专题十二 《 电能 能量守恒定律》信息优化卷（能力B）-备战高考物理一轮复习单元信息优化AB卷

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（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
2．测试范围：人教版（2019） 必修第三册 第十二章《电能 能量守恒定律》
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1．下表是某共享电动汽车的主要参数，根据信息，下列说法正确的是（ ）
A．工作时，电动汽车的电动机是将机械能转化成电池的化学能
B．电池充满电时的电荷量为
C．标准承载下，电动汽车以的速度匀速行驶所用电能为
D．若标准承载下汽车以速度匀速行驶，汽车电动机输出功率不小于
【答案】D
【详解】工作时，电动汽车的电动机是将电能转化成机械能，故A错误；由公式，得电池充满电时电能为，所以为充满电时的电能不是电荷量，根据题目已知信息无法求得电池充满电时的电荷量，故B错误；标准承载下，电动汽车以72km/h的速度匀速行驶时，F=0.09mg，功率P=Fv=0.09mgv=18kW，如果电能全部转化为机械能时，根据W=Pt=3kW•h，但实际过程中电能不可能全部转化为机械能，所以耗电量大于3kW•h，故C错误；若标准承载下汽车速度能达120km/h，功率P=Fv2=0.09mgv2=30000W=30kW，则汽车电动机最大输出功率不小于30kW，故D正确；故选D。
2．某简易电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在电压下工作。下列说法正确的是（ ）

A．开关、都闭合时，电吹风吹冷风
B．该电吹风中电动机的线圈电阻为
C．吹热风时，电热丝的功率为
D．吹热风时，通过电热丝的电流为
【答案】D
【详解】开关、都闭合时，电动机和电阻丝都工作，电吹风吹热风，故A错误；吹热风时，电阻丝消耗的功率为P1=1100W-55W=1045W
根据
可得R=46.3Ω
选项BC错误；
吹热风时，通过电热丝的电流为
选项D正确。故选D。
3．风能是可再生资源中发展最快的清洁能源，我国目前正逐步采用变桨距控制风力发电机替代定桨距控制风力发电机，来提高风力发电的效率。具体风速对应的功率如下图所示，设下图中风力发电机每片叶片长度为30米，所处地域全天风速均为，空气的密度为，圆周率取3.14，下列选项不正确的是（ ）
A．变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率为
B．用变桨距控制风力发电机替换定浆距控制发电机后，每台风力发电机每天能多发电
C．无论采用变桨距控制风力发电机还是定浆距控制风力发电机，每台发电机每秒钟转化的空气动能均为
D．若煤的热值为，那么一台变浆距控制风力发电机每小时获得的风能与完全燃烧45千克煤所产生的内能相当
【答案】D
【详解】设在时间t内发电机获得的风能为，则由于
所以
故变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率
故A不符合题意；
由图像可知，当风速为7.5m/s时，变桨距控制风力发电机的功率为400kw，定桨距控制风力发电机的功率为100kw，所以每台风力发电机每天能多发电
故B不符合题意；由A知道空气的动能为，所以每台发电机每秒钟转化的空气动能均为，故C不符合题意；
完全燃烧45kg煤所产生的内能
一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能为
故D符合题意。故选D。
4．国庆期间小明去逛超市，遇促销打折买了一个电吹风，电吹风的使用说明书上给出了如表所示的参数及图示电路图。下列说法正确的是（ ）
A．该电吹风发热电阻R的阻值约为64.5Ω
B．该电吹风电动机M的内阻为193.6Ω
C．当开关S1断开、S2闭合时，电吹风吹热风
D．当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J
【答案】A
【详解】由表格可知发热电阻的功率PR=P-PM=1000W-250W=750W，发热电阻R与电动机是并联关系，电压都是U=220V，则有，故A正确；
电动机正常工作过程为非纯电阻，则，故B错误；
由图可知当开关S1断开、S2闭合时，发热电阻断路，电动机工作，故吹冷风，故C错误；
当开关S1、S2均闭合时，电动机正常工作，功率仍然为250 W，故电动机每秒钟消耗的电能为W=Pt=250×1J=250J，故D错误。故选A。
5．如图甲连接电路，电表均为理想电表．闭合开关，让变阻器的滑片从端向左滑动的过程中，电路中的一些物理量的变化规律如图乙所示，分别是电压表、电流表的示数，是变阻器间的电阻，是电源输出功率，是电源效率．则（ ）

