资源简介

章末综合检测（四）　电能　能量守恒定律
（时间：90分钟　满分：100分）
　　
　　
一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1.（2026·浙江杭州期中）下列家用电器工作时，把电能主要转化为内能的是（　　）
2.（2026·浙江温州期中）扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携
带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图所示一扫地机器人，已知其工作额定电压为15 V，额定功率为30 W，充电额定电压为24 V，额定电流为0.5 A，充电时间约为240分钟，电池容量为2 000 mA·h，则下列说法正确的是（　　）
A.电池容量是指电池储存电能的大小
B.机器人正常工作的电压为24 V
C.机器人正常工作时电流为2 A
D.机器人充满电后工作一次的时间最多约为4小时
3.某机器人社团的学生用积木和电动机搭建了旋转飞椅模型，如图甲所示，其内部简化电路图如图乙所示。已知电源电动势E＝5 V、内阻r＝1 Ω，指示灯L的规格为“4 V　0.8 W”，电动机M线圈的电阻rM＝1 Ω。开关S闭合后，指示灯L和电动机M均正常工作，则此时该电动机输出的机械功率为（　　）
A.0.64 W　B.2.56 W　C.3.2 W　D.3.84 W
4.
如图所示的电路中，闭合开关后各元件处于正常工作状态，当某灯泡突然出现故障时，电流表读数变小，电压表读数变大。下列关于故障原因或故障后其他物理量的变化情况的说法中正确的是（　　）
A.L1灯丝突然短路
B.L2灯丝突然烧断
C.电源的输出功率一定变小
D.电容器C上电荷量减少
5.（2026·浙江台州阶段练习）如图所示，直线A为某电源的U-I图线，直线B和C分别为电阻R1和R2的U-I图线。将该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、
P2。则下列说法正确的是（　　）
A.该电源的电动势为6 V
B.该电源的内阻为0.5 Ω
C.R1和R2的比值为1∶4
D.P1与P2的比值为1∶2
6.（2026·天津南开检测）如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，定值电阻R1＝2r，滑动变阻器的最大阻值R2＝2r，电流表和电压表均为理想电表。开关S闭合后，当滑动变阻器滑片从最下端向上移动的过程，下列说法正确的是（　　）
A.电压表的示数增大
B.电流表的示数减小
C.电源的输出功率减小
D.R1的电功率先减小后增大
7.
如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中（　　）
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
8.（2026·广东佛山检测）在纯电阻电路中，当用一个固
定的电源（设E、r是定值）向变化的外电阻供电时，关于电源的输出功率P随外电阻R变化的规律如图所示。则下列判断错误的是（　　）
A.当R＝r时，电源有最大的输出功率
B.当R＝r时，电源的效率η＝50％
C.电源的输出功率P随外电阻R的增大而增大
D.电源的效率η随外电阻R的增大而增大
9.
我国某地的一风力发电机如图所示，其叶片的半径为R，若风速恰好与叶片转动所在圆面垂直，风力发电机将风能转化为电能的效率为η。已知空气密度为ρ，风速为v。下列说法正确的是（　　）
A.单位时间内冲击发电机叶片圆面的气流的质量为πρR2v2
B.单位时间内冲击发电机叶片圆面的气流的动能为πρR2v2
C.该风力发电机的输出功率为πηρR2v3
D.若每天平均有功率为1.0×108 kW的风能资源，则每天发电量为2.4×109 kW·h
10.（2025·安徽合肥质检）如图所示为某闭合电路电源的输出功率随回路总电流变化的图像，由此图像可以判断（　　）
A.电源的输出功率最大时，电源效率为100％
B.电源的内阻为3 Ω
C.电源的输出功率最大时，外电路的总电阻不一定为4 Ω
D.电源的电动势为9 V
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分，每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）
11.（2026·天津西青期末）酒精测试仪常用于对机动车驾驶员是否酒后驾驶的现场检测，它利用了一种电阻随酒精气体浓度的变化而变化的二氧化锡半导体型酒精气体传感器。简化电路如图所示，若传感器电阻与酒精气体的浓度c成反比，且酒精气体的浓度c＝0时，传感器电阻极大。电流表A和电压表V均可视为理想电表。当吹入酒精气体时，下列说法正确的是（　　）
A.小灯泡L变亮
B.电流表A的示数变小
C.电压表V的示数变小
D.电容器C上电荷量增多
12.
