1、第十二单元 电能 能守恒定律（B卷）综合能力提升卷一、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如图所示，电路中电源的电动势为E，内阻为r，开关S闭合后，当滑动变阻器R的滑动片P向左移动的过程中，三盏规格相同的小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是（）A灯L2变亮，灯L1、L3变暗B灯L1变亮，灯L2、L3变暗C灯L1、L2变亮，灯L3变暗D灯L2、L3变亮，灯L1变暗2如图甲所示，R为电阻箱，A为理想电流表，电源的电动势为E，内阻为r。图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图象，其中功率P0分别对应电流I1、I2，外电路电阻R1、R
2、2。下列关系式中正确的是（）AI1I2BI1I2CD3在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用I、U1、U2和U3表示。下列判断正确的是（）A|U1|U3|B不变，变小C变大，变大D变大，变大4在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R1，滑动变阻器为R。现闭合开关S，滑动变阻器R的滑动触头P从M端向N端滑动时，则电路中连接的电压表及电流表示数的变化情况分别是（）A先变大后变小，一直变大B先变小后变大，一直变小C先变大后变小，先变小后变大D先变小后变大，先
3、变大后变小5在图示电路中，电源内阻不可忽略，、为定值电阻，G为灵敏电流计，V为理想电压表，平行板电容器两极板水平，开关S闭合后，位于电容器两板间的带电油滴恰好静止，现将滑动变阻器的滑片P向下移动，则以下说法正确的是（）AG中有从a到b的电流BV示数增大C油滴向上运动D电源内阻消耗功率减小6某品牌的电动汽车电池储能为60，充电电压为400V，充电电流为35A，充电效率为95%，该电动汽车以108的速度匀速行驶时，机械能转化效率为90%，可匀速行驶388.8，则该电动汽车（）A充电时间约为6hB匀速行驶时输出的功率为10C匀速行驶时所受的阻力大小为500ND匀速行驶时每秒消耗的电能为7新能源电动汽
4、车是当代生活中重要的交通工具。某品牌观光新能源电动车的动力电源上的铭牌标有“96V 、 ”字样。假设工作时电源的输出电压恒为96V，额定输出功率5.04kW。由于电动机发热造成的损耗（其它损耗不计），电动汽车的效率为80%。根据上述有关数据，下列说法不正确的是（）A动力电源充满电后总电荷量为3.6105 CB额定工作电流为52.5 AC电动机的内阻约为0.46 D电动汽车保持额定功率行驶的最长时间是4h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如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r
5、，C为电容器，L为小灯泡，R为定值电阻，闭合开关，小灯泡能正常发光。现将滑动变阻器的滑片向左滑动一段距离，滑动前后理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为U1、U2、U3，理想电流表A示数变化量的绝对值为I，则（）A电源的输出功率一定增大B灯泡逐渐变暗C 、 、 均保持不变D当电路稳定后，断开开关，小灯泡立刻熄灭9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BL1亮度不变，L2将变亮CL1将变亮，L2将变暗D电源内阻的发
6、热功率将变小102019年1月3日，“嫦娥四号”月球探测器平稳降落在月球背面南极艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑内，震惊了全世界。“嫦娥四号”展开的太阳能电池帆板在有光照时，可以将光能转化为电能，太阳能电池板作为电源，其路端电压与干路电流的关系如图所示，则下列说法正确的是（）A该电池板的电动势为2.80VB随着外电路电阻增大，其内阻逐渐增大C外电路阻值为1k时，电源的输出功率约为3.2WD外电路阻值为1k时，电源的效率约为64%三、非选择题：共6小题，共54分，考生根据要求作答。11电动自行车已经成为人们日常出行的一种常用交通工具，以下是某型号电动自行车的相关参数：该电动自行车采用后轮驱动直流电动机
