第12章 电能能量守恒定律（单元测试）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理必修第三册关键能力提升同步学案（人教版）

**基本信息** 本单元卷聚焦高中物理“电能 能量守恒定律”单元，以无人机、硅光电池、风力发电等科技情境为载体，融合实验探究与综合计算，全面考查电能、电功率、闭合电路欧姆定律等核心知识，适配单元复习的基础巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|10题/40分|电功率与热功率辨析、电动势概念、电路动态分析|区分纯电阻与非纯电阻电路，结合多用电表原理考查科学思维| |非选择题|5题/60分|电动势内阻测量（实验）、电动机输出功率计算、风力发电功率推导|实验题注重科学探究，计算题关联科技应用（如硅光电池供电效率），体现科学态度与社会责任|

第十二章 电能 能量守恒定律 班级_____ 姓名_____ 学号_____ 成绩_____ 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 一、单选题 (共 10 题，每题 4 分，共 40 分) 1. 下列说法错误的是 ( ) A. 无人机表演匀速上升时，电流通过其内部电动机时的电功率和热功率不相等 B. 求电流做功 适用于任何电路,求电阻 的焦耳热 适用于任何电路 C. 在非纯电阻电路中,电功率 大于热功率 D. 电功率越大, 电流做功越快, 闭合电路中产生的焦耳热一定越多 2. 下面对电动势和电流概念的认识, 正确的是 ( ) A. 电动势反映了电源把电能转化为其他形式能量的本领 B. 电动势和电势差的单位相同, 电动势实质上就是电势差 C. 电流的方向就是电荷定向移动的方向 D. 在金属导体中, 电流的方向与自由电子定向移动的方向相反 3. 四个定值电阻按如图所示连接方式连入电路,其中 的规格为 “ 4 W", 的规格为 “ ”, 则下列关于这四个电阻消耗功率的比值关系正确的是 ( ) 第 3 题 A. B. C. D. 4. 如图所示, 为气敏元件,其阻值随周围环境一氧化碳气体浓度的增大而减小. 当一氧化碳气体浓度减小时 ( ) 第 4 题 A. 电压表 V 示数减小 B. 电流表 A 示数减小 C. 电路的总功率增大 D. 变阻器 的取值越大,电压表的示数变化越不明显 5. 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 是该电池在某光照强度下路端电压 和电流 的关系图像,图线 是某灯泡的 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_____( ) 第 5 题 A. 该灯泡的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为 B. 电源的效率为 C. 若将灯泡换成 定值电阻,电源的输出功率减小 D. 此时闭合回路电源两端的电压为 6. 如图所示是一个多用电表欧姆挡内部电路示意图,电流表满偏电流为 ,内阻为 ; 电源电动势为 ,内阻为 ; 滑动变阻器调节范围为 ,下列说法正确的是( ) 第 6 题 A. 红表笔接 端,黑表笔接 端 B. 测量 ,指针指在电流表 刻度处,电阻值 C. 测量 ,指针指在电流表 刻度处,电阻值 D. 电源电动势不变,电源内阻增大,测量 的测量值偏小 7. 在如图所示的电路中,电源电动势为 ,内阻为 ,定值电阻 的阻值为 ,电动机的线圈阻值为 . 闭合开关 后,理想电压表的示数为 . 下列说法正确的是 ( ) 第 7 题 A. 电源的输出功率为 B. 电动机消耗功率为 C. 电动机线圈在 内产生的热量为 D. 如果电动机被卡住,电压表的示数将变大 8. 小明同学将一直流电源的总功率 、输出功率 和电源内部的发热功率 随电流 变化的图线画在了同一坐标系上,如图中的 、 所示，以下判断正确的是 ( ) 第 8 题 A. 曲线 表示电源的总功率 图线 B. 曲线 表示电源的输出功率 图线 C. 电源的电动势 ,内电阻 D. 