第十二章 电能 能量守恒定律 章节复习（单元分层自测-素养提升练）人教版物理必修第三册

第十二章 电能 能量守恒定律 章节复习 （分层作业-素养提升练）（解析版） 姓名： 准考证号： 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3．非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4．可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2。 ( 高中物理答疑解题助手 AI 智能体： https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true ) 选择题部分 一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分) 1．一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电，刚好维持小车以速度v匀速运动，此时电动机的效率为50%。已知小车的质量为m，运动过程中受到的阻力f=kv（k为常量），该光伏电池的光电转换效率为η，则光伏电池单位时间内获得的太阳能为（　　） A． B． C． D． 2．2025年春晚的舞台上，杭州宇树科技研发的人形机器人带来了一场《秧》的创意表演，彰显了中国科技实力，成为全球焦点，该机器人的电池部分参数如图所示，下列说法不正确的是（    ） A．该电池的电动势为 B．以限制电压给电池充电，最大电流为 C．若以的电流工作，最多可使用 D．若电池充满电，可对外提供的电能约为 3．微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图， 极板固定，当手机的加速度变化时， 极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（     ） A．由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 B．由静止突然向前加速时，电容器的电容增大 C．静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电 D．保持向前匀减速运动时，电阻以恒定功率发热 4．某品牌电热扇工作原理如图所示。S1为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关，可实现加热功能的“空挡”“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动，假设电动机在工作过程中忽略机械之间的摩擦损耗。和均为电热丝，阻值不受温度影响，。电热扇部分参数如表所示。下列有关说法正确的是（     ） 额定电压 220 V 高温挡加热功率 1650 W 电动机功率 44 W 电动机线圈电阻 6 Ω A．电热扇吹温热风时，电路正常工作消耗的总功率为550 W B．电热扇处于高温挡时，通过电热丝和的电流之比为 C．电动机正常工作10 min，产生的机械能为 D．改变电路中所有开关的通断，当电热扇工作时，电路中电流的变化范围为0.2 A~7.7 A 5．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图所示，设如图中风力发电机每片叶片长度为30m，所处地域全天风速均为7.5m/s，空气的密度为1.29kg/m3，圆周率π取3.14，以下说法正确的是（　　） A．用变桨距控制风力发电机替换定桨距控制发电机后，每台风力发电机每天能多发电3600kW·h B．无论采用变桨距控制风力发电机还是定桨距控制风力发电机，每台发电机每秒钟转化的空气动能均为7.69×106J C．若煤的热值为3.2×10⁷J/kg，那么一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能与完全燃烧86.5千克煤所产生的内能相当 D．变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率为5.2% 6．如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻（其阻值随光照强度的增大而减小）。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是（     ） A．在只逐渐增大光照强度的过程中，电阻R0消耗的电功率变大，电源消耗的总功率变大 B．只调节电阻R3的滑片P2向上端移动的过程中，R1消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流 C．只调节电阻R2的滑片P1向上端移动的过程中，电压表示数变大，带电微粒向上运动 D．若断开开关S，电容器所带电荷量变小，带电微粒向上运动 7．某款欧姆表电路和表盘分别如图甲、乙所示，该欧姆表有“”“”两种倍率。已知电源电动势、内阻，灵敏电流计G的内阻。下列说法正确的是（     ） A．开关S闭合时，欧姆表的倍率为“” B．灵敏电流计G的量程为 C．开关S闭合且欧姆调零完成后，电阻箱接入电路的阻值为 D．开关S闭合后，正确操作测量待测电阻时，指针指向电流满偏刻度的处，则待测电阻的阻值为 8．图1是实验室的可拆卸铅蓄电池装置，图2是其示意图，其原理为铅与稀硫酸间的化学反应。图中为电池正极（二氧化铅棒），为电池负极（铅棒），、分别为与正、负极非常靠近的探针（探针是为测量内电压而加入电池的，它们不参与化学反应）。