1、第十二单元 电能 能守恒定律（A卷）基础知识过关卷一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1在如图所示的电路中，闭合开关S后，L1、L2两灯泡都正常发光，后来由于某种故障使L2突然变亮，电压表读数减小，由此推断，该故障可能是（）AL1灯丝烧断B电阻R2断路C电阻R2短路D电容器被击穿短路2如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源的内电阻，以下说法中不正确的是（）A当R2=R1+r时，R2上获得最大功率B当R1=R2+r时，R1上获得最大功率C当R2=0时，R1上获得功率一定最大D当R2=0时，电源的输出功率可
2、能最大3在如图所示的电路中，两只电表均为理想电表，已知电源的内阻，定值电阻闭合开关、断开开关时，定值电阻、消耗的总电功率为；同时闭合开关和时，定值电阻消耗的电功率为，且。则（）A开关闭合与断开时，电压表的示数相等B定值电阻、的大小可能为、C定值电阻、的大小可能为、D开关断开与闭合时，电压表示数的变化量大小与电流表示数的变化量大小的比值与定值电阻、有关4如图所示是我国某沿海地区的风力发电站。已知每台风力发电机的功率为，该地区平均每天能使风力发电机正常发电的时间约为12小时。下列说法正确的是（）A若该地区某城市的用电功率峰值为，则需要4000台该风力发电机同时供电B一台该风力发电机的年发电量约为C
3、一台该风力发电机一天的发电量能供一台额定功率为的用电器工作10小时D若该风力发电站有200台发电机，则年发电量约为5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6在无风的环境，某人在高处释放静止的篮球，篮球竖直下落；如果先让篮球以一定的角速度绕过球心的水平轴转动（如图）再释放，则篮球在向下掉落的过程中偏离竖直方向做曲线运动。其原因是，转动的篮球在运动过程中除受重力外，还受到空气施加的阻力和偏转力。这两个力与篮球速度的关系大致为：，方向与篮球运动方向相反；，方向与篮球运动方向
4、垂直。下列说法正确的是（）A、是与篮球转动角速度无关的常量B篮球可回到原高度且角速度与释放时的角速度相同C人站得足够高，落地前篮球有可能向上运动D释放条件合适，篮球有可能在空中持续一段水平直线运动7电阻R和电动机M串联接到电路时，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有（ ）AU1Q2DW1W2，Q1Q2二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选
5、对但不全的得3分，有选错的得0分。8如图是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是（）A电源的电动势为VB电源的内阻为C电流为A时的外电阻是D电源的短路电流为A9如图所示，在图线上的、点均对应该电路中电源的一个确定的工作状态，在点有，则下列说法中正确的是（）A在点时电源的输出功率最大B在点时电源的总功率最大C工作状态从时角增大，电源的总功率和输出功率都将增大D工作状态从时角增大，电源的总功率和输出功率都将减小10如图电路中，电源电动势为，内阻为，、均为定值电阻，电表均为理想电表。闭合开关，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，下列说法中正确的是（）A电压表的示数变小B电流表的示数变小C流
6、过电流的变化量的绝对值一定大于流过电流的变化量的绝对值D电压表示数的变化量的绝对值与电流表示数的变化量的绝对值之比一定小于电源的内阻三、非选择题：共6小题，共54分，考生根据要求作答。11如图所示，足够长的传送带AB与光滑的水平面BC连接，光滑的、半径R0.5m的半圆轨道与水平面连接，相切于C点。传送带以恒定的速率v顺时针运行，在光滑的水平面上有一质量m0.5kg的物体以v16m/s的速度向左滑上传送带，经过2s物体的速度减为零，物体返回到光滑的水平面且沿着半圆轨道恰能运动到D点，g取10m/s2，求：（1）物体与传送带之间的动摩擦因数；（2）传送带的速度v；（3）物体在传送带上滑动过程中系统
