2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：综合评估 第十二章　电能　能量守恒定律 Word版含解析

2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：综合评估 第十二章　电能　能量守恒定律 Word版含解析

一、单项选择题(本题共8小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，每小题3分，共24分)‎ ‎1．对计算任何用电器的热功率都适用的公式是(P表示用电器的热功率，W表示电流对用电器做的功，U表示用电器两端电压，I表示通过用电器上的电流)(　A　)‎ A．P＝I2R　　　　　　　 B．P＝IU　　　　　　　‎ C．P＝　　　　　　　 D．P＝ 解析：公式P＝I2R计算热功率适用于所有电器，则A正确．‎ ‎2.如图所示，电阻R1＝20 Ω，电动机绕线电阻R2＝10 Ω，当开关S断开时，电流表的示数I1＝‎0.5 A；当开关S合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应满足(　D　)‎ A．I＝‎1.5 A B．I>‎‎1.5 A C．P＝15 W D．P<15 W 解析：当开关S断开时，电动机没有通电，欧姆定律成立，所以电路两端的电压U＝I1R1＝10 V；当开关S闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，通过电动机的电流应满足UI2>IR2，故I2<‎1 A；所以电流表的示数I<‎1.5 A，电路消耗的电功率P＝UI<15 W.‎ ‎3．如图所示的电路，电源电动势为12 V，内阻恒定且不可忽略．初始时刻，电路中的电流等于I0‎ ‎，且观察到电动机正常转动．现在调节滑动变阻器使电路中的电流减小为I0的一半，观察到电动机仍在转动．不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是(　B　)‎ A．电源的热功率减为初始时的一半 B．电源的总功率减为初始时的一半 C．电动机的热功率减为初始时的一半 D．变阻器的功率减为初始时的四分之一 解析：电源的内阻和电动机的内阻不变，根据公式P＝I2R知：电路中的电流减小为I0的一半，则电源的热功率减为初始时的，电动机的热功率减为初始时的.故A、C错误．根据P＝EI知：电路中的电流减小为I0的一半，而电源的电动势不变，则电源的总功率减为初始时的一半，故B正确．电路中的电流减小为I0的一半，说明变阻器接入电路的电阻增大，所以由P＝I2R知变阻器的功率大于初始时的.故D错误．故选B.‎ ‎4.如图为实用型高温超导电缆，利用超导电缆可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．若用临界温度以下的超导体电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为(　A　)‎ A．1 kW　　　　 B．10 kW C．1.6 kW D．1.6×103 kW 解析：输电导线上的输电电流I＝＝＝‎50 A，则输电线上损失的电功率P′＝I2R＝502×0.4 W＝1 000 W，A项正确．‎ ‎5．如图所示的电路为欧姆表原理图，电池的电动势E＝1.5 V，G为电流表，满偏电流为200 μA.调零后，在两表笔间接一被测电阻Rx时，电流表G的指针示数为50 μA，那么Rx的值是(　B　)‎ 第5题图 A．7.5 kΩ B．22.5 kΩ C．15 kΩ D．30 kΩ 解析：由Ig＝E/RΩ和I＝可解得Rx＝22.5 kΩ.‎ ‎6．如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的，现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是(　C　)‎ 第6题图 A．R3断路 B．R1短路 C．R2断路 D．R1、R2同时短路 解析：灯泡A变暗，灯泡B变亮，说明流过灯泡A的电流减小，流过灯泡B的电流增大，若R3断路，电源的路端电压增大，流过灯泡A、B的电流均增大；若R1短路，电源的路端电压减小，流过R3的电流减小，流过灯泡A、B的电流增大；若R2断路，电源的路端电压增大，灯泡A和电阻R1两端的电压减小，电路中的总电流减小，流过R3的电流增大，流过灯泡A的电流减小，灯泡B两端的电压增大，流过灯泡B的电流增大；电阻R1、R2同时短路，灯泡B不亮．正确选项为C.‎ ‎7．微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3 V的电压时，通过的电流为‎0.3 A，此时电动机不转．当加在电动机两端的电压为2.0 V时，电流为‎0.8 A，这时电动机正常工作，则该吸尘器的效率为(　C　)‎ A．20% B．40% C．60% D．80%‎ 解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：r＝＝ Ω＝1 Ω，电动机转动时，热功率：P热＝I2r＝0.82×1 W＝0.64 W，其输入的电功率为：P入＝I1U1＝0.8×2 W＝1.6 W，消耗的电能转化为内能和机械能，故电动机的机械功率：P出＝P入－P热＝1.6 W－0.64 W＝0.96 W，吸尘器电动机的效率：η＝×100%＝×100%＝60%，故选C.‎ ‎8.如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑动触点P向右端移动时，下面说法中正确的是(　D　)‎ A．