高二物理素养能力竞赛综合测试题--电能 能量守恒定律（原卷Word版）

高二物理素养能力竞赛综合测试题 电能 能量守恒定律 一、单选题 1．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0A和2.0V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为4.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　） A．64W B．96W C．80W D．88W 2．在图示电路中，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，变阻器的最大电阻为R0，且R0＞R2，电容器的电容量为C。若有电流通过，灯就能发光，假设灯的电阻不变，当变阻器的滑动片P由a端向b端移动过程中，以下说法中正确的是（　　） A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮 B．L1先变亮后变暗，L2先变暗后变亮 C．电容器极板所带的电量先减小后增大 D．电源的效率先减小后增大 3．如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量，电源电动势，电源内阻为，不计各处摩擦，当电动机以的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流，则（　　） A．电源的输出功率为450W B．电动机线圈的电阻为 C．电源的效率为 D．电动机的效率为 4．如图所示，电路中R为滑动变阻器，，是定值电阻，理想电压表V的读数为U，理想电流表A的读数为，电源内阻不能忽略，则下列说法正确的是（　　） A．开关S断开时，滑动变阻器的滑片P向左滑动，减小，不变 B．开关S断开时，滑动变阻器的滑片P向右滑动，增大，增大 C．滑动变阻器的滑片P不动，开关S闭合时，U减小，增大 D．滑动变阻器的滑片P不动，开关S闭合时，U增大，增大 5．在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，六个理想电表的示数都发生了变化，电表的示数分别用和 （、2、3下同）表示，电表示数变化量的大小分别用和表示。下列分析结论正确的是（　　） A．、、示数均减小 B．、、的比值均不变 C．、的比值绝对值均变化 D．、的比值绝对值均不变 6．如图甲所示的电路中，定值电阻。可变电阻的功率随自身阻值变化的函数关系如图乙所示，由此可知（　　） A．电源电动势 B．内阻 C．增大，电源效率增大 D．增大，电源效率可能增大，也可能减小 7．如图是某款能一键加水的全自动智能电热壶，当壶内水位过低时能自动加满水，加热之后的水经过一段时间后冷却，机器又可以自动加热到设定温度，某同学为了研究其工作原理，进一步查阅厂家相关技术说明，了解到“一键加水”是由一水泵（电动机）和传感器来实现的，单独对这一部分进行测试时发现，当其两端所加电压时，电动机带不动负载，因此不转动，此时通过它的电流；当其两端所加电压时，电动机能带动负载正常运转，这时电流。则下列说法正确的是（　　） A．这种电热壶工作时加热部分的电阻约为 B．水泵正常工作时，其输出的机械功率为31W C．水泵正常工作时消耗的热功率为10W D．使用一天该电热壶消耗的电能为 8．2019年1月11日1时11分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将“中星2D”卫星发射升空，升空后的卫星能量补给主要靠太阳能电池，硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常数），图线b是某电阻R的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（　　） A．此时硅光电池的内阻为 B．此时硅光电池的输出功率为 C．此时硅光电池的总功率为 D．此时硅光电池的输出效率为40% 9．如图所示的电路中，R1、R2、R3分别是热敏电阻、可变电阻、光敏电阻，热敏电阻随着温度的升高电阻减小，光敏电阻随着光照的增强电阻减小，L1、L2是两个相同的灯泡，闭合电键K后，两个灯泡均能正当发光，电源的电动势、内阻恒定，过一会儿，发现两个灯泡都变亮了，可能原因是 A．对R3的光照变强了 B．环境的温度变高厂 C．可变电阻R2的阻值变大了 D．可变电阻R2的阻值变小了 10．在如图所示的电路中，R1、R2、R3均为可变电阻．当开关S闭合后，两平行金属板M、N中有一带电液滴正好处于静止状态．为使带电液滴向上加速运动，可采取的措施是 (　　) A．增大R1的阻值 B．减小R2的阻值 C．减小R3的阻值 D．增大M、N间距 二、多选题 11．如图所示，直流电路中电源电动势为E，内阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，已知R1>r。当开关S闭合时，电容器两板间的N点的带电液滴恰好能保持静止。现将滑动变阻器滑片向左滑动，则下列说法正确的是（　　） A．电源的总功率减小 B．电源的输出功率增大 C．液滴向下运动 D．电容器A板的电势降低 12．如图所示，平行金属板中带电质点处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器的滑片向端移动时，则（　　） A．电压表读数减小 B．电流表读数增大 C．质点将向上运动 D．上消耗的功率逐渐增大 13．高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示，超导部件有个超导临界电流，当通过限流器的电流时，将造成超导体失超，从超导态（电阻为零）转变为正常态（一个纯电阻），以此来限制电力系统的故障电流。已知超导部件的正常态电阻为，超导临界电流，限流电阻，小灯泡L的额定电压为6 V，电源电动势，内阻，原来电路正常工作，现小灯泡L突然发生短路，则（　　） A．短路前通过的电流为1 A B．短路后通过的电流为2 A C．短路后通过的电流为 D．短路后超导部件将由超导状态转化为正常态 14．在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为，滑动变阻器的最大阻值为，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，定值电阻下列选项正确的是（　　） A．