7、产生的热量。 12在如图所示的电路中，定值电阻R1=2、R2=R3=4，闭合开关、，断开开关，定值电阻消耗的功率为，保持开关S1闭合，断开开关S2、S3，电压表的读数为4.5V。则：(1)闭合开关S1、S2断开开关S3时，流过电路的总电流以及电压表的读数分别为多少？ (2)该电源的电动势以及内阻分别为多少？(3)当保持开关S1、S3闭合，断开开关S2时，流过定值电阻的电流为多大？ 13电动轿车是未来小轿车发展的趋势，某轻型电动轿车，质量(含载重) m = 200 kg，蓄电池组电动势E = 200 V，内阻r = 0.05 ，直接对超导电动机(线圈为超导材料，电阻为零)供电，供电电流I =10
8、0 A，电动机通过传动效率 = 90的传动装置带动车轮转动保持电动机功率不变，假设轿车在运动过程中所受摩擦及空气阻力大小之和恒为f = 653 N，g = 10 m/s2，试求：(1)若轿车在6 s内由静止在水平路面上加速到v = 72 km/h，则这6 s内轿车的位移大小为多少？(2)已知某斜坡路面的倾角为，轿车所受摩擦及空气阻力大小不变，则轿车在上坡过程中能达到的最大速度为多少？(sin = 0.2585) 14如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1100 ，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其
9、中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求：(1)电源的电动势和内阻；(2)定值电阻R2的阻值；(3)滑动变阻器的最大阻值。 15如图所示，一竖直且光滑绝缘的直圆筒底部放置一可视为点电荷的场源电荷A，其电荷量Q4103C，场源电荷A形成的电场中各点的电势表达式为，其中k为静电力常量，r为空间某点到场源电荷A的距离，现有一质量为m0.1 kg的带正电的小球B，它与A球间的距离为a0. 4 m，此时小球B处于平衡状态，且小球B在场源电荷A形成的电场中具有的电势能的表达式为，其中r为A与B之间的距离另一质量为m的不带电绝缘小球C从距离B的上方H0.8 m处自由下落，落在小球B上立刻与小球B
10、粘在一起以2 m/s的速度向下运动，它们到达最低点后又向上运动，向上运动到达的最高点为P(g取10 m/s2，k9109 Nm2/C2)求：(1)小球C与小球B碰撞前的速度v0的大小？(2)小球B的电荷量q为多少？(3)小球C与小球B一起向下运动的过程中，最大速度为多少？ 16如图所示为某同学自制的电子秤原理图：粗细均匀的电阻棒尺（每厘米长的电阻为1）竖直放置、其总长度L=10cm，电源电动势E=6V，内阻r=1，保护电阻R0=4，托盘连接在竖直放置、下端固定的轻弹簧上端，其质量mo=0.1kg，水平金属轻杆一端连接弹簧上端、一端通过滑片与电阻棒接触当托盘内不放物体静止时，弹簧的形变量x=1c
11、m，轻杆的滑片刚好与电阻棒上端接触若电路各处接触良好、导线及轻杆电阻不计、弹簧的形变始终未超过限度、轻杆只能上下平移，g取10m/s2 求:（1）弹簧的劲度系数k； （2）该电子秤能称出的最大物体质量m及对应的理想电压表V的示数U 第十二单元 电能 能守恒定律（A卷）基础知识过关卷一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1在如图所示的电路中，闭合开关S后，L1、L2两灯泡都正常发光，后来由于某种故障使L2突然变亮，电压表读数减小，由此推断，该故障可能是（）AL1灯丝烧断B电阻R2断路C电阻R2短路D电容器被击穿短路【答案】D【解析】A
12、. 若L1灯丝烧断，相当于L1电阻增大，根据串反并同规律，与L1并联的电压表的读数增大，与题意不符，A错误； B. 若电阻R2断路，相当于R2的阻值增大，根据串反并同规律，与R2并联的电压表的读数增大，与题意不符，B错误； C. 若电阻R2短路，L2熄灭，与题意不符，C错误；D. 若电容器被击穿短路，相当于电阻减小，根据串反并同规律，与电容器并联的电压表的读数减小，与电容器串联的L2的功率增大，L2变亮，D正确。故选D。2如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源的内电阻，以下说法中不正确的是（）A当R2=R1+r时，R2上获得最大功率B当R1=R2+r时，R1上获得最