用电压传感器（可看作理想电压表）测量各端之间的电势差，数据如下表。则下列说法正确的是（     ） 外电路断开时 约为 在、之间接入电阻时 A．在、之间接入电阻时，稀硫酸溶液中的电流方向向右 B．在、之间接入电阻时，电池中静电力做正功 C．该电池的电动势约为 D．该电池的内阻约为 9．如图所示，水龙头开口 A 处的直径 d1=2cm，A 离地面 B 的高度 h=1m，当水龙头打开时，A 处流出的水流速度 v1=1m/s，在空中形成一完整的水流，不计空气阻力，重力加速度 g 取 10 m/s2。已知水的密度为 1×103kg/m3，喷出的水是通过水泵从水池里抽取的，水池的水面始终与地面 B 齐平。该水泵由一小型电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为 10V，输入电流为 1A，恰好能使上述水龙头以 v1=1m/s的速度向下喷水。已知水泵的抽水效率为 80%，忽略水在管道中运动时的机械能损失，则电动机线圈的电阻约为（     ） A．6Ω B．4Ω C．3Ω D．2Ω 10．如图所示，竖直玻璃圆筒上下面为平行金属极板A、B，相距为d，电容为C，B板上有质量为m的锡箔纸揉成的小球。当极板A、B与电动势为ɛ、内阻不计的电源相连后，小球就上下不停地跳动。小球可视为质点，与极板发生碰撞后小球速度立即变为零，小球所带电量变为极板电量的a倍（a≪1）。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。下列说法正确的是（     ） A．小球向上、向下运动时加速度相同 B．小球向上、向下运动时电势能均变大 C．当满足时，则小球能够不断地在两板间上下往返运动 D．若在较长的时间间隔T内小球做n次往返运动，则通过电源的平均电流为 二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 11．如图所示，某水力发电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量约为110亿立方米，年发电量为18.6亿千瓦时，上下游高度差约，里面装有九台水电机组，装机总容量（即九台机组一起工作时的功率）662.5兆瓦（1兆），只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为155度，我们平时所说的一度电即为1千瓦时的电能，根据以上信息，以下分析正确的是（    ） A．该水力发电站可以为户家庭供电 B．一年平均开启的发电机组约6台 C．水电站是将水的机械能转化为电能，该发电站的转化效率约为56% D．3.3立方米的水从水库上游流下时，发出的电能约为一度电 12．如图所示为一个加速度计的原理图，质量的滑块可在光滑框架内平移，滑块两侧与劲度系数均为的轻弹簧连接为长的滑动变阻器，滑片与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比，两个电源的电动势均为，内阻不计。两弹簧处于原长时，滑片位于的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。通过电路中电压表的读数，可得知加速度，当被测物体加速度为零时，电压表的示数为零。下列说法正确的是（     ） A．当加速度方向水平向右，滑片位于中点的右侧 B．当端的电势比端的电势高时，物体的加速度大小为，方向向左 C．若将电压表的表盘换成加速度的刻度盘，电压与加速度大小需满足关系式 D．减小滑块或者电源电动势可以提高加速度计的灵敏度 13．重力储能是一种新型储能方式，如图甲所示，斜面倾角，平台上固定一台电动机，斜面与平台交接处有一光滑、轻质定滑轮，质量的重物（可视为质点）停在斜面底端点，通过轻绳与电动机相连，重物与斜面间的动摩擦因数，轻绳与斜面平行。在时刻启动电动机，在时刻，重物到达点，速度为，电动机的输出功率为，在时刻，重物到达点，在点轻绳突然断裂，在时刻，重物到达点，上述过程中重物的速度一时间图像如图乙所示，重力加速度取，，。下列选项正确的是（      ） A．电动机的额定输出功率为 B．在时电动机的输出功率为 C．以斜面底面为零势能面，重物运动到点时的重力势能为192J D．从点自由滑到点的过程中，重物的重力势能转化为动能的效率约为33% 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14-Ⅰ．（8分）要测量一节干电池的电动势E和内阻r，现有下列器材：电压表V（0~3V），电阻箱R（0-9999.9），定值电阻R0，开关和导线若干。某实验小组根据所给器材设计了如图1所示的实验电路。由于R0的阻值无法辨认，实验时先用一欧姆表测量其阻值。该欧姆表的内部结构如图2所示，该表有“×1”、“×10”两个倍率。现用该表测量阻值小于10Ω的电阻R0。 (1)图2，要测量R0，c应与___________（选填“d”或“e”）相连。测量时指针位置如图3所示，欧姆表的读数为___________Ω。 (2)实验小组同学利用图1电路多次调节电阻箱阻值R，读出电压表对应的数据，建立坐标系，描点连线得到如图4所示的图线，则该电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。（结果均保留三位有效数字） (3)经核实，电阻R0的测量值与真实值一致，实验小组利用图1电路得到的内阻的测量值r测___________（选填“小于”、“等于”或“大于”）真实值r 14-Ⅱ．