如图所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联接在电源上，电源的电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈的电阻RM＝1 Ω，则下列说法中正确的是（　　）
A.通过电动机的电流为10 A
B.电动机的输入功率为20 W
C.电源的输出功率为4 W
D.电动机的输出功率为16 W
13.（2026·浙江衢州期中）某电子秤原理示意图如图所示。用理想电
压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力，一切测量在量程内。下列说法正确的是（　　）
A.称量物的质量越大，电源输出功率越大
B.电压表的示数与称量物质量成正比
C.电子称的最大量程为
D.电压与称量物质量m的关系为U＝
三、非选择题（本题共5小题，共58分）
14.（9分）（2026·浙江嘉兴质检）在“电池电动势和内阻的测量”实验中，备用器材有：滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω），电阻箱R2（0～9 999 Ω），定值电阻R3（2 Ω），电流表A（量程有0～0.6 A和0～3 A，内阻分别为0.1 Ω和0.03 Ω），多用电表，干电池E，开关S，导线若干。
（1）小张选用多用电表“直流电压2.5 V量程”测量，示数如图1所示，测得电动势E＝　　　 V。
（2）小金选择其中一些器材，设计了如图2所示电路，当c端分别接a、b两点测得两组数据，在坐标系上描点、连线如图3所示，接b点对应图3中的　　　　（选填“甲”或“乙”），由图线可得干电池的内阻r＝　　　　Ω（保留两位有效数字）。
（3）若上述器材中多用电表因故障而不能使用，请重新设计实验电路，并画在图4的方框中。
图 4
15.（9分）（2026·江苏南通期末）某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，所用器材如下：
A.干电池一节；
B.电压表（量程为0～3 V，内阻较大）；
C.电阻箱（阻值为0～999.9 Ω）；
D.开关一个和导线若干。
（1）根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图补充完整。
（2）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电压表的示数U。根据记录的数据作出的-图像如图丙所示，则该干电池的电动势E＝　　　　V、内阻r＝　　　　　 Ω。（结果均保留2位小数）
（3）由于电压表的内阻不是无穷大的，因此本实验干电池的内阻的测量值　　　　（填“偏大”或“偏小”）。
16.（10分）（2026·湖北武汉期中）甲、乙、丙三位同学协作测定某电池的电动势和内阻。他们设计的电路原理如图1，其中R为电阻箱，R0为保护电阻，阻值R0＝5.0 Ω，电流表A的内阻不计。他们改变R的阻值，记下多组R和电流表示数I。甲同学以IR作纵坐标，以I作横坐标作图处理数据；乙同学以I（R＋R0）为纵坐标，以I为横坐标处理数据，他们在同一张坐标纸上画出的图如图2所示。
（1）由图2可知，甲同学绘制的是图线　　　　（填“a”或“b”），由该图线得到的电源电动势为　　　　V，内阻为　　　　Ω。
（2）丙同学打算以作纵坐标，以R作横坐标，请根据（1）中计算的结果将丙所作图线在图3中画出。
（3）分析可知，在图1所示电路中，当电阻箱的阻值R＝　　　　Ω时，电阻箱消耗的最大电功率是　　　　。
17.（14分）（2026·江苏南京期末）图甲为某品牌的共享电动自行车。某兴趣小组的同学对共享电动自行车的工作原理产生了浓厚的兴趣，现将其电源、车灯、电动机构成的电路简化为如图乙所示。查阅资料得知该电动车的电源电动势E＝40 V，内阻r＝1 Ω，电动机的内阻为RM＝0.8 Ω，车灯电阻R＝24 Ω（不变），电流表内阻忽略不计。
（1）当只有S1接通时，求：
①电流表示数I1。
②车灯的两端电压U1。
（2）当S1、S2都接通时，电流表示数为I＝4 A，此时电动机正常工作，求电动机正常工作时：
①电源的输出功率P。
②电动机的输出功率P出。
18.（16分）（2026·浙江浙东北联盟期中）如图甲所示，M为一电动机，当滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表 V1、V2的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的图线①、②所示。已知电流表读数在0.2 A以下时，电动机M没有发生转动。不考虑电表阻值和温度对电路的影响，求：
（1）电动机的电阻rM；
（2）电源的电动势E和内阻r；
（3）滑动变阻器R的滑片滑到最左端时，电动机M的输出功率和电源的效率。章末综合检测（四）　电能　能量守恒定律
