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专题十二 《电能 能量守恒定律》信息优化卷（基础A）
（解析版）
（考试时间90 分钟 试卷满分100 分）
注意事项：
1．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．
1．我国通过制定和实施能效标准、推广能效标识制度来提高用能产品的能源效率，促进节能减排，减少
对环境的污染。其中，能效等级是依据能效比来划分的，目前中国的能效等级根据能效比由高到低依次分
为1、2、3 三个等级。能效比是指空调在额定工作条件下制冷时，制冷量与输入功率之比。制冷量是指空
调制冷时，单位时间内从密闭空间内去除的热量总和。若空调在额定工作条件下制冷，根据以上资料可以
判断，下列说法正确的是（ ）
A．在制冷量相同的情况下，能效比大的空调输入功率大
B．在能效比相等的情况下，制冷量大的空调输入功率小
C．在输入功率相同的情况下，能效比大的空调制冷量大
D．在输入功率相同的情况下，制冷量大的空调能效比小
【答案】C
【详解】在制冷量相同的情况下，能效比大的空调输入功率小，故A 错误；在能效比相等的情况下，制冷
量大的空调输入功率大，故B 错误；在输入功率相同的情况下，能效比大的空调制冷量大，故C 正确；在
输入功率相同的情况下，制冷量大的空调能效比大，故D 错误。故选C。
2．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M 和电热丝R 构成。当闭合开关S1、S2
后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风
的额定电压为220V，吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W。关于该电吹风，下列说法正确
的是（ ）
A．电热丝的电阻为55Ω
B．电动机线圈的电阻为
Ω
C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1000J
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J
1
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【答案】A
【详解】电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为P=1000W-120W=880W，对电热丝，由
，可得电热
丝的电阻为
，选项A 正确；由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的
电阻无法计算，选项B 错误；当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880J，选项C 错误；当电吹风
吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120J，选项D 错误。故选A。
3．风能是一种洁净、无污染、可再生的能源，临海括苍山山顶上建有全国第四大风力发电场，如图所
示。已知该地区的风速约为6m/s，空气密度约
，已知风力发电机的风叶叶片长度为40m，且风能
的30％可转化为电能，则一台发电机发电功率约为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】在1s 内经叶片的空气体积为
空气质量
空气的动能
风能的30％可转化为电能，则有
1s 的电能，就是发电功率，约为
。故选B。
4．在图甲所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，
为定值电阻，
为滑动变阻器，闭合开关S，
在滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生了变化。图乙中的三条图线分
别表示了三个电压表示数的变化情况。则下列说法错误的是（ ）
2
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A．图线a 表示的是电压表
的示数的变化情况
B．图线c 表示的是电压表
的示数的变化情况
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
的比值的绝对值变小
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】C
【详解】滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减
小，总电流增大，内电压增大，可知路端电压减小，即电压表
示数减小，电压表
的示数增大，电压表
的示数减小，由于
，则知电压表
示数变化较快，故图线a 表示的是电压表
的示数随电
流表示数变化的情况，图线c 表示的是电压表
的示数随电流表示数变化的情况，故AB 正确，不符合题
意；由闭合电路欧姆定律得
，则
，保持不变，故C 错误，符合题意；由闭合电路欧姆
定律得
，则
，保持不变，故D 正确，不符合题意。故选C。
5．太阳能汽车是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能工作的一种新型汽车。已知太阳辐射的总功率约
为
，太阳到地球的距离约为
，假设太阳光传播到达地面的过程中约有40%的能量损耗，
某太阳能汽车所用太阳能电池板接收到的太阳能转化为机械能的转化效率约为15%。如果驱动该太阳能汽
车正常行驶所需的机械功率为5kW，且其中的
来自于太阳能电池，则所需的太阳能电池板的面积至少约
为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】根据题意，设太阳能电池板的面积为，则太阳能电池板接受太阳能的功率为
，又有
，联立解得
，故选C。
6．额定电压均为220V 的白炽灯L1和L2的U﹣I 特性曲线如图甲所示，现将和L2完全相同的L3与L1和L2一
起按如图乙所示电路接入220V 电路中，则下列说法不正确的是（ ）
3
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A．L2的额定功率约为99W
B．L2的实际功率约为17W