7、，其中额定转速是电动自行车在满载情况下在平直公路上以额定功率匀速行进时的车轮转速，求：（1）电动自行车以额定转速行进时的速度v0；（2）在额定工作状态时，损失的功率有80%是由于电动机绕线电阻生热而产生的，则电动机的绕线电阻为多大；（3）满载（车身质量+满载载重）情况下，该车以速度v=5m/s沿着坡度为=4.59的长直坡道向上匀速行驶时，受到的摩擦阻力为车重（含载重）重量的0.02倍，求此状态下电动自行车实际运行机械功率（sin4.59=0.08；重力加速度g=10m/s2）。名称车身质量满载载重前后车轮直径额定转速电动机额定电压电动机额定电流额定机械输出功率参数40kg80kg40cmr/m
8、in48V20A835W12如图是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另一端与导电的迎风板相连，弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆接触良好，并能在金属杆上自由滑动。电路的一端与迎风板相连，另一端与金属杆相连。已知弹簧的劲度系数k=1300N/m，电阻R=1.0，电源的电动势E=12V，内阻r=0.5。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长l0=0.5m，电压传感器的示数U1=3.0V。若不计摩擦和迎风板的电阻，求：(1)金属杆单位长度的电阻R0；(2)当电压传感器的示数为U2=2.0V时，作用在迎风板上的风力F。13如图所示，电源电动势E=30V，内阻r=1，
9、R1=9，滑动变阻器的总电阻Rx=20。间距d=0.1m的两平行金属板M、N水平放置，闭合开关K，板间电场视为匀强电场，板间竖直放置一根长也为d的光滑绝缘细杆AB，带电小球c穿过细杆，小球质量m=0.01kg、电荷量q=1103C（可视为点电荷，不影响电场的分布）。调节滑动变阻器的滑片p，使小球c恰能静止在A处。重力加速度g=10m/s2。(1)求小球的电性和M、N两极板间的电压；(2)求滑动变阻器pb段的阻值R2。14如图，电源电动势，内阻r=1，电阻R1=4，R2=10。两正对的平行金属板长，两板间的距离。闭合开关S后，一质量，电荷量的粒子以平行于两板且大小为的初速度从两板的正中间射入，不
10、考虑粒子的重力，求：(1)两极板间的电压大小；(2)电源的输出功率；(3)粒子在两平行金属板间运动的过程中沿垂直于板方向发生的位移大小。15一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数，请根据表中数据计算：(1)此电动机的内阻和电动机正常工作时的效率；(2)当电动自行车以额定功率在平直公路上满载匀速行驶时，若其受到的阻力为车重的0.01倍，则此时其速度为多少？（取g = 10m/s2）规格后轮驱动直流电机车型26电动自行车额定输出功率120W整车质量30kg额定电压40V最大载重120kg额定电流4A16如图所示，半径R=0.8m的光滑绝缘圆弧轨道PQ固定在竖直平面内，Q点的切线水平，质量m=6
11、10-2kg,带电量q=810-3C从与圆心O等高的P点由静止释放，从Q点进入极板间距d=810-2m的两水平平行板电容器后，刚好能在水平方向做匀速直线运动，且此时电动机刚好能正常工作。已知电源电动势E=15V、内阻r=1、定值电阻R0=6、电动机线圈电阻rM=0.6，取g=10m/s2。求：(1)小球到达Q点时的速度大小；(2)电动机输出的机械功率。第十二单元 电能 能守恒定律（B卷）综合能力提升卷一、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如图所示，电路中电源的电动势为E，内阻为r，开关S闭合后，当滑动变阻器R的滑动片P向左移动的过
12、程中，三盏规格相同的小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是（）A灯L2变亮，灯L1、L3变暗B灯L1变亮，灯L2、L3变暗C灯L1、L2变亮，灯L3变暗D灯L2、L3变亮，灯L1变暗【答案】A【解析】图中变阻器R与灯L3并联后与灯L2串联，再整体与灯L1并联。灯L1两端的电压等于路端电压，将滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知：干路电流I增大，路端电压减小，则灯L1变暗，流过灯L1的电流I1减小；流过灯L2的电流为I2II1I增大，I1减小，则I2增大，灯L2变亮，灯L2两端的电压U2增大；灯L3两端的电压为U3UU2U减小，U