电源的最大输出功率 9. (教材改编题) 在如图甲所示的电路中,电源的 图像如图乙中图线 所示,定值电阻 的 图像如图乙中的图线 所示,滑动变阻器 的总电阻为 ,下列说法正确的是 ( ) 第 9 题 A. 定值电阻 的阻值为 B. 电源的内阻为 C. 当 时电源输出的功率最大,最大输出功率为 D. 当 时定值电阻 消耗的功率最大,最大功率为 10. 实验小组利用如图所示电路研究电压的变化 与电流的变化 的关系,电流表、电压表均为理想电表, 为理想二极管, 为电容器. 闭合开关 至电路稳定后,将滑动变阻器的滑片 向左移动一小段距离,结果发现电压表 的示数变化量大小为 ,电压表 的示数变化量大小为 ,电流表 的示数变化量大小为 ,则下列判断不正确的是 ( ) 第 10 题 A. 的值不变 B. 的值不变,且始终等于电源内阻 C. 电压表 的示数与电流表 A 的示数的比值 变大 D. 滑片向左移动的过程中, 电容器的电压减小, 带电荷量减少 二、非选择题(共 5 题，共 60 分. 其中第 12 题～第 15 题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤, 只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位) 11. (15 分) 某兴趣小组准备测量一节干电池的电动势和内阻, 实验室提供了以下器材: 待测干电池 电压表 (量程 ,内阻很大) 电流表 (量程 ,内阻 滑动变阻器 (阻值范围 ) 开关 S、导线若干 (1)该小组利用给定的器材设计了甲、乙两种电路，为减小实验误差，应使用图_____(选填“甲”或“乙”)进行测量. 第 11 题 (2)根据选择的电路，请将图丙中的实物连线补充完整. 第 11 题 (3)闭合开关 后,改变滑动变阻器的阻值，得到多组电压表的示数 和对应的电流表示数 ，作出的图像如图丁所示，若测得该图像的横截距为 ，纵截距为 ，则该电源的电动势 _____， 内阻 _____. (均用 、 、 表示) (4)若测得电源的电动势为 ，内阻为 ，将两节相同的干电池串联后，直接给伏安特性曲线如图戊所示的小灯泡供电(额定电压为 ),试推断该电池组的效率为_____ 保留两位有效数字). 12. (8分)如图所示为直流电动机提升重物装置，电动机的内阻一定，闭合开关 ，当把它接入电压 的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流 ; 当把电动机接入电压 的电路中,电动机正常工作且电动机匀速提升重物,工作电流 1.0 A. 求: (1)电动机正常工作时的输出功率； (2)如果重物质量 ，电动机提升重物的速度大小是多少？ ( 取 ) 第 12 题 13. (10 分) 风力发电具有节能环保的优势, 如图甲所示是一种常见的风力发电机. 如图乙所示是风力测试的原理示意图, 轻弹簧由绝缘材料制成, 穿在光滑水平放置的电阻率较大的均匀金属杆上, 一端固定在金属杆的 点,另一端 与导电的迎风板相连且金属杆接触良好. 风吹来时, 迎风板会向左滑动引起电压表示数发生变化. 已知弹簧劲度系数 、不受力时长度 ，电源的电动势 、内阻 ，电阻 . 合上开关，无风时电压表的示数 ; 某时刻有风,示数为 . (1)求无风时金属杆接入电路的电阻大小； (2)求此时刻迎风板所受风力的大小； (3)若使风力发电机转动的风通过的截面积为 ，风速恒为 ，空气的密度为 ，且风能的 可转化为电能，求该风力发电机 的发电量. 第 13 题 14. (12 分) 在如图所示的电路中, ,电源电动势 ,内阻忽略不计. (1)仅闭合 ，当 点接地时， 点与 点的电势各是多少？ (2)再闭合 ，当 刚闭合的瞬间，通过 的电流向什么方向? (3) 、 均闭合,待电路的状态稳定之后，仅将 断开，求 断开后通过电阻 的电荷量. 第 14 题 15. (15 分) 在如图所示的电路中,两平行金属板 、 水平放置,两极板的长度 ,两板间的距离 . 电源电动势 , 内电阻 ,电阻 ,滑动变阻器的最大阻值为 . 闭合开关 ,待电路稳定后,将一带负电的小球从 两金属板左端正中间位置 处以初速度 水平向右射入两板间,恰能沿直线射出. 