（6分）如图甲所示，18650可充电锂电池广泛应用于充电宝、锂电钻、电动车等领域，其直径为18mm，长度为65mm（不含电极），合格出厂标准为：额定电压3.7V，满电电压4.2V，放电截止电压2.5V，内阻20~100mΩ。某同学网购了1节18650锂电池，为测量该电池的电动势与内阻是否合格，该同学用家中的以下器材进行测量：一个多用电表、一个电阻箱、一个阻值未知的定值电阻（小于10Ω）、开关、导线若干。实验步骤如下： （1）把该18650锂电池提前充满电。 （2）测量的阻值：将多用电表选择开关置于直流电流挡合适挡位作为直流电流表使用，按图乙连接电路，先只闭合，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电流表示数为I；接着闭合，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电流表示数仍为I，则的阻值为___________Ω。 （3）测量电动势与内阻：因该电池内阻较小，为了方便测量，将多用电表选择开关置于直流电压10V挡作为直流电压表使用，按图丙连接电路；闭合S，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后电阻箱的阻值R及多用电表直流电压挡的示数U，某次测量时多用电表指针如图戊所示，该读数为__________V；以为纵轴，为横轴作出了如图丁所示的图像，结合以上步骤与图丁，可求得该18650锂电池的电动势，___________V，内阻r=___________Ω。（结果均保留2位有效数字） 四、计算题（本大题共4小题，共44分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分） 15．（8分）目前，市面上销售一种高温高压蒸汽枪，用于家庭厨房的消毒和去污。设蒸汽枪的喷嘴截面积为，喷气速度为，蒸汽温度为，室温为，试估算蒸汽枪的耗电功率。[已知水的比热容为，水的汽化热为] 16．（11分）随着我国经济的发展，人民生活水平日益提高，我国出现了越来越多的潜水爱好者。为了保障安全，潜水员潜水时会佩戴如图甲所示的水压表和深度表。图乙是某深度表的工作原理简化电路图，电源电压且恒定不变，定值电阻，电压表的测量范围为，是阻值随水的深度变化的电阻，其变化关系图像如图丙所示，允许通过的最大电流为。求： (1)深度表在水面上时，电路中的电流（计算结果保留一位小数）。 (2)当电压表的示数为时，潜水员下潜的深度。 (3)在保证电路安全的情况下，该深度表能浸入水中的最大深度。 17．（12分）2024年12月2日《网易》发表文章，《1.2万买个蛋？继“剁椒鱼头”后，五菱再出“停车场刺客”?网友：坏了，这真买得起…》。如果零蛋电动汽车电源、车灯、电动机构成的电路简化为如图所示，电源的电动势，内阻，电动机的线圈电阻，车灯电阻保持不变，电流表内阻忽略不计。当开关S1、S2都接通时，电流表的示数为，此时电动机正常工作。求： (1)当只有开关S1接通时，电流表的示数及此时车灯的两端电压； (2)当开关S1、S2都接通时，电动机的输出功率。 18．（13分）光滑且绝缘的水平桌面（纸面）上固定与桌面垂直的平行金属板MN、PQ，并联接入电路，如图甲所示（俯视图），其中电源电动势，内阻，为可调节电阻（最大阻值999.9Ω）；定值电阻，平行金属板板长，板间距离，O为两金属板左侧且距两板等距的点，物块的质量，电量（视为质点）。 (1)将调为，闭合开关K，求两金属板间的电压； (2)闭合开关K，同时物块以的初速度沿平行于金属板方向从O点射入，如图甲所示。要使物块碰上金属板，求的阻值的调节范围； (3)在金属板间固定与桌面垂直的绝缘挡板，挡板的两端分别位于O点和Q点，如图乙所示。物块与挡板间动摩擦因数。将调为6Ω，时刻，对物块施加大小的拉力和的初速度，和F都与桌面和挡板平行。时，闭合开关K，时，断开开关K，之后每经，开关闭合和断开交替操作。分析物块最终能否通过Q点，若能通过，求物块经过Q点时的速度；若不能通过，求物块最终离Q点的距离。 10 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 电能 能量守恒定律 章节复习 （分层作业-素养提升练）（解析版） 姓名： 准考证号： 选择题部分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C C A D C A C D A C 11 12 13 AC BC CD 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14-Ⅰ．【答案】(1) d 4 (2) 1.43 2.25 (3)小于 14-Ⅱ．【答案】 6.0 3.3/3.4 4.0 0.25 四、计算题（本大题共4小题，共44分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分） 15．【答案】 【详解】水变成水蒸气分子间距扩大10倍，水的密度为，故可估算得水蒸气密度 每秒喷出的蒸汽质量 每秒喷出蒸汽的动能 每秒液态水升温到吸收的热量为 每秒液态水汽化吸收的热量为 故耗电功率 16．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）深度表在水面上时，即时，由图丙可知，此时 电路中的电流 （2）已知电压表的示数为时， 两端的电压 通过的电流 的阻值 由图丙可知，此时潜水员下潜的深度 （3）由电压表的测量范围可知，允许两端的电压最大为 电路中的电流最大为 电路中允许通过的最大电流为 此时电路的总电阻 则此时的阻值 由图丙可知，深度表能测量的最大深度为 17．