人教版高中物理必修第三冊第十二章電能能量守恒定律章末過關(guān)檢測(四)含答案

章末過關(guān)檢測(四)(時間：90分鐘分值：100分)一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1．下面是某同學對一些概念及公式的理解，其中正確的是()A．根據(jù)公式ρ＝eq\f(SR,L)可知，金屬電阻率與導體的電阻成正比B．根據(jù)公式W＝UIt可知，該公式只能求純電阻電路的電流做功C．根據(jù)公式q＝It可知，電流越大，單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量就越多D．根據(jù)公式C＝eq\f(Q,U)可知，電容與電容器所帶電荷量成正比，與兩極板間的電壓成反比解析：選C。電阻率是由導體本身的性質(zhì)決定的，其大小與電阻無關(guān)，A錯誤；公式W＝UIt適用于純電阻電路和非純電阻電路中的電流做功，B錯誤；根據(jù)公式q＝It可知，電流越大，單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量就越多，C正確；電容的公式C＝eq\f(Q,U)采用的是比值定義法，電容大小與所帶電荷量和電壓無關(guān)，D錯誤。2．以下說法正確的是()A．電動勢就是電源兩極間的電壓B．閉合電路中的電流跟電源電動勢成正比，跟整個電路的電阻成反比C．閉合電路中的短路電流無限大D．電源U－I圖像上某點縱、橫坐標的乘積對應(yīng)此時電源的總功率解析：選B。當外電路斷開時，電源兩極間的電壓等于電動勢，故A錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律：I＝eq\f(E,R＋r)，得知閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)外電路的電阻之和成反比，故B正確；當外電路短路時R＝0，所以I＝eq\f(E,r)，故C錯誤；電源U－I圖像上某點縱、橫坐標的乘積對應(yīng)此時電源的輸出功率，故D錯誤。3.如圖所示，圖線a是某一電源的U－I圖線，圖線b是一定值電阻的U－I圖線。若將該電源與該定值電阻連成閉合電路(已知該電源的內(nèi)阻r＝2.0Ω)，則說法錯誤的是()A．該定值電阻為6ΩB．該電源的電動勢為20VC．將2只這種電阻串聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大D．將3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大解析：選C。圖線b的斜率k＝eq\f(U,I)＝6Ω，則定值電阻的阻值：R＝k＝6Ω，故A正確，不符合題意；由題圖讀出交點的電壓U＝15V，電流I＝2.5A，根據(jù)閉合電路歐姆定律得，電源的電動勢E＝U＋Ir＝15V＋2.5×2V＝20V，故B正確，不符合題意；定值電阻的阻值R＝6Ω，電源的內(nèi)阻r＝2.0Ω，對于電源，當內(nèi)外電路的電阻相等時輸出功率最大，則將3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大，故C錯誤，符合題意，D正確，不符合題意。4．如圖所示，一款微型機器人的直流電動機的額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電動勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源的兩極間，電動機恰好能正常工作。下列說法正確的是()A．電動機消耗的熱功率為UIB．電源的輸出功率為I2RC．電源的效率為1－eq\f(Ir,E)D．電動機消耗的總功率為EI答案：C5.摩托車電動機啟動時車燈會瞬時變暗，如圖，在打開車燈、電動機未啟動時電流表讀數(shù)為5A，電動機啟動時電流表讀數(shù)為15A，若電源電動勢為12V，內(nèi)阻為0.4Ω，電流表內(nèi)阻不計，設(shè)車燈電阻恒定，則因電動機啟動導致車燈的電功率降低了()A．30W B．32WC．20W D．18W解析：選B。電動機未啟動時U燈＝E－I1r＝(12－5×0.4)V＝10V，車燈功率P燈＝U燈I1＝50W，車燈電阻RL＝eq\f(U燈,I1)＝2Ω，電動機啟動時U燈′＝E－I2r＝(12－15×0.4)V＝6V，設(shè)車燈阻值不變，可得P′＝eq\f(U′eq\o\al(2,燈),RL)＝18W，電功率的減少量ΔP＝P－P′＝(50－18)W＝32W。