电压表的示数变大 B．电流表的示数变大 C．滑动变阻器消耗功率变小 D．电源输出功率变大 15．如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R，电压表为理想电表，S为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，下列说法中正确的是（　　） A．电压表读数将变小 B．L1亮度不变，L2将变亮 C．L1将变亮，L2将变暗 D．电源内阻的发热功率将变小 16．图示电路中，C为电容器，为的电阻箱，电源内阻定值电阻，。现闭合开关S，调节使其电阻从零逐渐增至最大，在此过程中（　　） A．电容器的a板先带正电后带负电 B．电容器的a板先带负电后带正电 C．电源的输出功率先增大后减小 D．电容器两板间的电压先增大后减小 三、实验题 17．某同学欲测量电流表的内阻。电流表的满偏电流为，内阻在150-250Ω之间。 电路如图所示，利用半偏法测定电流表G的内阻，其供选用的器材如下： A．电阻箱（阻值范围0~999Ω） B．电阻箱（阻值范围0~99999Ω） C．电源（电动势3V，内阻约为1Ω） D．电源（电动势30V，内阻约为3Ω） 实验主要步骤如下： a.连接好电路接通，调节电阻，使电流表指针偏转到满刻度 b.接通，保持电阻不变，调节电阻，使电流表指针偏转到满刻度的一半 c.读出的阻值为198Ω，即认为 （1）根据该实验要求和实验过程，以下说法正确的是( ) A．该实验中最好选用阻值范围为0~999Ω的电阻箱 B．该实验中最好选用电动势3V的电源 C．该实验的要求是的值应远大于电流表的内阻 D．该实验存在系统误差，且电流表内阻的测量值与真实值相比偏小 （2）为了更准确测出电流表的内阻，另一同学利用以下仪器去测量：待测电流表，另外一个电流表（量程为，内阻约40Ω）；定值电阻阻值为200Ω；电源E（电动势约为3V内阻不计），滑动变阻器R（阻值范围为0-20Ω），单刀单掷开关一个，导线若干，要求实验中尽可能准确地测量电流表阻值，且能够获得多组实验数据 ①请在虚线方框中画出测量电路图，并在图中标明选用器材的符号( ) ②若实验中读得表和表的读数为和，且电表读数十分准确，则表的内阻___________。 ③实验中把测量值与真实值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差（），结合实验（1）（2），实验（1）中的相对误差为___________%（该问结果保留两位有效数字）。 18．一兴趣小组要测一节干电池的电动势（约1.5V）和内阻（小于1Ω），借助以下实验器材进行实验。 A．毫安表mA（量程0~600mA，内阻约为0.1Ω）； B．微安表G（量程0~400µA，内阻为100Ω）； C．滑动变阻器R1（0~20Ω）； D．滑动变阻器R2（0~1kΩ）； E.电阻箱R（0~9999.9Ω）； F.定值电阻R01（阻值为2.50Ω）； G.定值电阻R02（阻值为10.00Ω）； H.开关、导线若干。 （1）将微安表G改装为量程2V的电压表，该小组应将电阻箱调到的阻值为_____Ω。 （2）该小组设计电路原理图如图1所示，则应该选择的滑动变阻器为_______，定值电阻为_______（填器材对应的符号）。 （3）请写出定值电阻在实验中所起的两个作用：_____________________________。 （4）该小组根据记录的数据，作出微安表G的示数I1随毫安表mA的示数I2变化的图像如图2所示，则该节干电池的电动势E=____V，内阻r=____Ω。（保留2位小数） 19．某兴趣小组为了测量电动车上电池的电动势E（约为36V左右）和内阻r（约为10Ω左右），需要将一个量程为15V的电压表（内阻Rg约为10kΩ左右）改装成量程为45V的电压表，然后再测量电池的电动势和内阻。以下是该实验的操作过程。 （1）由于不知道该电压表内阻的确切值，该小组将一个最大阻值为50kΩ的电位器RP（可视为可变电阻）与电压表串联后，利用如图甲所示的电路进行改装，请完成③的填空 ①将总阻值较小的滑动变阻器的滑片P移至最右端，同时将电位器的阻值调为零； ②闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P调到适当位置，使电压表的示数为9V； ③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，调节电位器，使电压表的示数为___________V； ④不再改变电位器的阻值，保持电压表和电位器串联，撤去其他电路，即可得到量程为45V的电压表。 （2）该小组利用一个电阻箱R（阻值范围0~999.9Ω）和改装后的电压表（电压表的表盘没有改变，读数记为U）连接成如图乙所示的测量电路来测量该电池的电动势和内阻。该小组首先得出了与的关系式为=___________（用E、r和U表示），然后根据测得的电阻值R和电压表的读数U作出~图像如图丙所示，则该电池的电动势E=___________V、内阻r=___________Ω； （3）不考虑电压表改装时的误差。利用图乙所示电路测得的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比，E测___________E真，r测___________r真（填“大于”“等于”或“小于”）。 20．某实验小组做“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验。除开关、导线以外，实验室还有以下器材可供选择： A．待测小灯泡L（，） B．电流表（量程，内阻约） C．电流表（量程，内阻约） D．电压表V（量程，内阻约） E.滑动变阻器（最大阻值，额定电流） F.滑动变阻器（最大阻值，额定电流） G.电池组E（电动势为，内阻不计） （1）为了尽可能减小实验误差，且要求能够在的范围内对小灯泡的电压进行测量，电流表选________，滑动变阻器选________（填写实验器材前的字母代号）； （2）根据所选的器材，请在图甲中完成电路图________； （3）某同学根据实验数据描绘的小灯泡伏安特性曲线如图乙所示，将两个规格相同的该灯泡并联后接到电动势为、内阻为的另一电源上