【答案】(1)10A；300V (2)6448W 【详解】（1）当只有S1接通时，由闭合电路欧姆定律得 由部分电路欧姆定律得，此时车灯的两端电压为 （2）根据题意，由闭合电路欧姆定律得 根据题意，由闭合电路欧姆定律得 此时通过车灯的电流为 因此通过电动机的电流为 电动机的输入功率为 电动机的热功率为 电动机的输出功率为 18．【答案】(1)3V (2) (3)能；0.12m/s 【详解】（1）闭合开关后，直流电路中电容器相当于开路，电流流过、和电源内阻，根据闭合电路欧姆定律有 电容器并联在两端，因此板间电压等于两端电压，大小为 （2）物块在电场中做类平抛运动，沿板方向匀速运动，运动时间 要使物块碰上金属板，垂直板方向偏移量 根据牛顿第二定律有 联立代入数据解得 板间电压U是两端电压，满足 解得 阻值非负，因此调节范围为 （3）由几何关系，OQ总长度为 设OQ与水平方向夹角为θ，则有， 0~1s内，开关闭合，板间电压为3V，电场力为 根据牛顿第二定律有 解得 加速度为0，说明物块匀速运动，位移为 1~2s内，开关断开，板间电场消失，物块不受电场力，垂直挡板的压力为0，摩擦力为0，物块只受外力大小为F，加速度为 2s末的速度为 第2s的位移为 2s内的位移为 剩余位移为 2s后开关再次闭合，物块恢复匀速运动，剩余位移远小于1s匀速位移，因此物块能通过Q点，经过Q点的速度为0.12m/s。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 电能 能量守恒定律 章节复习 （分层作业-素养提升练）（解析版） 姓名： 准考证号： 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3．非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4．可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2。 ( 高中物理答疑解题助手 AI 智能体： https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true ) 选择题部分 一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分) 1．一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电，刚好维持小车以速度v匀速运动，此时电动机的效率为50%。已知小车的质量为m，运动过程中受到的阻力f=kv（k为常量），该光伏电池的光电转换效率为η，则光伏电池单位时间内获得的太阳能为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】 小车匀速运动，受力平衡，牵引力与阻力大小相等 小车的机械输出功率为 电动机效率为50%，即 可得电动机输入的电功率 由能量守恒定律可得， 光伏电池光电转换效率，其中为单位时间内光伏电池获得的太阳能 解得 故选C。 2．2025年春晚的舞台上，杭州宇树科技研发的人形机器人带来了一场《秧》的创意表演，彰显了中国科技实力，成为全球焦点，该机器人的电池部分参数如图所示，下列说法不正确的是（    ） A．该电池的电动势为 B．以限制电压给电池充电，最大电流为 C．若以的电流工作，最多可使用 D．若电池充满电，可对外提供的电能约为 【答案】C 【详解】A．已知电池的额定电量为，额定电能为，则该电池的电动势为，A正确； B．由题可知给机器人充电的限制电压为，最大充电功率为，则最大充电电流为，B正确； C．若该电池以的电流工作，最多可使用的时间为，C错误； D．电池能够储存的电能为，D正确。 题目要求选择不正确的选项，故选C。 3．微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图， 极板固定，当手机的加速度变化时， 极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（     ） A．由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 B．由静止突然向前加速时，电容器的电容增大 C．静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电 D．保持向前匀减速运动时，电阻以恒定功率发热 【答案】A 【详解】AB．由静止突然向前加速时，N板向后运动，则板间距变大，根据可知，电容器的电容减小，电容器保持与电源连接不变，根据知，电容器带电量减小，则电容器放电，则电流由向流过电流表，故B错误，A正确； C．静止时，板不动，电容器的电容不变，则电容器电量不变，电流表示数为零，但电容器两极板带电，故C错误； D．保持向前匀减速运动时，加速度恒定不变，则 板的位置在某位置不动，电容器电量不变，电路中无电流，则电阻发热功率为零，故D错误。 故选A。 4．某品牌电热扇工作原理如图所示。S1为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关，可实现加热功能的“空挡”“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动，假设电动机在工作过程中忽略机械之间的摩擦损耗。和均为电热丝，阻值不受温度影响，。电热扇部分参数如表所示。