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专题十二 《电能 能量守恒定律》》信息优化卷（能力B）
(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．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（ ）
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
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（ ）
1
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电吹风额定电
压
电吹风额定功
率
热风时：
冷风时：
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（ ）
2
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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（ ）
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
3
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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
4
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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4V
B．电源内电阻的阻值为
C．电源的最大输出功率为1.8W
D．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
5
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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
6
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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
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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
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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（ ）
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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 。
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（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
，
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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。
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【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
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【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
（2）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
14
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对于部分电路R2，
由闭合电路欧姆定律得
解得
15Ω
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