C．L2的实际功率比L3的实际功率小17W
D．L2的实际功率比L3的实际功率小82W
【答案】C
【详解】由图可知，当电压为220V 时，L2的电流为0.45A，故L2的额定功率P＝UI2＝220V×0.45A＝99W
故A 正确；两灯泡串联时，流过两电阻的电流相等，而总电压应为220V，由U﹣I 图像可知，串联时电流
约为0.25A，此时L1的电压为150V，故此时L1的功率P＝U1I1′＝150×0.25W≈37W，而L2的电压为70V，那
么L2的功率P＝U2I2′＝70×0.25W≈17W，故B 正确；当电压为220V 时，L3的电流为0.45A，故L3的时间功率
P＝UI3＝220V×0.45A＝99W，L2的实际功率比L3的实际功率小99
17
﹣
＝82W，故C 错误，故D 正确；本题
选择错误的，故选C。
7．构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。自动充电式电动自行车就是很好的一
例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，
自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以600J 的初
动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中
的线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的
电能是（ ）
A．600J
B．360J
C．300J
D．240J
【答案】D
【详解】设自行车的总质量为m，第一次关闭自动充电装置，由动能定理有
第二次启动自动充电装置，由功能关系有
代入数据解得
，故选D。
8．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，
4
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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
【详解】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
由功率的定义可知，此时流过可变电阻的电流为
其两端电压为
干路电流为
根据闭合电路欧姆定律有
，AB 错误；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。
9．小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象： 当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的
电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为15V，内阻为0.1Ω。车灯
接通电动机未启动时， 电流表示数为15A（车灯可看作不变的电阻）；电动机启动的瞬间，电流表示数达
到60A，电动机的线圈电阻为0.1Ω。下列论述正确的是（ ）
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A．车灯接通电动机未启动时，车灯的功率为225W
B．电动机启动时，车灯的功率为90W
C．电动机启动时输出的机械功率为195W
D．电动机启动时，电源输出的功率为540W
【答案】BD
【详解】根据题意可知，电动机未启动时，车灯、电流表和电源串联，根据闭合电路欧姆定律可知此时的
路端电压
则车灯的功率
故A 错误；
根据欧姆定律可知，车灯的电阻
电动机启动瞬间，车灯两端电压
车灯的功率
故B 正确；
电动机启动时，流经车灯的电流
电动机启动时，流经电动机的电流
输出的机械功率
故C 错误；
电动机启动时，电源输出的功率为
故D 正确。故选BD。
10．机动车的尾气含有铅等大量有害物质，也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无
尾气排放且噪音小等因素，正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下，已知蓄电池储存的电
能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是（ ）
规格
后轮驱动直流电动机
车型：
电动汽车
电动机额定输出功率：
整车质量：
额定转速：
蓄电池（容量
，输出电压：约为
）
额定工作电压电流：
A．电动汽车正常工作时消耗的电功率
B．电动机的内阻为
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C．蓄电池充满电后储存的电能约为
D．充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为
【答案】AD
【详解】电动机正常工作时消耗的电功率为
，故A 正确；
电动机内阻的发热功率电动机额定输出功率为
则电动机内阻为
，故B 错误；
蓄电池充满电后储存的电能为
，故C 错误；
在额定功率下连续行驶最长时间为
，故D 正确。故选AD。
11．成都八中近期实施了光明工程，将教室内原有的日光灯升级成了亮度可以随环境和需要自动调节的节
能型LED 灯，已知LED 灯比日光灯功率更小，但发光效率更高.某次施工过程中，工人将教室的部分日光灯
进行更换后将所有灯打开进行测试（可将两种灯都看成是纯电阻电路，并要考虑输电线的电阻），其示意
图如下，则下列说法正确的是（ ）
A．该教室的总电阻较更换部分灯之前变大
B．日光灯两端的电压较更换部分灯之前变小
C．输电线的电流较更换部分灯之前变小
D．如果某灯因出现故障而熄灭，则输电线上的电压会变大
【答案】AC
【详解】由题可知，部分日光灯换成LED 后电路的消耗功率减小，又
可知，该教室的总电阻较更换部分灯之前变大，A 正确；由串并联电路电阻的规律可知，部分日光灯换成
LED 后电路的总电阻变大，电路总电流减小，由欧姆定律可知，日光灯两端的电压为
由此可知，日光灯两端的电压较更换部分灯之前变大，B 错误，C 正确；
如果某灯因出现故障而熄灭，电路的总电阻增大，电路的总电流减小，故输电线上的电压会变小，D 错
误。故选AC。
12．如图所示的电路中，电源电动势为2V，内阻
，电阻
，电阻
，电阻
，