13、大功率C当R2=0时，R1上获得功率一定最大D当R2=0时，电源的输出功率可能最大【答案】B【解析】A将R1等效到电源的内部，R2上的功率等于等效电源的输出功率，当等效电源的外电阻等于内阻时，即R2=R1+r时，输出功率最大，即R2上的功率最大，故A正确，A不符合题意；BC根据P=I2R，电流最大时，R1上的功率最大，当外电阻最小时，即R2=0时，电流最大，故B错误，C正确，B项符合题意，C项不符题意；D当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大，外电阻与内电阻越接近，电源的输出功率越大，当R1r，故当R2=0时，电源的输出功率最大，故D正确，故D不符题意；因选不正确的故选B。3在如图所示的电路中，
14、两只电表均为理想电表，已知电源的内阻，定值电阻闭合开关、断开开关时，定值电阻、消耗的总电功率为；同时闭合开关和时，定值电阻消耗的电功率为，且。则（）A开关闭合与断开时，电压表的示数相等B定值电阻、的大小可能为、C定值电阻、的大小可能为、D开关断开与闭合时，电压表示数的变化量大小与电流表示数的变化量大小的比值与定值电阻、有关【答案】C【解析】A根据开关断开时，电压表的示数开关闭合时，电压表的示数由可得A错误；BC由则将、代入方程成立，而将、代入方程不成立， B错误C正确；D根据闭合电路欧姆定律得则电压表示数的变化量大小与电流表示数的变化量大小的比值为与定值电阻、无关，D错误。故选C。4如图所示是
15、我国某沿海地区的风力发电站。已知每台风力发电机的功率为，该地区平均每天能使风力发电机正常发电的时间约为12小时。下列说法正确的是（）A若该地区某城市的用电功率峰值为，则需要4000台该风力发电机同时供电B一台该风力发电机的年发电量约为C一台该风力发电机一天的发电量能供一台额定功率为的用电器工作10小时D若该风力发电站有200台发电机，则年发电量约为【答案】B【解析】A每台风力发电机的功率为，该地区某城市的用电功率峰值为，但风力发电机发出的电量不能全部供给城市使用，还有一部分能量损失，则需要4000台以上的该风力发电机同时供电，A错误；B一台该风力发电机的年发电量B正确；C一台该风力发电机一天的
16、发电量故C错误；D.若该风力发电站有200台发电机，则年发电量D错误。故选B。5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【答案】C【解析】AB将定值电阻与电源看成新的电源，当新的电源内阻与可变电阻的阻值相等时，可变电阻的功率最大，新的电源的输出功率最大，则有解得，AB错误；CD电源效率增大，路端电压增大，电源效率增大，C正确，D错误。故选C。6在无风的环境，某人在高处释放静止的篮球，篮球竖直下落；如果先让篮球以一定的角速度绕过球心的水平轴转动（如图）再释放，则篮球在向下
17、掉落的过程中偏离竖直方向做曲线运动。其原因是，转动的篮球在运动过程中除受重力外，还受到空气施加的阻力和偏转力。这两个力与篮球速度的关系大致为：，方向与篮球运动方向相反；，方向与篮球运动方向垂直。下列说法正确的是（）A、是与篮球转动角速度无关的常量B篮球可回到原高度且角速度与释放时的角速度相同C人站得足够高，落地前篮球有可能向上运动D释放条件合适，篮球有可能在空中持续一段水平直线运动【答案】C【解析】A篮球未转动时，篮球竖直下落，没有受到偏转力的作用，而篮球转动时，将受到偏转力的作用，所以偏转力中的与篮球转动角速度有关，故A错误；B空气阻力一直对篮球做负功，篮球的机械能将减小，篮球的角速度也将减
18、小，所以篮球没有足够的能量回到原高度，故B错误；C篮球下落过程中，其受力情况如下图所示篮球下落过程中，由受力分析可知，随着速度不断增大，篮球受到和的合力沿竖直方向的分力可能比重力大，可使篮球竖直方向的分速度减小为零或变成竖直向上，所以篮球可能向上运动，故C正确；D如果篮球的速度变成水平方向，则空气阻力的作用会使篮球速度减小，则篮球受到的偏转力将变小，不能保持与重力持续等大反向，所以不可能在空中持续一段水平直线运动，故D错误。故选C。7电阻R和电动机M串联接到电路时，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，
19、电流通过电阻R做功为W1，产生热量Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有（ ）AU1Q2DW1W2，Q1Q2【答案】A【解析】设开关接通后，电路中电流为I对于电阻R，由欧姆定律得U1=IR对于电动机，U2IR，则U1U2根据焦耳定律得Q1=I2Rt，Q2=I2Rt，则Q1=Q2因W1=Q1 W2=Q2+E机械则W1W2AU1Q2，与结论不相符，选项C错误；DW1W2，Q1Q2，与结论不相符，选项D错误；二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8如图是某电源的路端电压与电