A．电源的内阻为B．滑动变阻器最大阻值为
C．II图点的坐标D．I图点的坐标
【答案】D
【详解】由图（乙）中Ⅱ图可知短路电流为
由，解得
根据图（乙）中Ⅰ图可知电源最大输出功率为
则由，解得，
故A错误；
电源效率最高时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，由Ⅲ图知电源的最大效率为
由
解得
即变阻器最大阻值为，故B错误；
Ⅱ图a点
此时电路中的电流为
根据闭合电路欧姆定律可知
a点的坐标为（0.6A，4.8V），故C错误；
Ⅰ图c点表明滑动变阻器达到了最大值，即，
干路电流为
故输出功率，故Ⅰ图c点的坐标为（4.8V，2.88W），故D正确。故选D。
6．如图1所示，为定值电阻，为滑动变阻器（最大阻值），现闭合电路中的开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最左端滑到最右端的过程中，由电表的测量数据得到U-I图线如图2所示（电表均为理想电表）。则下列说法正确的是（ ）
A．电源电动势为4VB．电源内电阻的阻值为
C．电源的最大输出功率为1.8WD．滑动变阻器的最大功率为1.2W
【答案】C
【详解】当滑片左移时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，而R1两端的电压增大，故乙表示是V1示数的变化，甲表示V2示数的变化。由图可知
图乙的斜率表示定值电阻的阻值，即
图甲斜率的绝对值为
可得
将题图2中甲图象延长如图所示，纵坐标的截距表示电源电动势，则
故AB错误；
设外电阻为R外，电源的输出功率为，根据数学知识可得时分母最小，电源的输出功率最大，此时有；所以当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大。故当外阻等于5Ω时，电源的输出功率最大，电源的最大输出功率，故C正确；
将R1视为电源内电阻，由C的分析可知，当时，滑动变阻器消耗的功率最大，则滑动变阻器消耗的总功率，故D错误；故选C。
7．在如图所示的电路中，闭合开关S，把滑动变阻器R1的滑片向上滑动的过程中，若电源内阻r不能忽略，则下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数变小，电流表示数变大
B．电压表的示数变大，电流表示数变小
C．R2中有由a到b的电流
D．若断开开关S， 把滑动变阻器R1的滑片向上滑动的过程中，电压表示数变化绝对值ΔU与电流表示数变化绝对值ΔI之比 减小
【答案】C
【详解】当滑动变阻器的滑动触头向上移动的过程中，变阻器在路电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电压表测量R3的电压，根据可知，电压表示数增大，故AB错误；
根据闭合电路欧姆定律得知，并联部分电压变小，电容器电压减小，电容器放电，电容器下极板带正电，则R2中有由a到b的电流，故C正确；
若断开开关S，电压表示数变化绝对值ΔU与电流表示数变化绝对值ΔI之比，保持不变，故选C。
8．已知两电源1、2的电动势分别为、，且，当外电路电阻为R时，外电路消耗功率正好相等．当外电路电阻降为时，电源为1对应的外电路功率，电源2对应的外电路功率为，电源1的内阻为，电源2的内阻为．则（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】当两个电源分别与阻值为R的电阻连接时，电源输出功率相等，即
，由，可得；电源出电压U与电路中电流I的关系为．由于外电路电阻为R时，两电路中的电流大小相等，故两个电源的输出电压随电流变化关系图像应为如图所示的两条相交的直线，交点的电流为，此时输出电压为，过原点O与该点的直线即电阻R的图线．若将R减小为，电路中的图线如图所示，且，分别与两个电源的输出电压随电流变化关系图线交于两个不同的点．与电源1图线的交点处的电流和电压值均小于与电源2图线的交点处的电流和电压值，根据输出功率的定义可知，外电阻降为时，电源1的输出功率小于电源2的输出功率，即.故选D．
9．如图甲所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，为定值电阻，为滑动变阻器，闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P向上滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生变化。图乙中的三条图线分别表示了三个电压表示数随电流表示数变化的情况，以下说法正确的是（ ）