6．國慶期間某老師外出旅游，住酒店點外賣時觀察到如圖所示的一種服務(wù)型機器人，其額定功率為48W，額定工作電壓為24V，機器人的鋰電池容量為20A·h，則機器人()A．額定工作電流為20AB．充滿電后最長工作時間為2hC.電池充滿電后總電量為7.2×104CD．以額定電流工作時每秒消耗能量為20J答案：C7.在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S后，a、b、c三盞燈均能發(fā)光，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r?，F(xiàn)將滑動變阻器R的滑片稍向下滑動一些，則()A．b燈和c燈變暗，a燈變亮B．a(chǎn)燈和c燈變亮，b燈變暗C．a(chǎn)燈和c燈變暗，b燈變亮D．a(chǎn)燈和b燈變暗，c燈變亮解析：選C。R的滑片稍向下滑動時，滑動變阻器R接入電路的電阻變大，外電路總電阻變大，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，干路電流I減小，a燈變暗；b燈的電壓Ub＝E－I(r＋Ra)I減小，Ub增大，則b燈變亮；通過c燈的電流Ic＝I－IbI減小，Ib增大，則Ic減小，c燈變暗，C正確，A、B、D錯誤。8．在如圖所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，開關(guān)閉合后，燈泡L能正常發(fā)光。當滑動變阻器的滑片向右移動時，下列判斷正確的是()A．燈泡L變亮B．電源內(nèi)部消耗的功率減小C．流過R0的電流方向為從右向左D．電容器C的電荷量減小解析：選B。當滑動變阻器的滑片向右移動時，變阻器所在支路電阻增大，外電阻增大，電路中總電流I減小，則燈L變暗，故A錯誤；電路中總電流I減小，電源的內(nèi)電壓減小，電源內(nèi)部消耗的功率減小，故B正確；電源的內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，電容器的電壓等于路端電壓，可見其電壓是增大的，則由Q＝CU知，電容器C的電荷量將增大，故D錯誤；由于電容器C的電荷量將增大，故電容器充電，流過R0的電流方向從左向右，故C錯誤。二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全選對的得4分，選對但不全的得2分，有錯選的得0分。9．(2022·天津紅橋區(qū)期末)在閉合電路中，下列敘述正確的是()A．外接電阻增大時，電源的輸出功率可能減小B．當外電路斷開時，路端電壓等于電源電動勢C．當電源短路時，電路中的電流趨近于∞D(zhuǎn)．當外電阻增大時，路端電壓可能減小解析：選AB。根據(jù)電源輸出功率隨外電阻變化圖像可知外接電阻增大時，電源的輸出功率可能減小，故A正確；路端電壓表達式為U＝E－Ir，當外電路斷開時，電流I變?yōu)?，則U＝E，故B正確；當電源短路時，外電阻R＝0，此時I＝eq\f(E,r)，故C錯誤；當外電阻R增大時，由I＝eq\f(E,R＋r)，U＝E－Ir，可知電流I減小，路端電壓增大，故D錯誤。10．某同學按如圖所示的電路進行實驗，電壓表內(nèi)阻看作無限大。實驗過程中，由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同，若這種情況的發(fā)生是由某一用電器引起的，則可能的故障原因是()A．R2斷開 B．R3短路C．R2短路 D．R1短路解析：選AB。由題圖可知R1與R2、R3串聯(lián)，電壓表V1測R2和R3的電壓；V2測R2兩端的電壓；若兩電壓表示數(shù)相同，則可能是兩電表接在了等電勢的兩端，故可能是R2開路或者R3短路；故A、B正確，C、D錯誤。11.如圖所示，一直流電動機與阻值R＝9Ω的電阻串聯(lián)在電源上，電源電動勢E＝30V，內(nèi)阻r＝1Ω，用理想電壓表測出電動機兩端電壓U＝10V，已知電動機線圈電阻RM＝1Ω，則下列說法中正確的是()A．通過電動機的電流為10AB．電動機的輸入功率為20WC.電動機的發(fā)熱功率為1WD．電源的輸出功率為56W解析：選BD。