小球带电荷量 ,质量 ,不考虑空气阻力，重力加速度 取 . 求: (1)滑动变阻器接入电路的阻值. (2)当滑动变阻器阻值多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？此时滑动变阻器消耗的功率是多少? (3)若使小球能从极板间射出，则滑动变阻器接入电路的阻值范围为多大? 第 15 题 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 电能 能量守恒定律 班级_____ 姓名_____ 学号_____ 成绩_____ 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 一、单选题 (共 10 题，每题 4 分，共 40 分) 1. 下列说法错误的是 ( ) A. 无人机表演匀速上升时，电流通过其内部电动机时的电功率和热功率不相等 B. 求电流做功 适用于任何电路,求电阻 的焦耳热 适用于任何电路 C. 在非纯电阻电路中,电功率 大于热功率 D. 电功率越大, 电流做功越快, 闭合电路中产生的焦耳热一定越多 【答案】D 【解析】无人机匀速上升时, 电动机将电能转化为机械能和热能,电功率为 ,热功率为 ,两者不相等,故 正确; 公式 是电流做功的普遍公式,适用于任何电路, 是焦耳热的普遍公式,也适用于任何电路,故 正确; 在非纯电阻电路中,电功率 等于热功率 与其他形式功率 (如机械功率) 之和,因此 ,故 正确; 电功率越大,电流做功越快,但焦耳热 与电路性质有关,若电路为非纯电阻电路 (如含电动机), 部分电能转化为非热能, 焦耳热不一定越多, 故 D 错误. 故选 D. 2. 下面对电动势和电流概念的认识, 正确的是 ( ) A. 电动势反映了电源把电能转化为其他形式能量的本领 B. 电动势和电势差的单位相同, 电动势实质上就是电势差 C. 电流的方向就是电荷定向移动的方向 D. 在金属导体中, 电流的方向与自由电子定向移动的方向相反 【答案】D 【解析】电动势反映了电源把其他形式能量转化为电能的本领，故 A 错误；电动势的单位和电势差相同，但电动势与电势差是两个不同的物理量, 它们的物理意义不同, 故 B 错误; 电流的方向就是正电荷定向移动的方向, 故 C 错误; 在金属导体中,电流的方向与自由电子定向移动的方向相反,故 D 正确. 故选 D. 3. 四个定值电阻按如图所示连接方式连入电路,其中 的规格为 “ 4 W", 的规格为 “ ”, 则下列关于这四个电阻消耗功率的比值关系正确的是 ( ) 第 3 题 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】根据题意可知四个电阻的阻值之比为 . 根据图示四个电阻的连接方式可知, 通过 的电流相等,根据 可知 错误; 因 两端的电压相等,根据 可知 错误; 因为 ,则 并联后总电阻为 ,因 的电阻相等,由串、并联电路的电压关系得 ,根据 可知 , B 错误; 因 ,而 ,根据 可知 , D 正确. 4. 如图所示, 为气敏元件,其阻值随周围环境一氧化碳气体浓度的增大而减小. 当一氧化碳气体浓度减小时 ( ) 第 4 题 A. 电压表 V 示数减小 B. 电流表 A 示数减小 C. 电路的总功率增大 D. 变阻器 的取值越大,电压表的示数变化越不明显 【答案】B 【解析】当一氧化碳气体浓度减小时, 气敏元件阻值增大, 则总电阻增大, 故总电流减小, 路端电压增大, 电压表示数增大,流过 的电流增大,而总电流减小,电流表示数减小,故 A 错误, B 正确; 因总电流减小,根据 可知电路的总功率减小, 错误; 变阻器 的取值越大, 与 并联的总阻值越接近 ,对电路的影响越大,则变阻器 的取值越大, 电压表的示数变化越明显, D 错误. 故选 B. 5. 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 是该电池在某光照强度下路端电压 和电流 的关系图像,图线 是某灯泡的 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_____( ) 第 5 题 A. 