下列有关说法正确的是（     ） 额定电压 220 V 高温挡加热功率 1650 W 电动机功率 44 W 电动机线圈电阻 6 Ω A．电热扇吹温热风时，电路正常工作消耗的总功率为550 W B．电热扇处于高温挡时，通过电热丝和的电流之比为 C．电动机正常工作10 min，产生的机械能为 D．改变电路中所有开关的通断，当电热扇工作时，电路中电流的变化范围为0.2 A~7.7 A 【答案】D 【详解】A．当开关同时接触1、2触点时，两电阻处于断路状态，电热丝的电功率为零，电热扇吹冷风； 当开关同时接触2、3触点时，电路中只有接入电路，电路中的电阻最大，根据 可知，在电压一定时，电热丝电功率最小，电热扇吹温热风，此时电路正常工作消耗的总功率 其中电动机功率，电阻丝的电流 解得，故A错误； B．当开关同时接触3、4触点时，两电阻并联，电路中电阻最小，电功率最大，电热扇处于高温挡，此时电阻丝的电流 电阻丝的电流 其中电动机电流 干路电流 解得，故B错误； C．电动机正常工作时，热功率 机械功率 正常工作10 min，产生的机械能，故C错误； D．当开关同时接触1、2触点时，两电阻处于断路状态，电路中电流最小，电路总电流 当开关同时接触3、4触点时，两电阻并联，电路中电流最大，干路电流为 故当电热扇工作时，电路中电流的变化范围为0.2 A~7.7 A，故D正确。 5．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图所示，设如图中风力发电机每片叶片长度为30m，所处地域全天风速均为7.5m/s，空气的密度为1.29kg/m3，圆周率π取3.14，以下说法正确的是（　　） A．用变桨距控制风力发电机替换定桨距控制发电机后，每台风力发电机每天能多发电3600kW·h B．无论采用变桨距控制风力发电机还是定桨距控制风力发电机，每台发电机每秒钟转化的空气动能均为7.69×106J C．若煤的热值为3.2×10⁷J/kg，那么一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能与完全燃烧86.5千克煤所产生的内能相当 D．变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率为5.2% 【答案】C 【详解】A．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A错误； B．每台发电机每秒钟转化的空气的动能为 故B错误； C．完全燃烧86.5kg煤所产生的内能为 一台变桨距控制风力发电机每小时获得的风能为 故C正确； D．变桨距控制风力发电机将风能转化成电能的效率为 故D错误。 故选C。 6．如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻（其阻值随光照强度的增大而减小）。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是（     ） A．在只逐渐增大光照强度的过程中，电阻R0消耗的电功率变大，电源消耗的总功率变大 B．只调节电阻R3的滑片P2向上端移动的过程中，R1消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流 C．只调节电阻R2的滑片P1向上端移动的过程中，电压表示数变大，带电微粒向上运动 D．若断开开关S，电容器所带电荷量变小，带电微粒向上运动 【答案】A 【详解】A．在只逐渐增大光照强度的过程中，光敏电阻阻值减小，则通过电阻R0的电流增大。 由，可知电阻R0消耗的电功率变大。 由，可知电源消耗的总功率变大，A正确； B．只调节电阻R3的滑片P2向上端移动的过程中，闭合电路中总电阻不变，则电源输出电流不变，R1消耗的功率不变，电容器两端电压不变，电阻R3中没有电流，B错误； C．只调节电阻R2的滑片P1向上端移动的过程中，R2接入电路的电阻不变，电源输出电流不变，电源路端电压不变，电压表示数不变；电容器两端电压减小，电容器放电，带电微粒所受电场力减小，微粒向下运动，C错误； D．若断开开关S，电容器放电，电容器所带电荷量变少，电容器两端电压减小，带电微粒所受电场力减小，带电微粒向下运动，D错误。 故选A。 7．某款欧姆表电路和表盘分别如图甲、乙所示，该欧姆表有“”“”两种倍率。已知电源电动势、内阻，灵敏电流计G的内阻。下列说法正确的是（     ） A．开关S闭合时，欧姆表的倍率为“” B．灵敏电流计G的量程为 C．开关S闭合且欧姆调零完成后，电阻箱接入电路的阻值为 D．开关S闭合后，正确操作测量待测电阻时，指针指向电流满偏刻度的处，则待测电阻的阻值为 【答案】C 【详解】A．开关S闭合时，电流计与电阻R1并联，则电路允许的最大电流变大，根据，可知欧姆表的内阻变小，中值电阻变小，则此时欧姆表的倍率为“”，A错误； B．开关S断开时，欧姆表的倍率为“”，即中值电阻为1500Ω，即欧姆表的内阻为1500Ω，可得灵敏电流计G的量程为，B错误； C．开关S闭合且欧姆调零完成后，欧姆表的内阻为R内=150Ω，电路总电流 则由 可得R1=10Ω 则电阻箱接入电路的阻值为，C正确； D．开关S闭合后，正确操作测量待测电阻时，指针满偏时 指针指向电流满偏刻度的处时， 解得则待测电阻的阻值为，D错误。 故选C。 8．图1是实验室的可拆卸铅蓄电池装置，图2是其示意图，其原理为铅与稀硫酸间的化学反应。图中为电池正极（二氧化铅棒），为电池负极（铅棒），、分别为与正、负极非常靠近的探针（探针是为测量内电压而加入电池的，它们不参与化学反应）。用电压传感器（可看作理想电压表）测量各端之间的电势差，数据如下表。