13、2增大，U3减小，灯L3变暗，BCD错误，A正确。故选A。2如图甲所示，R为电阻箱，A为理想电流表，电源的电动势为E，内阻为r。图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图象，其中功率P0分别对应电流I1、I2，外电路电阻R1、R2。下列关系式中正确的是（）AI1I2BI1I2CD【答案】B【解析】AB由闭合电路欧姆定律得UEIr输出功率为PUIEII2r故有EI1I12rEI2I22r整理得I1I2故A错误，B正确；CD根据电功率表达式得P0I12R1I22R2且I1I2代入整理得R1R2r2故CD错误。故选B。3在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表
14、的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用I、U1、U2和U3表示。下列判断正确的是（）A|U1|U3|B不变，变小C变大，变大D变大，变大【答案】A【解析】A滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，R2接入电路中的电阻增大，总电阻增大，因而干路电流减小，由EUrU1U2可知，Ur和U1均减小，U2增大，因而|U1|U3|A正确；B因为为定值；R1为定值，B错误；C因为R2变大，根据U2EI（rR1）可知rR1为定值，C错误；D因为R1R2变大，根据U3EIr可知r为定值，D错误。故选A。4在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R1，滑动
15、变阻器为R。现闭合开关S，滑动变阻器R的滑动触头P从M端向N端滑动时，则电路中连接的电压表及电流表示数的变化情况分别是（）A先变大后变小，一直变大B先变小后变大，一直变小C先变大后变小，先变小后变大D先变小后变大，先变大后变小【答案】A【解析】由电路的结构可知，滑动变阻器R的滑动触头P两边的电阻并联，设PN部分的电阻为x，则并联电阻为则当P从M端向N端滑动时，并联电阻先增大后减小，所以电路的总电阻先变大后减小，则总电流先减小后变大，根据则路端电压先变大后变小，即电压表的示数先变大后变小，PN部分的电流为则随着x的减小，Ix逐渐变大，即电流表示数一直变大，所以A正确；BCD错误；故选A。5在图示
16、电路中，电源内阻不可忽略，、为定值电阻，G为灵敏电流计，V为理想电压表，平行板电容器两极板水平，开关S闭合后，位于电容器两板间的带电油滴恰好静止，现将滑动变阻器的滑片P向下移动，则以下说法正确的是（）AG中有从a到b的电流BV示数增大C油滴向上运动D电源内阻消耗功率减小【答案】A【解析】AB滑动变阻器的滑片P向下移动，并联部分电路电阻减小，根据分压原理，有可知电压表示数减小，电容器两端电压减小，根据公式有可知电容器极板上电荷要减小，有从a到b的电流出现，故A正确；B错误；C对油滴进行分析可知，之前二力平衡，现在极板电荷量减小，导致极板间场强变小，电场力将小于重力，故油滴将向下运动。故C错误；D
17、根据分压原理，外部电阻减小，路端电压减小，则内电阻电压增加，有故D错误。故选 A。6某品牌的电动汽车电池储能为60，充电电压为400V，充电电流为35A，充电效率为95%，该电动汽车以108的速度匀速行驶时，机械能转化效率为90%，可匀速行驶388.8，则该电动汽车（）A充电时间约为6hB匀速行驶时输出的功率为10C匀速行驶时所受的阻力大小为500ND匀速行驶时每秒消耗的电能为【答案】C【解析】A根据公式计算出充电时间为A错误；B匀速行驶的时间为匀速行驶时输出的功率为B错误；C电动车匀速行驶时的速度为30 m/s，电动车所受阻力和牵引力相等，则C正确；D匀速行驶时每秒消耗的电能为D错误。故选C
18、。7新能源电动汽车是当代生活中重要的交通工具。某品牌观光新能源电动车的动力电源上的铭牌标有“96V 、 ”字样。假设工作时电源的输出电压恒为96V，额定输出功率5.04kW。由于电动机发热造成的损耗（其它损耗不计），电动汽车的效率为80%。根据上述有关数据，下列说法不正确的是（）A动力电源充满电后总电荷量为3.6105 CB额定工作电流为52.5 AC电动机的内阻约为0.46 D电动汽车保持额定功率行驶的最长时间是4h【答案】A【解析】A由动力电源上的铭牌可知A错误；B由公式所以额定工作电流为52.5 A，B正确；C由题意可知，额定输出功率5.04kW，发热功率为由公式解得C正确；D根据电池容