1.A　电风扇、电吹风和吸尘器把电能主要转化为机械能，电饭煲把电能主要转化为内能。故选A。
2.C　电池容量是指电池的存储电荷量（电流与时间的乘积）多少，不是储存电能的大小，故A错误； 由题意可知，机器人正常工作的电压为15 V，故B错误；机器人正常工作时的电流I＝＝ A＝2 A，故C正确；机器人充满电后工作一次的时间为t＝＝＝1 h，故D错误。
3.B　由于电动机与小灯泡并联，根据并联电路特点则有U＝UM＝UL＝4 V，故电源内阻分担的电压Ur＝E－U＝1 V，由欧姆定律可得干路电流I＝＝1 A，此时小灯泡正常发光，则有IL＝＝0.2 A，故通过电动机的电流IM＝I－IL＝0.8 A，电动机的总功率PM＝IMUM＝3.2 W，电动机线圈的热功率PrM＝rM＝0.64 W，则电动机的输出功率P输出＝PM－PrM＝2.56 W，故选B。
4.B　电流表在干路上，读数变小，说明总电阻变大，L1灯丝突然短路，总电阻减小，电流表读数变大，A错误；L2灯丝突然烧断，总电阻增大，电流表读数变小，电压表读数变大，B正确；电源的输出功率P＝UI，电压增大而电流减小，输出功率不一定变小，C错误；电流表读数变小，灯泡L1的分压减小，R两端的电压增大，电容器两端的电压增大，根据Q＝CU知，电容器的带电荷量增加，D错误。
5.A　根据U-I图像中直线A的纵轴截距为该电源的电动势，则电源的电动势为E＝6 V，直线A斜率的绝对值表示电源内阻，则电源的内阻为r＝ Ω＝1 Ω，故A正确，B错误；由直线B、C可知，定值电阻阻值分别为R1＝ Ω＝2 Ω，R2＝ Ω＝0.5 Ω，则R1∶R2＝4∶1，故C错误；电源的U-I图像与定值电阻的U-I图像的交点为该电阻与电源组成闭合回路时，电路中的路端电压与电流，故电源与R1组成闭合回路时，电源的输出功率为P1＝U1I1＝4 V×2 A＝8 W，电源与R2组成闭合回路时，电源的输出功率为P2＝U2I2＝2 V×4 A＝8 W，解得P1∶P2＝1∶1，故D错误。
6.C　由电路结构可知，R1与R2并联，开关S闭合后，当滑动变阻器滑片从最下端向上移动过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，故电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小，则电压表示数减小，通过R1的电流减小，则R1的电功率减小，根据I＝I1＋I2可知，通过R2的电流增大，则电流表的示数增大，A、B、D错误；电源的输出功率为P出＝I2R外＝R外＝，可知当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，根据电路图可知，当滑动变阻器滑片处于最下端时，外电阻最大，为Rmax＝＝r，可知此时电源的输出功率最大，则滑动变阻器滑片从最下端向上移动过程中，电源的输出功率逐渐减小，C正确。
7.A　当滑片下移时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，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，R1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R2的电流减小，即电流表示数减小，A正确。
8.C　题图反映了电源的输出功率P随外电阻R变化的规律，可以看出，电源的输出功率随着外电阻的增大先增大后减小，当R＝r时，电源有最大的输出功率，故A正确，C错误；当R＝r时，路端电压与电源的内电压相等，则U＝0.5E，电源的效率为η0＝×100％＝50％，故B正确；电源的效率为η＝×100％＝×100％＝×100％，可知R增大时，电源的效率增大，故D正确。
9.C　单位时间内冲击发电机叶片圆面的气流的质量为m0＝＝＝πρR2v，单位时间内冲击发电机叶片圆面的气流的动能为Ek0＝m0v2＝πρR2v3，故A、B错误；该风力发电机的输出功率为P出＝＝＝＝＝πηρR2v3，故C正确；若每天平均有功率为1.0×108 kW的风能资源，则每天发电E电＝ηE风＝η×1.0×108×24 kW·h＝2.4×109 η kW·h，故D错误。
10.C　电源的输出功率最大时，电源内阻r等于外电路总电阻R，此时电源效率η＝×100％＝×100％＝50％，故A错误；由题图可知，电源输出功率最大为9 W，电源的输出功率最大时，电源内阻r等于外电路总电阻R，且最大功率为P＝＝9 W，当输出功率为零时，外电路短路，结合图像此时有I＝＝3 A，联立解得E＝12 V、r＝4 Ω，故B、D错误；电源的内阻为4 Ω，由于不能明确外电路是否为纯电阻电路，故无法求得输出功率最大时外电路的总电阻大小，故C正确。
11.AC　当吹入酒精气体时，传感器的电阻减小，则回路总电阻减小，总电流变大，电流表A的示数变大，灯泡L变亮，故A正确，B错误；根据闭合电路欧姆定律，有U＝E－I（RL＋r），电流变大，则传感器上的电压减小，电压表V的示数减小，故C正确；根据Q＝CU，可知电容器两极板间电压减小，则电容器的带电荷量减小，故D错误。