该灯泡的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为 B. 电源的效率为 C. 若将灯泡换成 定值电阻,电源的输出功率减小 D. 此时闭合回路电源两端的电压为 【答案】C 【解析】在电压 和电流 变化的关系图像中,图线 上任意一点与原点的连线的斜率在逐渐增大,则可知该灯泡的阻值随电压升高而增大,图线 与电源的 图线的交点坐标表示该灯泡接入该电源时灯泡两端的电压和通过该灯泡的电流, 则该交点与原点的连线表示此时刻该灯泡的电阻,根据图像可得,此时该灯泡的阻值 , 故 A 错误; 根据电源的 图线可知,图线与纵轴的截距即电源的电动势,可知电源的电动势 ,当该灯泡接入电源时, 电源两端的电压 (路端电压) 即灯泡两端的电压, 则路端电压 ,此时电源的效率 ,故 B、D 错误; 根据电源的 图线可知,电源的内阻 ,而电源的输出功率 ,可知当接入电路中的电阻 时,电源的输出功率有最大值,即外电路的电阻越接近电源的内阻, 电源的输出功率越大, 而当将灯泡换成 定值电阻时,由于 ,因此电源的输出功率减小,故 正确. 故选 . 6. 如图所示是一个多用电表欧姆挡内部电路示意图,电流表满偏电流为 ,内阻为 ; 电源电动势为 ,内阻为 ; 滑动变阻器调节范围为 ,下列说法正确的是( ) 第 6 题 A. 红表笔接 端,黑表笔接 端 B. 测量 ,指针指在电流表 刻度处,电阻值 C. 测量 ,指针指在电流表 刻度处,电阻值 D. 电源电动势不变,电源内阻增大,测量 的测量值偏小 【答案】 【解析】电流应从红表笔入,黑表笔出,所以红表笔接 端,黑表笔接 端,故 错误; 欧姆调零后,多用电表的内阻 ,测量 ,根据欧姆定律有 ,则指针指在电流表 刻度处,电阻值 ,指针指在电流表 刻度处,电阻值 ,故 正确, 错误;根据闭合电路的欧姆定律,欧姆表的内阻 ,电源电动势不变, 电源内阻增大, 只影响调零电阻的阻值的变化, 不影响欧姆表内阻 ,测量 的测量值准确,故 D 错误. 故选 B. 7. 在如图所示的电路中,电源电动势为 ,内阻为 ,定值电阻 的阻值为 ,电动机的线圈阻值为 . 闭合开关 后,理想电压表的示数为 . 下列说法正确的是 ( ) 第 7 题 A. 电源的输出功率为 B. 电动机消耗功率为 C. 电动机线圈在 内产生的热量为 D. 如果电动机被卡住,电压表的示数将变大 【答案】B 【解析】假设电路电流为 ,根据闭合电路欧姆定律有 ,解得 ,可知外电压 ,电源的输出功率 ,故 A 错误; 电动机消耗的功率 ,故 B 正确; 电动机线圈在 内产生的热量 ,故 C 错误; 如果电动机被卡住, 电动机变成纯电阻, 根据闭合电路欧姆定律有 ,解得 ,电压表示数 , 可知电压表的示数将变小, 故 D 错误. 故选 B. 8. 小明同学将一直流电源的总功率 、输出功率 和电源内部的发热功率 随电流 变化的图线画在了同一坐标系上,如图中的 、 所示，以下判断正确的是 ( ) 第 8 题 A. 曲线 表示电源的总功率 图线 B. 曲线 表示电源的输出功率 图线 C. 电源的电动势 ,内电阻 D. 电源的最大输出功率 【答案】 【解析】电源消耗的总功率的计算公式 ,故 图线是直线 ,故 错误; 输出功率 ,应为开口向下的曲线,故曲线 表示 图线, 电源内电阻消耗的功率 ,应为开口向上的曲线,故曲线 表示 图线,故 错误; 当 时, ,说明外电路短路,根据 ,解得 ,故 C 错误; 输出功率 ,当 时,输出功率最大,为 ,故 正确. 故选 . 9. (教材改编题) 在如图甲所示的电路中,电源的 图像如图乙中图线 所示,定值电阻 的 图像如图乙中的图线 所示,滑动变阻器 的总电阻为 ,下列说法正确的是 ( ) 第 9 题 A. 定值电阻 的阻值为 B. 电源的内阻为 C. 当 时电源输出的功率最大,最大输出功率为 D. 当 时定值电阻 消耗的功率最大,最大功率为 【答案】 【解析】由定值电阻 的 图像可得 , A 错误; 由电源的 图像可得,图线斜率的绝对值为电源内阻 ,故 错误; 输出功率 ,所以当 ,即 时,电源输出的功率最大,为 ,故 正确; 由电源的 图像可得,电源电动势为 消耗的功率 ,所以当 时, 消耗的功率最大,为 ,故 错误. 