19、量Q=210 Ah，电流为52.5 A，则可得D正确。故选A。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如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为小灯泡，R为定值电阻，闭合开关，小灯泡能正常发光。现将滑动变阻器的滑片向左滑动一段距离，滑动前后理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为U1、U2、U3，理想电流表A示数变化量的绝对值为I，则（）A电源的输出功率一定增大B灯泡逐渐变暗C 、 、 均保持不变D当电路稳定后，断开开关，小灯泡立刻熄灭【答案】BC【解析】
20、A将滑动变阻器的滑片向左滑动时，其接入电路的阻值变大，由于电源的内阻和外电阻的大小关系不确定，因此电源输出功率的变化情况不确定，A错误；B回路总电阻变大，回路电流变小，灯泡逐渐变暗，B正确；CR，保持不变，根据U2EIr得r保持不变，根据U3EI（Rr）得Rr保持不变，C正确；D当电路稳定后，断开开关，电容器放电，小灯泡亮度逐渐减小直至熄灭，D错误。故选BC。9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BL1亮度不变，L2将变亮
21、CL1将变亮，L2将变暗D电源内阻的发热功率将变小【答案】AB【解析】开关在位置1时，外电路总电阻R总R电压表示数UEE同理，每个灯泡两端的电压U1U2E电源内阻的发热功率为P热开关在位置2时，外电路总电阻R总R电压表示数UEE灯泡L1两端的电压U1EL2两端的电压为U2E电源内阻的发热功率为P热综上所述，电压表读数变小；L1亮度不变，L2将变亮；电源内阻的发热功率将变大，故AB正确，CD错误。故选AB。102019年1月3日，“嫦娥四号”月球探测器平稳降落在月球背面南极艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑内，震惊了全世界。“嫦娥四号”展开的太阳能电池帆板在有光照时，可以将光能转化为电能，太阳能电池板作
22、为电源，其路端电压与干路电流的关系如图所示，则下列说法正确的是（）A该电池板的电动势为2.80VB随着外电路电阻增大，其内阻逐渐增大C外电路阻值为1k时，电源的输出功率约为3.2WD外电路阻值为1k时，电源的效率约为64%【答案】AD【解析】A从题图可知该电池板的电动势为2.80V，故A正确；B根据闭合电路欧姆定律有所以U-I图线切线的斜率表示内阻r，随着外电路电阻增大，I逐渐减小，图线斜率逐渐减小，所以r逐渐减小，故B错误；CD在题图中作出阻值为1k的电阻的伏安特性曲线如图所示，两图线交点坐标为（1.80mA，1.80V），此交点即表示外电路电阻的实际工作状态，此时电源的输出功率为P=1.8
23、0V1.80mA3.24103W电源的效率为故C错误，D正确。故选AD。三、非选择题：共6小题，共54分，考生根据要求作答。11电动自行车已经成为人们日常出行的一种常用交通工具，以下是某型号电动自行车的相关参数：该电动自行车采用后轮驱动直流电动机，其中额定转速是电动自行车在满载情况下在平直公路上以额定功率匀速行进时的车轮转速，求：（1）电动自行车以额定转速行进时的速度v0；（2）在额定工作状态时，损失的功率有80%是由于电动机绕线电阻生热而产生的，则电动机的绕线电阻为多大；（3）满载（车身质量+满载载重）情况下，该车以速度v=5m/s沿着坡度为=4.59的长直坡道向上匀速行驶时，受到的摩擦阻力
24、为车重（含载重）重量的0.02倍，求此状态下电动自行车实际运行机械功率（sin4.59=0.08；重力加速度g=10m/s2）。名称车身质量满载载重前后车轮直径额定转速电动机额定电压电动机额定电流额定机械输出功率参数40kg80kg40cmr/min48V20A835W【答案】（1）15m/s；（2）0.25；（3）600W【解析】（1）在额定状态下电机以额定的转速转动，则联立得（2）电动机在额定工作状态时损失的电功率80转化为电热功率，则联立得（3）当电动自行车在斜坡上匀速行驶时，受力分析如图由牛顿定律得电动自行车的实际功率联立解得12如图是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另