则下列说法正确的是（     ） 外电路断开时 约为 在、之间接入电阻时 A．在、之间接入电阻时，稀硫酸溶液中的电流方向向右 B．在、之间接入电阻时，电池中静电力做正功 C．该电池的电动势约为 D．该电池的内阻约为 【答案】D 【详解】A．由题意，M为正极，N为负极，在M、N之间接入电阻时，稀硫酸溶液中的电流方向即电源内部电流方向从N流向M，由图2可知方向向左，故A错误； B．在电池内部，电流从负极流向正极，静电力阻碍电荷移动，做负功，故B错误； C．当外电路断开时，路端电压等于电动势，则，故C错误； D．在、之间接入电阻时，电路中电流 铅蓄电池电动势为 由闭合电路欧姆定律 解得内阻，故D正确。 故选D。 9．如图所示，水龙头开口 A 处的直径 d1=2cm，A 离地面 B 的高度 h=1m，当水龙头打开时，A 处流出的水流速度 v1=1m/s，在空中形成一完整的水流，不计空气阻力，重力加速度 g 取 10 m/s2。已知水的密度为 1×103kg/m3，喷出的水是通过水泵从水池里抽取的，水池的水面始终与地面 B 齐平。该水泵由一小型电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为 10V，输入电流为 1A，恰好能使上述水龙头以 v1=1m/s的速度向下喷水。已知水泵的抽水效率为 80%，忽略水在管道中运动时的机械能损失，则电动机线圈的电阻约为（     ） A．6Ω B．4Ω C．3Ω D．2Ω 【答案】A 【详解】根据题目信息可知，该电动机的做功包括两部分，即从水池将水抽上水龙头和以一定速度喷出。将水喷出时水获得的动能 其中质量 水龙头横截面积 水柱喷出的长度 综上所述水龙头喷水的功率为 同理可得水泵抽水的功率 因此水泵输出功率为 电动机输入功率 输出功率 水泵输出功率 代入数据解得 故A正确，BCD错误。 故选A。 10．如图所示，竖直玻璃圆筒上下面为平行金属极板A、B，相距为d，电容为C，B板上有质量为m的锡箔纸揉成的小球。当极板A、B与电动势为ɛ、内阻不计的电源相连后，小球就上下不停地跳动。小球可视为质点，与极板发生碰撞后小球速度立即变为零，小球所带电量变为极板电量的a倍（a≪1）。不计带电小球对极板间匀强电场的影响。重力加速度为g。下列说法正确的是（     ） A．小球向上、向下运动时加速度相同 B．小球向上、向下运动时电势能均变大 C．当满足时，则小球能够不断地在两板间上下往返运动 D．若在较长的时间间隔T内小球做n次往返运动，则通过电源的平均电流为 【答案】C 【详解】A．小球向上运动时带负电，电场力方向向上，加速度大小，方向向上； 小球向下运动时带正电，电场力方向向下，加速度大小，方向向下。 两者加速度的大小与方向均不相同，故A错误。 B．小球向上运动时，电场力方向与运动方向相同，电场力做正功，电势能减小；小球向下运动时，电场力方向同样与运动方向相同，电场力做正功，电势能减小。可知两次运动过程中电势能均减小，故B错误。 C．要使小球能在两板间不断往返运动，必须保证小球从B板向上运动时，所受电场力大于重力，才能到达A板。极板带电量为 小球与极板碰撞后带电量为 极板间电场强度为 则小球所受电场力为 令，可得，此时小球能够不断地在两板间上下往返运动，故C正确。 D．小球在与极板碰撞时，带电量由变为（或由变为），电荷量变化大小为 在一次往返运动中，小球与A板碰撞时，电源正极提供的电荷；与B板碰撞时，等量电荷流回电源负极。因此，一次往返通过电源的电荷量为。 在时间内做次往返运动，通过电源的总电荷量 通过电源的平均电流为，故D错误。 故选C。 二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 11．如图所示，某水力发电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量约为110亿立方米，年发电量为18.6亿千瓦时，上下游高度差约，里面装有九台水电机组，装机总容量（即九台机组一起工作时的功率）662.5兆瓦（1兆），只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为155度，我们平时所说的一度电即为1千瓦时的电能，根据以上信息，以下分析正确的是（    ） A．该水力发电站可以为户家庭供电 B．一年平均开启的发电机组约6台 C．水电站是将水的机械能转化为电能，该发电站的转化效率约为56% D．3.3立方米的水从水库上游流下时，发出的电能约为一度电 【答案】AC 【详解】A．用户的总用电量为 解得 故A正确； B．设一年平均开启的发电机组为m组根据 解得 故B错误； C．水的重力势能为 年发电量为 该发电站的转化效率约为 故C正确； D．3.3立方米的水从水库上游流下时，减少的重力势能为 一度电 易知3.3立方米的水从水库上游流下时，发出的电能小于一度电。故D错误。 故选AC。 12．如图所示为一个加速度计的原理图，质量的滑块可在光滑框架内平移，滑块两侧与劲度系数均为的轻弹簧连接为长的滑动变阻器，滑片与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比，两个电源的电动势均为，内阻不计。两弹簧处于原长时，滑片位于的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。通过电路中电压表的读数，可得知加速度，当被测物体加速度为零时，电压表的示数为零。下列说法正确的是（     ） A．当加速度方向水平向右，滑片位于中点的右侧 B．当端的电势比端的电势高时，物体的加速度大小为，方向向左 C．