故选 . 10. 实验小组利用如图所示电路研究电压的变化 与电流的变化 的关系,电流表、电压表均为理想电表, 为理想二极管, 为电容器. 闭合开关 至电路稳定后,将滑动变阻器的滑片 向左移动一小段距离,结果发现电压表 的示数变化量大小为 ,电压表 的示数变化量大小为 ,电流表 的示数变化量大小为 ,则下列判断不正确的是 ( ) 第 10 题 A. 的值不变 B. 的值不变,且始终等于电源内阻 C. 电压表 的示数与电流表 A 的示数的比值 变大 D. 滑片向左移动的过程中, 电容器的电压减小, 带电荷量减少 【答案】 【解析】滑动变阻器的滑片 向左移动一小段距离,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路总电流减小,电阻 两端电压和电源内电压之和 减小,电压表 的示数 增大,且 ,则 不变,故 正确; 电压表 的示数为 ,则 不变,故 正确; 电压表 的示数与电流表 的示数的比值 ,滑动变阻器的滑片 向左移动一小段距离, 变大,故 正确; 电容器的电容 不变,电容器两板间电压等于 两端的电压，减小，电容器应该放电，由于二极管的单向导电性使得电容器带电荷量保持不变，故 D 错误. 故选 D. 二、非选择题(共 5 题，共 60 分. 其中第 12 题～第 15 题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤, 只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位) 11. (15 分) 某兴趣小组准备测量一节干电池的电动势和内阻, 实验室提供了以下器材: 待测干电池 电压表 (量程 ,内阻很大) 电流表 (量程 ,内阻 滑动变阻器 (阻值范围 ) 开关 S、导线若干 (1)该小组利用给定的器材设计了甲、乙两种电路，为减小实验误差，应使用图_____(选填“甲”或“乙”)进行测量. 第 11 题 (2)根据选择的电路，请将图丙中的实物连线补充完整. 第 11 题 (3)闭合开关 后,改变滑动变阻器的阻值，得到多组电压表的示数 和对应的电流表示数 ，作出的图像如图丁所示，若测得该图像的横截距为 ，纵截距为 ，则该电源的电动势 _____， 内阻 _____. (均用 、 、 表示) (4)若测得电源的电动势为 ，内阻为 ，将两节相同的干电池串联后，直接给伏安特性曲线如图戊所示的小灯泡供电(额定电压为 ),试推断该电池组的效率为_____ 保留两位有效数字). 【答案】( 1 )甲(3 分)( 2 )见解析图(3 分)( 3 )6(3 分) (3 分) (4)86%(3 分) 【解析】(1)甲电路中，将电流表和电源看作一个等效电源, 电流表测量的是干路电流, 电压表测量的是路端电压,测得等效电源内阻 ,由于题中电流表内阻已知, 可避免电流表内阻对测量结果的影响, 即 ,可得准确阻值; 乙电路中,将电压表和电源看作一个等效电源, 由于电压表内阻不明确, 不能消除电压表的误差, 不能得出准确阻值. 故应使用图甲进行测量. (2) 第 11 题答图 (3)由闭合电路欧姆定律有 ,整理得 ,由上式可知 中截距为电源电动势 ,斜率大小 ,则电源内阻 . (4)设电源两端电压为 ,通过它的电流为 ,有 ,整理得 . 在小灯泡的伏安特性曲线图像中作出两节干电池串联成的电源的 曲线,如答图所示. 第 11 题答图 由图示可知,小灯泡两端实际电压 ,实际电流 ,该电池组的效率 12. (8分)如图所示为直流电动机提升重物装置，电动机的内阻一定，闭合开关 ，当把它接入电压 的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流 ; 当把电动机接入电压 的电路中,电动机正常工作且电动机匀速提升重物,工作电流 1.0 A. 求: (1)电动机正常工作时的输出功率； (2)如果重物质量 ，电动机提升重物的速度大小是多少？ ( 取 ) 第 12 题 【答案】(1)3.6 W (2)0.36 m/s 【解析】(1)电动机不转时，此时电动机为纯电阻元件,则 (1 分),电动机正常工作时消耗的功率 ,电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率 ,电动机正常工作时输出功率 (2 分). (2)匀速提升时，拉力等于重力，即 (1 分)，由电动机的输出功率 (1 分),可得提升重物的速度 13. (10 分) 风力发电具有节能环保的优势, 如图甲所示是一种常见的风力发电机. 如图乙所示是风力测试的原理示意图, 轻弹簧由绝缘材料制成, 穿在光滑水平放置的电阻率较大的均匀金属杆上, 一端固定在金属杆的 点,另一端 与导电的迎风板相连且金属杆接触良好. 风吹来时, 迎风板会向左滑动引起电压表示数发生变化. 已知弹簧劲度系数 、不受力时长度 ，电源的电动势 、内阻 ，电阻 . 合上开关，无风时电压表的示数 ; 某时刻有风,示数为 . (1)求无风时金属杆接入电路的电阻大小； (2)求此时刻迎风板所受风力的大小； (3)若使风力发电机转动的风通过的截面积为 ，风速恒为 ，空气的密度为 ，且风能的 可转化为电能，求该风力发电机 的发电量. 第 13 题 【答案】(1) (2) (3) 1300 kWh 【解析】由闭合电路欧姆定律有 ,解得 6 A(1 分)，由欧姆定律 ，可得无风时金属杆接入电路的电阻大小 (2 分). (2) 此时刻，由闭合电路欧姆定律有 ,解得 ,由欧姆定律 ,可得此时刻金属杆接入电路的电阻大小 , 由电阻定律 可得 ,解得此时刻弹簧的长度 ,由胡克定律 , 代入数据解得此时刻迎风板所受风力的大小 (2 分). (3) 在时间 内,通过风力发电机的风质量 ,风能 (1 分),电功率 (1 分),解得发电功率 ,故该风力发电机 的发电量为 . 14. (12 分) 在如图所示的电路中, ,电源电动势 ,内阻忽略不计. (1)仅闭合 ，当 点接地时， 点与 点的电势各是多少？ (2)再闭合 ，当 刚闭合的瞬间，通过 的电流向什么方向? (3) 、 均闭合,待电路的状态稳定之后，仅将 断开，求 断开后通过电阻 的电荷量. 第 14 题 【答案】(1)－30 V，-75 V(2)方向向下(3) 6× C 【解析】(1) 仅闭合 和 的电压分别为 (1 分),根据外电路中顺着电流方向电势降低,可知 点与 点的电势均低于 点的电势, 点的电势为 0,所以 点的电势 点的电势 (2 分). ( 2 )因为 ，所以当 刚闭合的瞬间，通过 的电流向下(2 分). (3)电路状态稳定后， 电容器的带电荷量 ,待电路的状态稳定之后,仅将 断开,电容器放电,相当于电源, 串联, 串联,两条支路再并联,由于 ,所以通过 的电流与通过 的电流之比为 , 故通过 的电荷量 (2 分). 15. (15 分) 在如图所示的电路中,两平行金属板 、 水平放置,两极板的长度 ,两板间的距离 . 电源电动势 , 内电阻 ,电阻 ,滑动变阻器的最大阻值为 . 闭合开关 ,待电路稳定后,将一带负电的小球从 两金属板左端正中间位置 处以初速度 水平向右射入两板间,恰能沿直线射出. 小球带电荷量 ,质量 ,不考虑空气阻力，重力加速度 取 . 求: (1)滑动变阻器接入电路的阻值. (2)当滑动变阻器阻值多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？此时滑动变阻器消耗的功率是多少? (3)若使小球能从极板间射出，则滑动变阻器接入电路的阻值范围为多大? 第 15 题 【答案】(1)3.2 Ω (2)16 Ω 9 W (3)0 ～16 Ω 【解析】(1)由小球在板间受力平衡可得 ,而 ,联立可得 ,电路电流 ,变阻器接入电路的阻值 (2 分). ( 2 )当 时,滑动变阻器消耗的功率最大 (1 分); 最大功率 . ( 3 )小球在极板间做类平抛运动，水平方向 (1 分)，竖直方向 ，代入数据解得 (1 分),如小球从电容器上板边缘射出，根据牛顿第二定律有 ,代入数据解得 分),极板间电场强度 ,两极板间的电压 ，电路电流 ,变阻器接入电路的阻值 ，当滑动变阻器接入电路的电阻为 0 时，小球的加速度 (1 分),可以从板间射出，所以滑动变阻器的接入电路电阻范围为 (2 分). 学科网（北京）股份有限公司 $