根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝U＋I(r＋R)，得I＝eq\f(E－U,R＋r)＝eq\f(30－10,1＋9)A＝2A，故A錯誤；電動機的輸入功率P入＝UI＝10×2W＝20W，故B正確；電動機的熱功率P熱＝I2RM＝22×1W＝4W，故C錯誤；電源的輸出功率P出＝EI－I2r＝(30×2－22×1)W＝56W，故D正確。12．在如圖所示的電路中，電源電動勢為E、內(nèi)電阻為r。將滑動變阻器R2的滑片P從圖示位置向右滑動的過程中，關(guān)于各理想電表示數(shù)的變化，下列判斷中正確的是()A．電流表A的示數(shù)變小B．電壓表V的示數(shù)變小C．電流表A1的示數(shù)變小D．電流表A2的示數(shù)變小解析：選AD。將滑動變阻器的滑片P從圖示位置向右滑動的過程中，滑動變阻器的阻值變大，外電路的總阻值變大，所以電路的總的電流變小，所以電流表A的示數(shù)變小，故A正確；電源的內(nèi)電壓減小，由U＝E－Ir可得，路端電壓U變大，所以電壓表V的示數(shù)變大，故B錯誤；由于路端電壓U變大，電阻R1不變，所以電流表A1的示數(shù)變大，故C錯誤；由于總的電流減小，電阻R1的電流變大，所以滑動變阻器的電流減小，所以電流表A2的示數(shù)變小，故D正確。三、非選擇題：本題共6小題，共60分。13．(6分)某實驗小組測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，可選用的實驗器材如下：A．待測干電池(內(nèi)阻很小)B．電流表A1(0～200μA，內(nèi)阻r1＝500Ω)C．電流表A2(0～0.6A，內(nèi)阻r2約為0.3Ω)D．定值電阻R1＝9500ΩE．定值電阻R2＝500ΩF．定值電阻R0＝2ΩG．滑動變阻器R(0～10Ω)H．開關(guān)、導線若干(1)為準確測量并使操作過程中電流表的示數(shù)變化明顯，該小組同學設(shè)計如圖甲所示實驗電路圖，電流表a應(yīng)選________，定值電阻R′應(yīng)選________；(選填器材前的字母)(2)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出多組電流表a、b的示數(shù)Ia、Ib，在坐標紙上描繪出Ia－Ib圖線如圖乙所示。根據(jù)描繪出的圖線，可得所測干電池的電動勢E＝________，內(nèi)阻r＝________。(結(jié)果選用“r1、r2、R1、R2、R0、R、m、n”表示)解析：(1)改裝電壓表時應(yīng)選用內(nèi)阻已知的電流表，故電流表a選用B；一節(jié)干電池的電動勢約為1.5V，根據(jù)改裝原理可知R′＝eq\f(E,Ig)－r1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.5,200×10－6)－500))Ω＝7000Ω所以定值電阻R′應(yīng)選D；(2)根據(jù)電路圖和閉合電路歐姆定律可得(R1＋r1)Ia＝E－Ib(r＋R0)整理可得Ia＝eq\f(1,R1＋r1)E－eq\f(r＋R0,R1＋r1)Ib根據(jù)圖像可知m＝eq\f(1,R1＋r1)Eeq\f(m,n)＝eq\f(r＋R0,R1＋r1)解得E＝m(R1＋r1)r＝eq\f(m（R1＋r1）,n)－R0。答案：(1)BD(2)m(R1＋r1)eq\f(m（R1＋r1）,n)－R014．(8分)(2022·河南焦作期末)某實驗小組測定電池組的電動勢和內(nèi)阻，器材有：待測電池組、一個開關(guān)、一個定值電阻(阻值為R0)、一個電流表(內(nèi)阻為RA)、一根均勻電阻絲(單位長度電阻絲的阻值為r0，配有可在電阻絲上移動的金屬夾)、刻度尺、導線若干。主要實驗步驟如下：(1)將圖1所示器材連接。(2)開關(guān)閉合前，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的________(選填“M”或“N”)端。(3)閉合開關(guān)，改變金屬夾的位置，記錄每次接入電路的電阻絲的長度L和電流表示數(shù)I，得到多組數(shù)據(jù)。(4)整理數(shù)據(jù)并在坐標紙上描點繪圖，所得圖像如圖2所示，圖線斜率為k，縱軸截距為a，該電池組電動勢和內(nèi)阻分別為E＝________，r＝________。