A．图线a表示的是电压表的示数随电流表A示数变化的情况
B．图线b表示的是电压表的示数随电流表A示数变化的情况
C．此过程中电压表示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值的绝对值变大
D．此过程中电压表示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值的绝对值不变
【答案】BD
【详解】根据闭合电路欧姆定律可得，，根据图线a和b的斜率可知，图线a表示的是电压表的示数的变化情况，图线b表示的是电压表的示数的变化情况，故B正确；图线a表示的是电源E和R1串联后作为等效电源的路端电压和干路电流的U—I图线，即U3—I图线，此过程中电压表示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值的绝对值为r＋R1，不变。A错误，D正确；由闭合电路欧姆定律得，则，保持不变，故C错误。故选BD。
10．如图所示的电路中，电源电压恒定，R1为定值电阻，闭合开关S后，滑动变阻器滑片P从a端向b滑动过程中，下列说法正确的是（ ）

A．电流表A示数变小
B．电压表V1示数不变，V2示数变小
C．电压表V2与电流表A示数的比值变小
D．电压表V1示数变小，V2示数变大
【答案】AD
【详解】当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，变阻器接入电路阻值增大，电源电压不变，则电流减小，电流表A示数变小，则R1两端电压变小，电压表V1变小，R1和R2总电压不变，则R2两端电压变大，电压表V2变大，故AD正确，B错误；电压表V2示数与电流表A示数比值即为变阻器接入电路阻值，则电压表V2示数与电流表A示数比值变大，故C错误。故选AD。
11．现有一个家用太阳能辅助电路设计如图所示，图中的电源为太阳能电源，其内阻不可忽略，L1、L2、L3为位于三个房间的规格相同的灯泡，R是光敏电阻（光照越强阻值越小）， R1、R2是保护电阻，合上开关S，则（ ）

A．当照射在R上的光变强时， L1变亮， L2和L3都变暗
B．当照射在R上的光变强时， L1变暗， L2和L3都变亮
C．在光照强度不变的情况下，去掉R1改成导线，则L1会变暗
D．在光照强度不变的情况下， R2断路，则L1会变暗
【答案】AC
【详解】当光照变强时，减小，则电路总电阻减小，根据闭合回路欧姆定律可知，干路电流变大，路端电压减小，流过的电流减小，则流过和电流减小，流过电流变大，则变亮、和都变暗，故A正确，B错误；
在光照强度不变的情况下，去掉改为导线，则电路中总电阻减小，根据闭合回路欧姆定律可知，干路电流变大，路端电压减小，流过电流变小，则会变暗，故C错误；
在光照强度不变的情况下， R2断路，则电路中总电阻变大，根据闭合回路欧姆定律可知，干路电流变小，路端电压变大，流过的电流变大，则会变亮，故D错误。故选AC。
12．太阳能无人驾驶试验汽车，安装有的太阳能电池板和蓄能电池，该电池板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为。车上安装有效率为80%电动机。该车在正常启动和行驶时仅由蓄能电池供电。某次，电动机以恒定的机械功率启动，汽车最大行驶速度为90km/h。假设汽车行驶时受到的空气阻力与其速度成正比，则汽车（ ）
A．以最大速度行驶时牵引力大小为
B．所受阻力与速度的比值为
C．保持90km/h的速度行驶至少需要有效光照
D．若仅用太阳能电池板供电时可获得的最大行驶速度
【答案】AB
【详解】汽车最大行驶速度为
汽车以最大速度行驶时，牵引力与阻力平衡，则
此时电动机输出的机械功率为
解得，，故AB正确；
保持90km/h的速度行驶电动机需要输出的机械功为
电动机需要输入的电能为
保持90km/h的速度行驶至少需要有效光照的时间为，故C错误；
若仅用太阳能电池板供电，则电动机的输出功率为
此时汽车行驶的最大速度为，故D错误。故选AB。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题
13．（12分）现要测量某电源的电动势和内阻。可利用的器材有：电流表A，内阻很小；5个阻值均为R的定值电阻、、、、；开关S；一端连有鳄鱼夹P的导线1，其他导线若干。某同学设计的测量电路如图（a）所示。
（1）按图（a）在实物图（b）中画出连线，并标出导线1和其P端 。