伏特表V1的读数减小，安培表A1的读数减小 B．伏特表V1的读数增大，安培表A1的读数增大 C．伏特表V2的读数减小，安培表A2的读数增大 D．伏特表V2的读数增大，安培表A2的读数减小 解析：当滑动变阻器滑动触点P向右端移动时，变阻器接入电路的电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流I增大，路端电压U减小，则电流表A1读数增大；电压表 V1读数U1＝E－I(R1＋r)，I增大，其他量不变，则U1减小；通过电流表A2的电流I2＝，U1减小，则I2减小；通过电阻R2电流I2′＝I－I2，I增大，I2减小，则I2′增大，则伏特表 V2的读数增大，故D正确，故选D.‎ 二、多项选择题(本题共4小题，在每小题给出的四个选项中，有的有两个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错的得0分，共16分)‎ ‎9．铅蓄电池的电动势为2 V，这表示(　AD　)‎ A．电路中每通过‎1 C的电荷量，电源把2 J的化学能转变为电能 B．蓄电池两极间的电压为2 V C．蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能 D．蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大 解析：蓄电池中电动势2 V表示每通过‎1 C的电荷量，电源把2‎ ‎ J的化学能转变为电能，故选项A正确，选项C错误．当电路闭合，蓄电池两极间的电压小于2 V，故选项B错误．由于蓄电池的电动势大于1节干电池的电动势，故其化学能转变为电能的本领比干电池大，所以选项D正确．‎ ‎10.如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成，已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W，关于该电吹风，下列说法正确的是(　BD　)‎ A．若S1、S2闭合，则电吹风吹冷风 B．电热丝的电阻为55 Ω C．电动机工作时输出的机械功率为880 W D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120 J 解析：若S1、S2闭合，电热丝接入，则此时电热丝发热，电吹风吹出的是热风，故A错误；电动机和电热丝并联，当吹热风时，电热丝消耗的功率为P＝P热－P冷＝1 000 W－120 W＝880 W，由P＝，可知R＝＝ Ω＝55 Ω，故B正确；电动机工作时输出的功率为吹冷风时的功率，故只有120 W，故C错误；当吹热风时，电动机消耗的电功率仍为120 W，故每秒钟消耗的电能为120 J，故D正确．‎ ‎11．马路上的“微公交”是用蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力．若车上蓄电池输出电压为48 V，电池容量为‎120 A·h，电动机额定电压为48 V，额定功率为1.2 kW，则(　AC　)‎ A．电动机在额定电压下工作时，额定电流为‎25 A B．蓄电池充满电时能储存5 760 J的能量 C．蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作4.8 h D．电动机在额定电压下工作1 h，流过的电荷量为4.32×‎‎105 C 解析：由P＝UI知，电动机在额定电压下的额定电流为I＝＝ A＝‎25 A，选项A正确；蓄电池储存的电能最多为E＝UQ＝48×120×3 600 J≈2.07×107 J，选项B错误；最长工作时间t＝＝4.8 h，选项C正确；电动机在额定电压下工作1 h，流过的电荷量q＝It'＝25×3 ‎600 C＝9×‎104 C，选项D错误．‎ ‎12.如图所示为某一电源的U－I图线，由图可知(　AD　)‎ A．电源电动势为2 V B．电源内电阻为13 Ω C．电源短路时电流为‎6 A D．电路路端电压为1 V时，电路中电流为‎5 A 解析：在本题的U－I图线中，纵轴截距表示电源电动势，A正确；横轴截距表示短路电流，C错误；图线斜率的绝对值表示电源的内电阻，则r＝ Ω＝0.2 Ω，B错误；当路端电压为1 V时，内电阻分得的电压U内＝E－U外＝2 V－1 V＝1 V，则电路中的电流I＝＝ A＝‎5 A，D正确．‎ 三、填空题(本题共2小题，共14分)‎ ‎13．(6分)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，已连接好部分实验电路．‎ ‎　　‎ ‎(1)按如图甲所示的实验电路，把图乙中剩余的电路连接起来．‎ ‎(2)在图乙的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于 A (填“A”或“B”)端．‎ ‎(3)图丙是根据实验数据作出的U－I图象，由图可知，电源的电动势E＝ 1.5 V，内阻r＝ 1.0 Ω.‎ 答案：(1)如图 解析：(1)电路连接如答图．‎ ‎(2)闭合开关前，滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大，故滑片应置于A端．‎ ‎(3)由图象可知，电源电动势为1.5 V，‎ 内阻r＝ Ω＝1.0 Ω.‎ ‎14．(8分)现有一特殊电池，它的电动势E约为9 V，内阻r约为40 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电流表的内阻RA已经测出，阻值为 5 Ω，R为电阻箱，阻值范围0～999.9 Ω，R0为定值电阻，对电路起保护作用．