25、一端与导电的迎风板相连，弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆接触良好，并能在金属杆上自由滑动。电路的一端与迎风板相连，另一端与金属杆相连。已知弹簧的劲度系数k=1300N/m，电阻R=1.0，电源的电动势E=12V，内阻r=0.5。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长l0=0.5m，电压传感器的示数U1=3.0V。若不计摩擦和迎风板的电阻，求：(1)金属杆单位长度的电阻R0；(2)当电压传感器的示数为U2=2.0V时，作用在迎风板上的风力F。【答案】(1)1/m；(2)260N【解析】(1)无风时，电路中的电流为则此时金属杆的电阻为则金属杆单位长度的电阻为(2)当传感器的
26、示数为时，根据闭合电路欧姆定律解得此时金属杆电阻为则此时弹簧长度为所以弹簧压缩量为根据平衡条件，此时风力为13如图所示，电源电动势E=30V，内阻r=1，R1=9，滑动变阻器的总电阻Rx=20。间距d=0.1m的两平行金属板M、N水平放置，闭合开关K，板间电场视为匀强电场，板间竖直放置一根长也为d的光滑绝缘细杆AB，带电小球c穿过细杆，小球质量m=0.01kg、电荷量q=1103C（可视为点电荷，不影响电场的分布）。调节滑动变阻器的滑片p，使小球c恰能静止在A处。重力加速度g=10m/s2。(1)求小球的电性和M、N两极板间的电压；(2)求滑动变阻器pb段的阻值R2。【答案】(1) 小球带负电
27、，U=10V；(2) R2=10【解析】(1)由电路图可知，金属板M为正极板；因小球静止，故小球所受电场力与重力大小相等，方向相反，电场力向上，所以小球带负电；设小球恰能静止时M、N两极板间的电压为U，板间电场强度为E，则mg=Eq解得U=10V(2)小球恰能静止时，根据闭合电路欧姆定律有解得R2=1014如图，电源电动势，内阻r=1，电阻R1=4，R2=10。两正对的平行金属板长，两板间的距离。闭合开关S后，一质量，电荷量的粒子以平行于两板且大小为的初速度从两板的正中间射入，不考虑粒子的重力，求：(1)两极板间的电压大小；(2)电源的输出功率；(3)粒子在两平行金属板间运动的过程中沿垂直于板
28、方向发生的位移大小。【答案】(1)20V；(2)56W；(3)1.28mm【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律(2)电源的输出功率(3)电场强度粒子做类似平抛运动，有联立解得15一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数，请根据表中数据计算：(1)此电动机的内阻和电动机正常工作时的效率；(2)当电动自行车以额定功率在平直公路上满载匀速行驶时，若其受到的阻力为车重的0.01倍，则此时其速度为多少？（取g = 10m/s2）规格后轮驱动直流电机车型26电动自行车额定输出功率120W整车质量30kg额定电压40V最大载重120kg额定电流4A【答案】(1)2.5，75%；(2)8m/s【解析】(1)根
29、据题意，电动机的输入功率P入 = UI = 160W电动机的热功率P热 = I2r电动机的输出功率P出 = 120W又有P出 = P入P热联立解得r = 2.5电动机正常工作时的效率 = 100% = 75%则此电动机的内阻为2.5，电动机正常工作时的效率为75%。(2)电动自行车满载时，受到的阻力f = 0.01mg = 15N电动自行车以额定功率在平直公路上满载匀速行驶时P出 = fv解得v = 8m/s则此时其速度为8m/s。16如图所示，半径R=0.8m的光滑绝缘圆弧轨道PQ固定在竖直平面内，Q点的切线水平，质量m=610-2kg,带电量q=810-3C从与圆心O等高的P点由静止释放，从Q点进入极板间距d=810-2m的两水平平行板电容器后，刚好能在水平方向做匀速直线运动，且此时电动机刚好能正常工作。已知电源电动势E=15V、内阻r=1、定值电阻R0=6、电动机线圈电阻rM=0.6，取g=10m/s2。求：(1)小球到达Q点时的速度大小；(2)电动机输出的机械功率。【答案】(1)m/s；(2) 7.4W【解析】解：(1)设小球到达Q点的速度v，小球从P到Q只有重力做功，由机械能守恒定律有解得m/s(2)小球进入平行板间所受电场力和重力平衡，设板间电压为U，有由欧姆定律得电路中的电流 所以，电动机两端电压 电动机输出的机械功率 联立解得 7.4W