20、流的关系图象，下列结论正确的是（）A电源的电动势为VB电源的内阻为C电流为A时的外电阻是D电源的短路电流为A【答案】AC【解析】A由闭合电路欧姆定律，当时，即图线与纵轴交点表示断路状态，电动势故A正确；B电源的内阻等于图线的斜率大小故B错误；C电流为时，路端电压外电阻是故C正确；D外电阻时，短路电流为故D错误。故选AC。9如图所示，在图线上的、点均对应该电路中电源的一个确定的工作状态，在点有，则下列说法中正确的是（）A在点时电源的输出功率最大B在点时电源的总功率最大C工作状态从时角增大，电源的总功率和输出功率都将增大D工作状态从时角增大，电源的总功率和输出功率都将减小【答案】AD【解析】A根据
21、题图可知过原点的直线的斜率表示外电阻，与两坐标轴相交的直线的斜率的绝对值表示电源内阻，当时，内外电阻相等，是电源的输出功率最大的时候，A正确；B电源的总功率工作状态从时，角减小，电流增大，电源的总功率增大，故在点时电源的总功率不是最大，B错误；C在点时，电源的输出功率最大，工作状态从时，角增大，电源的输出功率增大，由于电流减小，故电源的总功率减小，C错误；D工作状态从时，角增大，电源的输出功率减小，由于电流减小，故电源的总功率减小，D正确。故选AD。10如图电路中，电源电动势为，内阻为，、均为定值电阻，电表均为理想电表。闭合开关，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，下列说法中正确的是（）A电压表
22、的示数变小B电流表的示数变小C流过电流的变化量的绝对值一定大于流过电流的变化量的绝对值D电压表示数的变化量的绝对值与电流表示数的变化量的绝对值之比一定小于电源的内阻【答案】BD【解析】A设流过、的电流分别为、，电压分别为、，干路电流为，路端电压为，电流表的示数为，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，外电路总电阻变大，变小，根据闭合电路欧姆定律有可知变大，即电压表的示数变大，故A错误；B变大，由可得变小，从而知变小，而变大，则变大，变大，又变小，可知变小，故B正确；C由变小，变大，则变小，不能确定流过电流的变化量的绝对值与流过电流的变化量的绝对值的大小关系，故C错误；
23、D电源的内阻，变小，变小，变大，所以可得故D正确。故选BD。三、非选择题：共6小题，共54分，考生根据要求作答。11如图所示，足够长的传送带AB与光滑的水平面BC连接，光滑的、半径R0.5m的半圆轨道与水平面连接，相切于C点。传送带以恒定的速率v顺时针运行，在光滑的水平面上有一质量m0.5kg的物体以v16m/s的速度向左滑上传送带，经过2s物体的速度减为零，物体返回到光滑的水平面且沿着半圆轨道恰能运动到D点，g取10m/s2，求：（1）物体与传送带之间的动摩擦因数；（2）传送带的速度v；（3）物体在传送带上滑动过程中系统产生的热量。【答案】（1）0.3；（2）5m/s；（3）30.25J【解
24、析】（1）物体滑上传送带后在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动，设其运动的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有 根据运动学公式有 联立式解得（2）若皮带速度足够大，根据对称性可知，物体滑回光滑水平面时的速度v2大小应与v1相等，即 在D处，根据牛顿第二定律有 由C运动至D的过程中，根据动能定理有 联立式解得 物体在光滑水平面上应做匀速直线运动，显然所以物体在传送带上返回时，只能先做一段匀加速直线运动至与传送带速度相等时，再做匀速直线运动，并以该速度运动至C处，即有 （3）物体向左滑行时，相对传送带的位移为 物体向右滑行时，相对传送带的位移为 物体在传送带上滑动过程中系统产生的热量为 联立式，代入数