(用R0、RA、k、a、r0表示)解析：(2)開關(guān)閉合前，為了保護電路中的元件，應(yīng)將電阻絲的最大阻值接入電路，根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(L,S)可知電阻絲接入越長，接入電阻越大，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的M端。(4)電阻絲接入電路中的電阻為Lr0，根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝U＋Ir可知E＝I(RA＋R0＋Lr0)＋Ir，整理得eq\f(1,I)＝eq\f(r0,E)L＋eq\f(RA＋R0＋r,E)，結(jié)合圖像的斜率和截距滿足eq\f(r0,E)＝keq\f(RA＋R0＋r,E)＝a解得電源電動勢和內(nèi)阻分別為E＝eq\f(r0,k)r＝eq\f(r0a,k)－R0－RA。答案：(2)M(4)eq\f(r0,k)eq\f(r0a,k)－R0－RA15．(10分)小明同學在玩一個會發(fā)光的電動玩具汽車時，發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象：啟動電源，電動機正常工作，車輪正常轉(zhuǎn)動，當不小心卡住車輪時，車燈會變暗。玩具汽車的簡化電路如圖乙所示，電源電動勢E＝10V，r＝2Ω，車輪電動機的額定電壓UM＝6V，額定功率PM＝6W，線圈電阻RM＝1Ω，則：(1)玩具汽車正常工作時，流過燈泡的電流；(2)玩具汽車被卡住后，流過燈泡的電流；(3)玩具汽車卡住前、后，燈泡消耗功率的減少量。解析：(1)玩具汽車正常工作時，電源內(nèi)電壓U內(nèi)＝E－UM＝4V通過電源的電流I＝eq\f(U內(nèi),r)＝eq\f(4,2)A＝2A玩具汽車正常工作時，通過電動機的電流IM＝eq\f(PM,UM)＝1A流過燈泡的電流IR＝I－IM＝1A。(2)燈泡的電阻R＝eq\f(UM,IR)＝6Ω玩具汽車被卡住后，電動機可視為純電阻，燈泡與電動機并聯(lián)的電阻R′＝eq\f(RRM,R＋RM)＝eq\f(6×1,6＋1)Ω＝eq\f(6,7)Ω電路中的總電流I′＝eq\f(E,R′＋r)＝3.5A由并聯(lián)電路的特點可知流過燈泡的電流IR′＝eq\f(RM,R＋RM)I′＝0.5A。(3)玩具汽車卡住前，燈泡消耗功率P＝UMIR＝6×1W＝6W玩具汽車卡住后，燈泡消耗功率P′＝IR′2R＝1.5W燈泡消耗功率的減少量ΔP＝P－P′＝4.5W。答案：(1)1A(2)0.5A(3)4.5W16．(10分)如圖所示的電路中，電源電壓U＝18V，小燈泡L上標有“6V3W”。設(shè)小燈泡電阻不隨溫度變化，電壓表量程為0～15V，電阻箱的最大阻值足夠大。調(diào)節(jié)電阻箱使其阻值R1＝6Ω，閉合開關(guān)S，這時小燈泡正常發(fā)光。(1)求定值電阻的阻值R2。(2)在保證電路中各器件安全工作的前提下，改變電阻箱的阻值，求小燈泡的最小功率P。解析：(1)小燈泡正常發(fā)光時UL＝6VIL＝eq\f(PL,UL)＝eq\f(3,6)A＝0.5A電壓表示數(shù)為UV＝U－UL＝18V－6V＝12V通過電阻箱的電流為I＝eq\f(UV,R1)＝eq\f(12,6)A＝2A通過電阻R2的電流為I2＝(2－0.5)A＝1.5A定值電阻的阻值為R2＝eq\f(UL,I2)＝eq\f(6,1.5)Ω＝4Ω。(2)在保證電路中各器件安全工作的前提下，改變電阻箱的阻值，當電壓表示數(shù)為UV′＝15V時，小燈泡的功率最小，小燈泡兩端電壓為UL′＝U－UV′＝(18－15)V＝3V小燈泡的最小功率為P＝eq\f(UL′2,RL)＝eq\f(32,12)W＝0.75W。答案：(1)4Ω(2)0.75W17.(13分)某節(jié)水噴灌系統(tǒng)如圖所示，水以v0＝16m/s的速度水平噴出，每秒噴出水的質(zhì)量為2.0kg。噴出的水是從井下抽取的，噴口離水面的高度保持H＝4m不變。水泵由電動機帶動，電動機正常工作時，輸入電壓為220V，輸入電流為2.0A。不計電動機的摩擦損耗，電動機的輸出功率等于水泵所需要的輸入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的輸出功率與輸入功率之比)為80%，忽略水在管道中運動的機械能損失，g取10m/s2，求：(1)每秒水泵對水做的功；(2)電動機線圈的電阻。解析：(1)每秒噴出水的質(zhì)量m0＝2.0kg，抽水增加了水的重力勢能和動能，則每秒水泵對水做功W＝m0gH＋eq\f(1,2)m0v