（2）测量时，改变鳄鱼夹P所夹的位置，使、、、、依次串入电路，记录对应的电流表的示数I和连入电路中的电阻数目n，则电流I与电阻数目n的关系为 （用题中所给字母R，n，E、r表示）。
（3）以电流I的倒数为纵轴，电阻数目n为横轴画出图线，若图线的斜率为k，纵截距为b，则电源的电动势 ，内阻 （用题中所给字母k、b、R表示）。
（4）由于电流表内阻的影响在本题中没有考虑，导致 （选填“＞”“＝”或“＜”）， （选填“＞”“＝”或“＜”）。
【答案】 =
【详解】（1）根据图（a），实物连线如下所示

（2）依据题意，根据闭合电路欧姆定律有
经数学变换有
（3）由（2），结合题意有，
联立解得，
（4）若考虑电流表内阻，则有，
即
由此可知，
四、解答题
14．（8分）如图甲所示为“风光互补路灯”的外形图，图乙所示是该路灯系统的简化电路原理图，光控开关S白天与触点a接触，太阳能电池板为蓄电池充电，晚上与触点b接触，给路灯供电。太阳能电池板在晴天时每天可接收太阳能，能使“24V，15W”的路灯正常工作6天（路灯平均每天工作8h）。则
（1）该路灯正常工作一天消耗的电能是多少度？
（2）太阳能电池板把光能转化为电能的转化效率为多少？

【答案】（1）0.12度；（2）12%
【详解】（1）路灯正常工作时的功率P=15W=0.015kW
该路灯正常工作一天消耗的电能W=Pt=0.015kW×8h=0.12kW·h=0.12度
（2）路灯正常工作6天消耗的电能是W电=nW=6×0.12kW·h=0.72kW·h
太阳能电池板把光能转化为电能的转化效率η=×100%=×100%=12%
15.（10分）如图甲所示的电路中，、均为定值电阻，且，阻值未知，为一滑动变阻器。当其滑片从左端滑至右端时，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、两点是滑片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）定值电阻的阻值；
（3）滑动变阻器的阻值为多少时，滑动变阻器消耗的功率最大，消耗的最大功率值为多少。
【答案】（1），；（2）；（3）
【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律有
结合图中数据得，
联立解得，
（2）滑片P在变阻器右端时，、被短路，电路的总电阻最小，总电流最大，则外电阻只有定值电阻，所以有
（3）当外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，则有
而，
代入数据解得
输出功率的最大值为
16．（10分）兴趣小组的同学在实验室设计了如图所示的简易电吹风，主要器材有定值电阻R1、R2、电动机M和电热丝R，已知电动机M标有“110V，55W”字样，它的线圈内阻为4Ω，R1=440Ω，电热丝R=55Ω，当把该电吹风接入220V家庭电路中，电动机M恰好可以正常工作，求
（1）10s内电热丝R产生的焦耳热；
（2）电动机M正常工作时的输出功率；
（3）电阻R2的阻值。

【答案】（1）8800J；（2）54W；（3）440Ω
【详解】（1）10s内电热丝R产生的焦耳热
（2）电动机M恰好可以正常工作，则
电动机M正常工作时的输出功率
（3）由欧姆定律和并联电路电阻规律可知
解得R2=440Ω
17．（12分）相距d=5m水平放置的平行金属板a和b，且中央有孔，为其提供电压的电路如图所示，且已知电源的电动势为E=30V，内阻为r=5Ω，电阻为R2=10Ω，现闭合电键K，当电流达到稳定后，将带正电且电荷量为q=0.1C、质量为m=0.01kg的液滴从小孔正上方h=5m高处无初速滴下，为使液滴刚好不落在b板上。g取10m/s2。求：
（1）液滴下落的总时间t；
（2）滑动变阻器R1接入电路的有效阻值。

【答案】（1）2s；（2）15Ω
【详解】（1）液滴从小孔上方下落h的时间
速度
在两板之间做匀减速运动，末速度为零，则
则液滴运动的时间
液滴从开始刚好能到b板附近，对此过程应用动能定理
解得ab两板电压(即为R2两端分压)10V
对于部分电路R2，
由闭合电路欧姆定律得
解得15Ω
空车质量
电池能量
标准承载
最大续航（充满电最大行驶路程）
所受阻力与汽车总重比值（忽略空气阻力）
0.09
电吹风额定电压
电吹风额定功率
热风时：
冷风时：
电吹风铭牌参数
额定电压
220 V 50 Hz
额定功率
热风
1000 W
冷风
250 W