若将电压表的表盘换成加速度的刻度盘，电压与加速度大小需满足关系式 D．减小滑块或者电源电动势可以提高加速度计的灵敏度 【答案】BC 【详解】A．框架向右加速时，滑片向左滑动，滑片位于中点的左侧，故A错误； B．设滑动变阻器总电阻为，因为两个电源电动势均为，内阻不计，当端的电势比端的电势高时，根据串联电路电压与电阻成正比的关系，设滑片移动的距离为，则，解得。 对滑块进行受力分析，滑块受到两侧弹簧的弹力，根据胡克定律，两侧弹簧弹力的合力，再根据牛顿第二定律，即 解得。 因为端电势高于端电势，根据电路原理可知滑块向右移动，所以加速度方向水平向左。故 B正确； ．设电压表的示数为，同理，即。 对滑块，由牛顿第二定律，而 将代入，可得， 整理可得，所以。 可以定义电压表示数变化量大小与加速度变化量大小之比为加速度计的灵敏度，即。 增大滑块或者电源电动势可以提高加速度计的灵敏度，故C正确，D错误。 故选BC。 13．重力储能是一种新型储能方式，如图甲所示，斜面倾角，平台上固定一台电动机，斜面与平台交接处有一光滑、轻质定滑轮，质量的重物（可视为质点）停在斜面底端点，通过轻绳与电动机相连，重物与斜面间的动摩擦因数，轻绳与斜面平行。在时刻启动电动机，在时刻，重物到达点，速度为，电动机的输出功率为，在时刻，重物到达点，在点轻绳突然断裂，在时刻，重物到达点，上述过程中重物的速度一时间图像如图乙所示，重力加速度取，，。下列选项正确的是（      ） A．电动机的额定输出功率为 B．在时电动机的输出功率为 C．以斜面底面为零势能面，重物运动到点时的重力势能为192J D．从点自由滑到点的过程中，重物的重力势能转化为动能的效率约为33% 【答案】CD 【详解】A．题干只说明时刻电动机的实际输出功率为，额定输出功率是电动机在额定工作状态下的输出功率，不能由某一时刻的实际输出功率确定，故A错误； B．重物沿斜面向上运动时，所受重力沿斜面向下的分力和滑动摩擦力之和为 代入数据解得 在时刻，根据功率公式有 解得 在至时间内，根据牛顿第二定律有 解得 由速度公式有 解得 因此处于重物以匀速运动的阶段，此时牵引力与阻力平衡，电动机的实际输出功率为 代入数据解得，故B错误； C．在至时间内，重物沿斜面运动的距离为 代入数据解得 从点到点，重物做匀速直线运动，运动距离为 代入数据解得 轻绳断裂后，重物继续沿斜面向上运动，根据牛顿第二定律有 解得 由速度与位移的关系有 解得 因此点到点的距离为 解得 点相对斜面底端的高度为 解得 以斜面底面为零势能面，重物在点的重力势能为 代入数据解得，故C正确； D．重物从点由静止下滑到点，重力做正功，摩擦力做负功，根据动能定理有 重力势能转化为动能的效率为 代入数据解得，故D正确。 故选CD。 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14-Ⅰ．（8分）要测量一节干电池的电动势E和内阻r，现有下列器材：电压表V（0~3V），电阻箱R（0-9999.9），定值电阻R0，开关和导线若干。某实验小组根据所给器材设计了如图1所示的实验电路。由于R0的阻值无法辨认，实验时先用一欧姆表测量其阻值。该欧姆表的内部结构如图2所示，该表有“×1”、“×10”两个倍率。现用该表测量阻值小于10Ω的电阻R0。 (1)图2，要测量R0，c应与___________（选填“d”或“e”）相连。测量时指针位置如图3所示，欧姆表的读数为___________Ω。 (2)实验小组同学利用图1电路多次调节电阻箱阻值R，读出电压表对应的数据，建立坐标系，描点连线得到如图4所示的图线，则该电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。（结果均保留三位有效数字） (3)经核实，电阻R0的测量值与真实值一致，实验小组利用图1电路得到的内阻的测量值r测___________（选填“小于”、“等于”或“大于”）真实值r 【答案】(1) d 4 (2) 1.43 2.25 (3)小于 【详解】（1）[1] 欧姆表的内阻等于该挡欧姆刻度的中值电阻，“”挡的内阻小于“”挡的内阻。测量小于的电阻，应选择“”挡，图2中应与相连。 [2] 欧姆表指针示数为，所选倍率为“”，故 （2）[3][4] 忽略电压表分流，由闭合电路欧姆定律得 整理得 图线的纵轴截距为 故 图线与横轴交点的横坐标为 解得 由 整理得 （3）设电压表内阻为，电压表分流后，由闭合电路欧姆定律得 整理得 若忽略电压表分流，图线的纵轴截距被认为是，因此 故，测量值小于真实值。 14-Ⅱ．（6分）如图甲所示，18650可充电锂电池广泛应用于充电宝、锂电钻、电动车等领域，其直径为18mm，长度为65mm（不含电极），合格出厂标准为：额定电压3.7V，满电电压4.2V，放电截止电压2.5V，内阻20~100mΩ。某同学网购了1节18650锂电池，为测量该电池的电动势与内阻是否合格，该同学用家中的以下器材进行测量：一个多用电表、一个电阻箱、一个阻值未知的定值电阻（小于10Ω）、开关、导线若干。实验步骤如下： （1）把该18650锂电池提前充满电。 （2）测量的阻值：将多用电表选择开关置于直流电流挡合适挡位作为直流电流表使用，按图乙连接电路，先只闭合，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电流表示数为I；接着闭合，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电流表示数仍为I，则的阻值为___________Ω。 （3）测量电动势与内阻：因该电池内阻较小，为了方便测量，将多用电表选择开关置于直流电压10V挡作为直流电压表使用，按图丙连接电路；闭合S，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后电阻箱的阻值R及多用电表直流电压挡的示数U，某次测量时多用电表指针如图戊所示，该读数为__________V；以为纵轴，为横轴作出了如图丁所示的图像，结合以上步骤与图丁，可求得该18650锂电池的电动势，___________V，内阻r=___________Ω。（结果均保留2位有效数字） 【答案】 6.0 3.3/3.4 4.0 0.25 【详解】[1]两次实验电流表示数均为，说明电路总电阻相等： 只闭合时，总电阻满足 闭合后被短路，总电阻满足 联立得 [2]多用电表选直流挡，满偏对应均匀刻度满偏格，每小格代表 因此读数 [3]根据闭合电路欧姆定律，对图丙电路有 变形得 可知图像的纵轴截距为 因此 [4]图像与横轴交点为时， 代入公式得 整理得 代入 得 四、计算题（本大题共4小题，共44分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分） 15．（8分）目前，市面上销售一种高温高压蒸汽枪，用于家庭厨房的消毒和去污。设蒸汽枪的喷嘴截面积为，喷气速度为，蒸汽温度为，室温为，试估算蒸汽枪的耗电功率。[已知水的比热容为，水的汽化热为] 【答案】 【详解】水变成水蒸气分子间距扩大10倍，水的密度为，故可估算得水蒸气密度 每秒喷出的蒸汽质量 每秒喷出蒸汽的动能 每秒液态水升温到吸收的热量为 每秒液态水汽化吸收的热量为 故耗电功率 16．（11分）随着我国经济的发展，人民生活水平日益提高，我国出现了越来越多的潜水爱好者。为了保障安全，潜水员潜水时会佩戴如图甲所示的水压表和深度表。图乙是某深度表的工作原理简化电路图，电源电压且恒定不变，定值电阻，电压表的测量范围为，是阻值随水的深度变化的电阻，其变化关系图像如图丙所示，允许通过的最大电流为。求： (1)深度表在水面上时，电路中的电流（计算结果保留一位小数）。 (2)当电压表的示数为时，潜水员下潜的深度。 (3)在保证电路安全的情况下，该深度表能浸入水中的最大深度。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）深度表在水面上时，即时，由图丙可知，此时 电路中的电流 （2）已知电压表的示数为时， 两端的电压 通过的电流 的阻值 由图丙可知，此时潜水员下潜的深度 （3）由电压表的测量范围可知，允许两端的电压最大为 电路中的电流最大为 电路中允许通过的最大电流为 此时电路的总电阻 则此时的阻值 由图丙可知，深度表能测量的最大深度为 17．（12分）2024年12月2日《网易》发表文章，《1.2万买个蛋？继“剁椒鱼头”后，五菱再出“停车场刺客”?网友：坏了，这真买得起…》。如果零蛋电动汽车电源、车灯、电动机构成的电路简化为如图所示，电源的电动势，内阻，电动机的线圈电阻，车灯电阻保持不变，电流表内阻忽略不计。当开关S1、S2都接通时，电流表的示数为，此时电动机正常工作。求： (1)当只有开关S1接通时，电流表的示数及此时车灯的两端电压； (2)当开关S1、S2都接通时，电动机的输出功率。 【答案】(1)10A；300V (2)6448W 【详解】（1）当只有S1接通时，由闭合电路欧姆定律得 由部分电路欧姆定律得，此时车灯的两端电压为 （2）根据题意，由闭合电路欧姆定律得 根据题意，由闭合电路欧姆定律得 此时通过车灯的电流为 因此通过电动机的电流为 电动机的输入功率为 电动机的热功率为 电动机的输出功率为 18．（13分）光滑且绝缘的水平桌面（纸面）上固定与桌面垂直的平行金属板MN、PQ，并联接入电路，如图甲所示（俯视图），其中电源电动势，内阻，为可调节电阻（最大阻值999.9Ω）；定值电阻，平行金属板板长，板间距离，O为两金属板左侧且距两板等距的点，物块的质量，电量（视为质点）。 (1)将调为，闭合开关K，求两金属板间的电压； (2)闭合开关K，同时物块以的初速度沿平行于金属板方向从O点射入，如图甲所示。要使物块碰上金属板，求的阻值的调节范围； (3)在金属板间固定与桌面垂直的绝缘挡板，挡板的两端分别位于O点和Q点，如图乙所示。物块与挡板间动摩擦因数。将调为6Ω，时刻，对物块施加大小的拉力和的初速度，和F都与桌面和挡板平行。时，闭合开关K，时，断开开关K，之后每经，开关闭合和断开交替操作。分析物块最终能否通过Q点，若能通过，求物块经过Q点时的速度；若不能通过，求物块最终离Q点的距离。 【答案】(1)3V (2) (3)能；0.12m/s 【详解】（1）闭合开关后，直流电路中电容器相当于开路，电流流过、和电源内阻，根据闭合电路欧姆定律有 电容器并联在两端，因此板间电压等于两端电压，大小为 （2）物块在电场中做类平抛运动，沿板方向匀速运动，运动时间 要使物块碰上金属板，垂直板方向偏移量 根据牛顿第二定律有 联立代入数据解得 板间电压U是两端电压，满足 解得 阻值非负，因此调节范围为 （3）由几何关系，OQ总长度为 设OQ与水平方向夹角为θ，则有， 0~1s内，开关闭合，板间电压为3V，电场力为 根据牛顿第二定律有 解得 加速度为0，说明物块匀速运动，位移为 1~2s内，开关断开，板间电场消失，物块不受电场力，垂直挡板的压力为0，摩擦力为0，物块只受外力大小为F，加速度为 2s末的速度为 第2s的位移为 2s内的位移为 剩余位移为 2s后开关再次闭合，物块恢复匀速运动，剩余位移远小于1s匀速位移，因此物块能通过Q点，经过Q点的速度为0.12m/s。 20 / 20 学科网（北京）股份有限公司 $