‎ ‎(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：‎ A．10 Ω B．50 Ω C．150 Ω D．500 Ω 本实验选用哪一种规格的定值电阻最好？答： C .‎ ‎(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了图乙所示的图线，则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E＝ 10 V，内阻r＝ 45 Ω.‎ 解析：(1)使电阻箱的阻值调为零则电路中的电流最大，Im＝，代入数据得R0＝135 Ω 对比备选选项，故C符合要求．‎ ‎(2)根据闭合电路欧姆定律I＝得 ＝(R0＋R＋RA＋r)＝(R0＋R＋5＋r)‎ 在图线上取两个点，读出两组、(R＋R0)值代入方程解得E＝10 V，r＝45 Ω.‎ 四、计算题(本题共4小题，共46分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值运算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎15．(8分)电路图如图甲所示，若电阻R阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的U－I图线分别如图乙所示，求：‎ ‎(1)电源的电动势和内阻；‎ ‎(2)电源的路端电压．‎ 答案：(1)4 V　1 Ω　(2)3 V 解析：(1)由题图乙所示U－I图线知：电源电动势E＝4 V，短路电流I短＝‎4 A，故内阻r＝＝1 Ω.‎ ‎(2)由题图乙知：电源与电阻构成闭合电路时对应路端电压U＝3 V.‎ ‎16．(8分)如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r＝1 Ω，电动机两端的电压为5 V，电路中的电流为‎1 A，重物A重20 N，不计摩擦力，求：‎ ‎(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？‎ ‎(2)电动机输入功率和输出功率各是多少？‎ ‎(3)10 s内，可以把重物A匀速提升多高？‎ ‎(4)这台电动机的机械效率是多少？‎ 答案：(1)1 W　(2)5 W　4 W　(3)‎2 m　(4)80%‎ 解析：(1)根据焦耳定律，热功率为 P热＝I2r＝12×1 W＝1 W.‎ ‎(2)输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积，即P入＝IU＝1×5 W＝5 W，‎ 输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率 P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W.‎ ‎(3)电动机输出的功率用来提升重物转化为机械功率，在10 s内，‎ P出t＝Gh.‎ 解得h＝＝ m＝‎2 m.‎ ‎(4)机械效率η＝×100%＝80%.‎ ‎17．(14分)如图所示的电路中，电源的电动势E＝9 V，内阻r＝1 Ω；电阻R1＝10 Ω，R2＝10 Ω，R3＝30 Ω，R4＝40 Ω；电容器的电容C＝100 μF，电容器原来不带电，求：‎ ‎(1)开关S未接通时电源的电流I；‎ ‎(2)接通开关S后流过R4的总电量Q.‎ 答案：(1)‎1 A　(2)6×10－‎‎4 C 解析：(1)由图可知，R2与R3串联后与R1并联，则总电阻R＝＝8 Ω；则由闭合电路欧姆定律可知：I＝＝ A＝‎1 A.‎ ‎(2)开关接通后，电路结构不变，电容器与R3并联，路端电压U＝E－Ir＝(9－1) V＝8 V；R3两端的电压U3＝U＝6 V；则Q＝U‎3C＝6×100×10－‎6 C＝6×10－‎4 C.‎ ‎18. (16分)如图所示的电路中，两平行金属板A、B 水平放置，极板长l＝‎80 cm，两板间的距离d＝‎40 cm，电源电动势E＝40 V，内电阻r＝1 Ω，电阻R＝15 Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0＝‎4 m/s水平向右射入两板间，该小球可视为质点．若小球带电量q＝1×10－‎2 C，质量为m＝2×10－‎2 kg，不考虑空气阻力，电路中电压表、电流表均是理想电表．若小球恰好从A板右边缘射出(g取‎10 m/s2)．求：‎ ‎(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多少？‎ ‎(2)此时电流表、电压表的示数分别为多少？‎ ‎(3)此时电源的输出功率是多少？‎ 答案：(1)24 Ω　(2)‎1 A　39 V　(3)39 W 解析：(1)设小球在板间飞行时间为t，‎ t＝＝ s＝0.2 s 根据d＝at2得飞行加速度a＝＝ m/s2＝‎20 m/s2‎ 对小球根据牛顿第二定律得q－mg＝ma，解得：‎ UAB＝＝ V＝24 V 所以滑动变阻器两端电压U滑＝UAB＝24 V 设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得，‎ I＝＝ A＝‎‎1 A 滑动变阻器接入电路的阻值R滑＝＝24 Ω.‎ ‎(2)此时电流表的示数为‎1 A，‎ 电压表的示数为U＝E－Ir＝(40－1×1) V＝39 V ‎(3)电源的输出功率P出＝IU＝39 W.‎