滑动变阻器
接入电路的阻值为2Ω，电容器的电容
，电阻
与电容器间的导线记为d，单刀双
掷开关S 与触点1 连接，下列说法正确的是（ ）
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A．如果仅将
的滑片向上滑动，
消耗的功率减少
B．如果仅将
的滑片向上滑动，电源的输出功率增加
C．如果仅将
的滑片向上滑动，电容器两极板间的电势差增大
D．若仅将开关S 由触点1 拨向触点2，流过导线d 的横截面的电荷量为
【答案】BCD
【详解】开关S 与触点1 连接，电路中R1和R4串联，如果仅将R4的滑片向上滑动，总电阻减小，总电流增
大，根据P=I2R1可知R1消耗的功率增大，故A 错误；
电源的输出功率随外电阻变化关系如图所示
原来R1和R4接入电路的总电阻大于内电阻，如果仅将R4的滑片向上滑动，外电阻接近内电阻，则电源的
输出功率增加，故B 正确；
开关S 与触点1 连接，电容器两端电压等于R1两端电压，如果仅将R4的滑片向上滑动，R1两端电压增大，
则电容器两极板间的电势差增大，故C 正确；
开关S 与触点1 连接，电路的电流强度
，R1两端电压
，R4两端电压
，此时电容器所带的电荷量
，左端为高电势；若仅将开关S 由触点1
拨向触点2，此时电容器所带的电荷量
，此时左端为低电势，所以流过导线d 的横截
面的电荷量为
，故D 正确。故选BCD。
第Ⅱ卷（非选择题）
二、实验题
13．（10 分）某同学利用图甲的电路图测量电源的电动势（E）和内阻（r）。图中V 为理想电压表，R 为
电阻箱。
8
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（1）开关S 闭合前，将电阻箱阻值调到 （选填“最大”或“最小”）。
（2）开关S 闭合后，调节电阻箱，分别记录下电阻箱阻值R 和电压表示数U，记录多组数据后，作出
图像，如图乙所示。根据图乙可得电源的电动势
、内阻
。
（3）若电压表的内阻不是无穷大，则该方法测得的电源电动势 （选填“偏大”或“偏
小”），电源内阻 （选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】 最大
偏小 偏小
【详解】（1）为了保证电源安全，电阻箱阻值应调到最大。
（2）根据闭合电路欧姆定律有
整理得
结合图像可得
，
（3）若考虑电压表的内阻不是无穷大，根据闭合电路欧姆定律有
整理得
结合图像可得
，
，故测得的电源电动势偏小，电源内阻偏小。
二、计算题
14．（10 分）电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变
阻器的最大阻值为15Ω，定值电阻R0=2Ω。
（1）求电源的电动势E 和内阻r 各为多少？
（2）R0消耗的最大功率为多少？
（3）当R 为何值时，R 上消耗的功率最大，最大值为多少？
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【答案】（1）20V，8Ω；（2）8W；（3）10Ω，10W
【详解】（1）图乙中纵轴截距等于电源的电动势，斜率等于电源的内阻，则电动势E=20V
内阻
（2）当R=0 时，电路中电流最大，R0消耗的功率最大，此时电路中电流为
R0消耗的最大功率为
（3）将R0看成电源的内阻，当
时，等效电源的输出功率最大，即R 上功率最大，此时电
路中电流为
R 上消耗的功率最大值为
15．（10 分）某一用直流电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r=1 Ω，电动机两端电压恒为5 V，物
体A 重20 N。某时刻电路中的电流为1 A，不计摩擦力。
（1）此时电动机的输出功率是多少？
（2）电动机对该重物的最大提升速度是多少？
（3）若电动机因故不能转动，这时通过它的电流强度多大？电动机实际消耗的电功率多大？
【答案】（1）4W；（2）0.2m/s；（3）5A，25W
【详解】（1）电动机的输入功率为
电动机线圈产生的热功率为
输出功率为
（2）当牵引力等于重力时，速度最大，则有
10
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解得
（3）电动机不转时看作纯电阻元件，由于电动机两端电压恒为5 V，根据欧姆定律，这时通过电动机的电
流为
实际消耗的电功率为
16．（12 分）如图所示，与电路连接的相同金属板A、B 一上一下水平正对放置，板间的距离d=40 cm，板
长为L=3 m。电源电动势E0=25 V，内电阻r=1 Ω，电阻R0=20 Ω，开关S 断开。一质量为m=2×10-2 kg、带电
量q=4×10-3 C 的带正电小球沿两板中心线以某一速度水平射入，射到B 板距左端60 cm 的C 处。不考虑空
气阻力，取g=10 m/s2。
（1）求小球射入两板间时的速度大小；
（2）闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，稳定后，该小球从同一位置以同样速度射入，刚好从A 板右边缘
飞出，求滑动变阻器接入电路的阻值。
【答案】（1）
；（2）
【详解】（1）开关S 断开时，小球在两板间做平抛运动，设射入两板时的速度大小为
，运动时间为
，
通过的水平距离为
，则有
联立解得
（2）闭合开关S，小球刚好从A 板右边缘飞出，设滑动变阻器接入电路的阻值为
，金属板A、B 之间的
电压为
，电场强度为
，小球运动的加速度为
，运动时间为
，则有
联立解得
，
又
，
，
联立解得
11
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17．（12 分）如图所示，电源电动势
，内电阻
，电容器的电容
，电阻
、
、
、
为电阻箱，闭合开关。
（1）当
时，求通过电源的电流
；
（2）求第（1）问条件下电容器的带电量
；
（3）求
功率的最大值
。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【详解】（1）由闭合电路欧姆定律有
而
解得
（3）根据欧姆定律
设电容器两端电压为
可得
电容器的带电量为
（3）电路总电阻
总电流
通过
的电流
的功率为
则当
解得
12
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功率最大，最大功率为
。
13