12.BD　由E＝30 V，电动机两端电压为10 V可得电阻R和电源内阻上的电压之和为20 V，则I＝＝ A＝2 A，故A错误；电动机输入功率P＝UI＝10×2 W＝20 W，故B正确；电源的热功率Pr＝I2r＝22×1 W＝4 W，电源的输出功率为P出＝IE－Pr＝（2×30－4）W＝56 W，故C错误；电动机的热功率P热＝I2RM＝22×1 W＝4 W，电动机的输出功率P出'＝P－P热＝20 W－4 W＝16 W，故D正确。
13.CD　物体质量越大，滑动变阻器接入电路的阻值越大，电流越小，由于外电阻与内阻的大小关系未知，无法判断输出功率变化，故A错误；设滑动变阻器上端到滑动端的长度为x，则mg＝kx，滑动变阻器接入电路的阻值为Rx＝R，根据闭合电路欧姆定律I＝，电压表示数为U＝IRx，联立得U＝，电压表的示数与称量物质量不成正比，当x＝l，时电子秤达到最大量程，解得m'＝，故B错误，C、D正确。
14.（1）1.35　（2）甲　0.90　（3）见解析图
解析：（1）选用多用电表“直流电压2.5 V量程”测量，最小分度值为0.05 V，故读数为1.35 V。
（2）根据U-I图线可知，图线的斜率的绝对值表示等效电源的内阻，接b点时r等＝R3＋RA＋r，接a点时r等'＝RA＋r，甲图线的斜率的绝对值大，故接b点对应图3中的甲图。由图线可估测电源电动势约为1.5 V，滑动变阻器R1的最大阻值为10 Ω，可估算Imax＝＝ A＝0.75 A，故选择0.6 A的电流表，内阻为RA＝0.1 Ω。根据r等＝＝ Ω＝3.0 Ω，由r等＝R3＋RA＋r，解得r＝0.90 Ω。
（3）如图所示，利用电流表和电阻箱测电池电动势和内阻。
15.（1）见解析图　（2）1.56　0.40　（3）偏小
解析：（1）电路连线如图。
（2）由电路可知E＝U＋r
可得＝·－
可得＝，＝2.5
解得E＝1.56 V，r＝0.40 Ω。
（3）由于实际的电压表的内阻不是无穷大的，因此实验中测得的电池的内阻是电压表的内阻与电源内阻并联后的阻值，即r测＝＜r
即本实验干电池的内阻的测量值偏小。
16.（1）a　1.5　10　（2）见解析图
（3）15　0.037 5 W
解析：（1）甲同学以IR作纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得
IR＝E－I（r＋R0）
乙同学以I（R＋R0）为纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得
I（R＋R0）＝E－Ir
可得甲同学的图线的斜率的绝对值更大，所以甲同学绘制的是图线a。该图线的截距表示电动势，斜率绝对值表示r＋R0，所以有E＝1.5 V
r＋R0＝＝15 Ω
r＝15 Ω－R0＝15 Ω－5.0 Ω＝10 Ω。
（2）丙同学以为纵坐标，以R作横坐标，根据闭合电路欧姆定律得
＝R＋r＋R0
整理得＝R＋
则该图线的斜率、截距分别为＝＝
＝＝10
则可得出-R的关系图像如图。
（3）电阻箱消耗的电功率为
P＝I2R＝R＝
＝
由数学知识可得，当R＝R0＋r＝15 Ω时，电阻箱消耗的电功率最大；
最大功率为P＝I2R＝R＝0.037 5 W。
17.（1）①1.6 A　②38.4 V　（2）①144 W　②85 W
解析：（1）①只有S1接通时，由闭合电路欧姆定律得E＝I1（R＋r）
代入数据解得I1＝＝ A＝1.6 A。
②由部分电路欧姆定律得，此时车灯两端的电压为
U1＝I1R＝1.6×24 V＝38.4 V。
（2）根据题意，由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir
代入数据解得U＝E－Ir＝（40－4×1）V＝36 V
①电源的输出功率为
P＝UI＝36×4 W＝144 W。
②此时通过车灯的电流为I2＝＝ A＝1.5 A
因此通过电动机的电流为
IM＝I－I2＝4 A－1.5 A＝2.5 A
电动机的输入功率为
P入＝UIM＝36×2.5 W＝90 W
电动机的热功率为
P热＝RM＝2.52×0.8 W＝5 W
电动机的输出功率为
P出＝P入－P热＝90 W－5 W＝85 W。
18.（1）4 Ω　（2）3.6 V　2 Ω　（3）0.54 W　83.3％
解析：（1）电流表读数在0.2 A以下时，电动机M没有发生转动，可知电动机的内阻rM＝＝ Ω＝4 Ω。
（2）由题图乙中图像②可知当U＝3.4 V，I＝0.1 A；当U＝3.0 V，I＝0.3 A；
由闭合电路的欧姆定律有E＝U＋Ir，
可知E＝3.4＋0.1r，E＝3.0＋0.3r，
解得E＝3.6 V，r＝2 Ω。
（3）滑动变阻器R的滑片滑到最左端时，电动机两端电压为U＝3.0 V，电流为I＝0.3 A，
可知电动机输出功率P机＝UI－I2rM＝0.54 W，
电源效率η＝×100％≈83.3％。

展开更多......

收起↑