25、据解得12在如图所示的电路中，定值电阻R1=2、R2=R3=4，闭合开关、，断开开关，定值电阻消耗的功率为，保持开关S1闭合，断开开关S2、S3，电压表的读数为4.5V。则：(1)闭合开关S1、S2断开开关S3时，流过电路的总电流以及电压表的读数分别为多少？ (2)该电源的电动势以及内阻分别为多少？(3)当保持开关S1、S3闭合，断开开关S2时，流过定值电阻的电流为多大？【答案】(1)1A，4V；(2)6V，2；(3)0.5A【解析】(1)当闭合开关、，断开开关时，被短路，外电阻为，根据电功率公式可得，通过电路的电流两端的电压即为电压表的读数(2)当闭合开关、，断开开关时，由闭合电路欧姆定律得
26、当保持开关闭合，断开开关、时，外电路电阻通过电路的电流这时有联立得，(3)当保持开关、闭合，断开开关时，与并联的电阻总电阻总电流通过的电流13电动轿车是未来小轿车发展的趋势，某轻型电动轿车，质量(含载重) m = 200 kg，蓄电池组电动势E = 200 V，内阻r = 0.05 ，直接对超导电动机(线圈为超导材料，电阻为零)供电，供电电流I =100 A，电动机通过传动效率 = 90的传动装置带动车轮转动保持电动机功率不变，假设轿车在运动过程中所受摩擦及空气阻力大小之和恒为f = 653 N，g = 10 m/s2，试求：(1)若轿车在6 s内由静止在水平路面上加速到v = 72 km/h
27、，则这6 s内轿车的位移大小为多少？(2)已知某斜坡路面的倾角为，轿车所受摩擦及空气阻力大小不变，则轿车在上坡过程中能达到的最大速度为多少？(sin = 0.2585)【答案】(1)(2)【解析】（1）电源输出电压： 电动机功率：由动能定理：由代入数据解得：（2）当轿车加速度a=0时，速度达到最大，此时轿车牵引力：又由代入数据解得：14如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1100 ，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求：(1)电源的电动势和内阻；(
28、2)定值电阻R2的阻值；(3)滑动变阻器的最大阻值。【答案】(1)；(2)；(3)【解析】（1）由闭合电路欧姆定律可得结合题图乙可知代入数据，联立解得（2）当P滑到的右端时，被短路，电路参数对应题图乙中的B点，即根据欧姆定律（3）当P滑到的左端时，电路参数对应题图乙中的A点根据欧姆定律因为所以滑动变阻器的最大阻值为15如图所示，一竖直且光滑绝缘的直圆筒底部放置一可视为点电荷的场源电荷A，其电荷量Q4103C，场源电荷A形成的电场中各点的电势表达式为，其中k为静电力常量，r为空间某点到场源电荷A的距离，现有一质量为m0.1 kg的带正电的小球B，它与A球间的距离为a0. 4 m，此时小球B处于平
29、衡状态，且小球B在场源电荷A形成的电场中具有的电势能的表达式为，其中r为A与B之间的距离另一质量为m的不带电绝缘小球C从距离B的上方H0.8 m处自由下落，落在小球B上立刻与小球B粘在一起以2 m/s的速度向下运动，它们到达最低点后又向上运动，向上运动到达的最高点为P(g取10 m/s2，k9109 Nm2/C2)求：(1)小球C与小球B碰撞前的速度v0的大小？(2)小球B的电荷量q为多少？(3)小球C与小球B一起向下运动的过程中，最大速度为多少？【答案】（1）4 m/s（2）4.4109C（3）2.2 m/s【解析】（1）小球C自由下落H时获得速度v0，由机械能守恒得mgH 解得v04 m/
30、s（2）小球B在碰撞前处于平衡状态，对B球由平衡条件得mg 代入数据得q108C4.4109 C（3）设当B和C向下运动的速度最大为vm时，与A相距x，对B和C整体，由平衡条件得2mgk 代入数据得x0.28 m由能量守恒得 代入数据得vm2.2 m/s16如图所示为某同学自制的电子秤原理图：粗细均匀的电阻棒尺（每厘米长的电阻为1）竖直放置、其总长度L=10cm，电源电动势E=6V，内阻r=1，保护电阻R0=4，托盘连接在竖直放置、下端固定的轻弹簧上端，其质量mo=0.1kg，水平金属轻杆一端连接弹簧上端、一端通过滑片与电阻棒接触当托盘内不放物体静止时，弹簧的形变量x=1cm，轻杆的滑片刚好与电阻棒上端接触若电路各处接触良好、导线及轻杆电阻不计、弹簧的形变始终未超过限度、轻杆只能上下平移，g取10m/s2 求:（1）弹簧的劲度系数k； （2）该电子秤能称出的最大物体质量m及对应的理想电压表V的示数U 【答案】（1） （2） ，4V【解析】（1）当托盘内不放重物时，弹簧弹力为可得，（2），当重量最大时，轻杆位于R最下端，此时电压表示数为R的电压，即，此时弹簧又缩短了10cm，所放重物重量，可得故该电子秤能称出的最大物体质量为1kg，对应的理想电压表V的示数4V
