能电池板内阻是变化的，故D错误。
6．答案：B
解析：A.托盘秤上的苹果质量越小，则压力越小，阻值越大，电路电流越小，两端的电压越小，故A错误；
B.当两端的电压超过某一值U时，可使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此时大于一定标准质量的大苹果进入通道2。若只增大的阻值，则两端电压达到临界值U时对应的增大，对应的压力减小，则能进入通道2的苹果的标准质量变小，故B正确；
C.根据串联规律可知分到的电压为
可知两端电压达到临界值U时对应的与电动势大小有关，所以分拣苹果的质量标准与电动势大小有关，故C错误；
D.若仅改变电磁铁线圈的绕向，对电路电流大小没有影响，不改变电路电阻的比例关系，所以分拣苹果的质量标准不发生改变，故D错误。
故选B。
7．答案：B
解析：千瓦时是能量的单位，焦耳（J）也是能量单位，千瓦时与焦耳的换算关系
1280亿千瓦时换算为焦耳
故B正确。
故选B。
8．答案：B
解析：根据闭合电路欧姆定律有解得故选B。
9．答案：B
解析：A.（毫安时）是电荷量单位，表示电流与时间的乘积，A错误。
B.电池储存电能公式为，其中为容量（单位：）， 为电压（单位：V）。，，B正确。
C.实际可用容量为总容量的（因剩余时关机），即
使用时间 ，非20小时，C错误。
D.显示电量时，实际剩余容量为，需充入容量，即
充电电流，充电时间 ，非1.2小时，D错误。
故选B。
10．答案：B
解析：A.由题意得，驱动电机的输入功率为0.8UI，A错误；
BCD.机器人克服阻力做功的功率为fv，驱动电机的输出功率为，所以驱动电机热功率为电机的热输出功率的用于电机驱动，所以流经电动机的电流为0.8I，则
联立解得
驱动电机的效率为CD错误，B正确。
故选B。
11．答案：C
解析：AB.根据闭合电路的欧姆定律可得
由图可知，当电流为0.1A时，电压为2V，电流为0.3A时，电压为1V，即，
联立解得，，故AB错误；
C.当电流为0.2A时，电压为
滑动变阻器R1接入电路的阻值为，故C正确；
D.由以上分析可知，图线AB的斜率为，故D错误。
故选C。
12．答案：A
解析：试题分析：由电路图可知，与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流；当滑片P向右滑动时，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，则电路的电流变小，即电流表的示数变小，所以电源内阻和所占电压变小，则滑动变阻器R两端的电压变大，即电压表的示数变大， BCD错误.故选A.
13．答案：AD
解析：热水壶和电饭煲都是把电能主要转化为内能的装置；而电风扇主要是把电能转化为机械能；护眼灯主要是把电能转化为光能。
故选AD。
14．答案：BC
解析：AB.行驶过程，电动机驱动车轮转动，则闭合，断开；制动过程，电动机用作发电机给电池充电，则断开，闭合，故A错误，B正确；
C.由图可知，线圈左右两边同时切割磁感线，4个车轮上的线圈串联，则开始制动时，全部线圈产生的总电动势为
故C正确；
D.开始制动时，回路中的电流为
线圈左右两边的安培力同向，则每组线圈受到的安培力为
故D错误；
故选BC。
15．答案：AD
解析：A.结合图像可知，甲反映定值电阻R的关系，则
故A正确；
B.乙反映电源的关系，但5V并不是电流为零时对应的路端电压，因此电动势不是5V，B错误；
C.电源与定值电阻R串联构成闭合回路，则
故C错误；
D.图像乙的斜率表示电源内阻，因此
故D正确。
故选AD。
16．答案：BD
解析：AB.如果i正在增大，则线圈周围磁场一定在增强，说明电容器放电，电容器两端电压减小，对于题图，电流从上极板流向下极板，则上极板带正电，进而可判断极板间电场方向必向下，A错误，B正确；
CD.若i正在减小，则线圈周围的磁场一定在减弱，是充电过程，在题图中，电流从上极板流向下极板，故下极板必带正电，上极板带负电，电容器中电场强度方向向上，C错误，D正确；
故选BD。
17．答案：(1)
(2)
(3)
解析：（1）对于电路图（a），根据闭合电路欧姆定律有
设金属丝的电阻率为，横截面积为S，结合欧姆定律和电阻定律，
联立可得
整理可得
所以建立，作出图（c）中图线Ⅰ；
（2）对于电路图（b），根据闭合电路欧姆定律有
结合欧姆定律和电阻定律，
联立后整理
可知图线的纵轴截距
解得
（3）由题意可知，
又
联立解得
18．答案：B；120；2.00；；6；24
解析：（1）电流表满偏时其两端电压约为0.1V，远小于电压表的量程3V，可知电流表接近满偏时，电压表指针偏转角度很小的原因是电流表满偏时其两端电压小，故选B；
（2）由欧姆定律可知
可得
结合图像可知
解得
根据比例关系可知
解得截距
可知
可得
（3）当K接1时量程为，当K接2时量程为，则，
解得，
19．答案：(1)
(2)
(3)
解析：（1）当加上0.6V电压时，通过的电流为0.6A，但此时电动机不转，则电动机线圈的电阻为
（2）当电动机两端的电压是3.0V时，电流为1.0A，这时电动机正常工作，此时电功率为
热功率为
电动机正常工作时输出功率为
（3）电动机转子被卡住时，电功全部转化为电热，则电动机此时的发热功率为
20．答案：（1）1.5A；（2）2.4V
解析：（1）开关均闭合时，电阻并联，则并联电阻为由闭合电路欧姆定律得代入数据解得
（2）开关闭合、断开时，外电路只有，由闭合电路欧姆定律得电压表示数联立解得
21．答案：（1），由b到a；（2）
解析：（1）飞机着舰瞬间金属棒中感应电动势
感应电流
代入数据解得
根据右手定则判断感应电流方向由b到a。
（2）飞机从着舰到停止，根据动能定理
代入数据解得

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