专题04 电能 能量守恒定律

1、第十二章 电能 能量守恒定律 （B 卷）一、单选题（2020全国高二课时练习）有一家用电褽斗，其内部电路结构如图所示，改变内部连线方式可以使电褽斗处于断开状态或获得低、中、高三个不同的温度挡，选项图中是它的四种不同的连接方式，其中能获得 低挡温度的是（ ）【详解】A. A选项为断路，没有电流，不工作，A错误;U2BCD. B选项R、R2U2P2 R + R12C 选项只有 R1 工作，发热功率为：D选项R、R2并联，发热功率为:P二丄4 RR1 2-R +R12可以判断出，P2最小，所以能获得低挡温度的是B选项。故选 B。（2020全国高二课时练习）小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间

2、如表所示，则这些电器天消耗的电能约为（ ）电器消耗功率/W工作时间电茶壶20001空调12003电视机1002节能灯164路由器924A. 6.1 X103WB. 6.1X103Jc. 2.2xlO4WD. 2.2xlO?J【答案】D【详解】电茶壶一天消耗的电能：W=P t1=2000 x 3600=7.2x106j空调一天消耗的电能：W2=P2t2=1200 x 3 x 3 6 00=1.296x107j电视机一天消耗的电能：W=P3t3=100 x2x3600=7.2xl05j节能灯一天消耗的电能：W=P=16x4x3600=2.304x105j路由器一天消耗的电能：W5=P5t5=9x2

3、4x3600=7.776x105j这些电器一天消耗的电能：W=W1+W2+W3+W4+W5代入数据可得：P2.2x107j故ABC错误，D正确；故选 D。（2020全国高二课时练习）如图所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居 民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等.停电时，用欧姆表测得力、B间电阻为尺供电后各家电器同时使用，测得A、B间电压为U,进线电流为厶则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是()A. P = 1以用的公式是()A. P = 12RB. PU2C. P 二 IUD. P = 12R + R【答案】c【详解】家用电器中有纯电阻也有非

4、纯电阻，故P = 12R、P二豊 和P = 12R + U都不成立；总电功率只能用P二UI来计算；故C正确，ABD错误；故选C.(2020全国)A、B两灯的额定电压都是110V, A灯的额定功率PA=100W, B灯的额定功率PB =40W，若将两灯同时接入电压恒为220V的电路上，且使两灯均能正常发光，同学们设计了如图所示的 甲、乙两种电路，则甲、乙两电路消耗的电功率之比为( )一o 220Vo_j 220V 甲乙2：7B. 2：5C. 5：7D. 3：7【答案】 C【详解】甲电路中，由于A、B两灯的额定电压都是110V，额定功率PA=100W、PB=40W，由此可知RB RA，把灯B与电阻

5、并联，可以使并联部分的电阻减小，可使A灯与并联部分的电阻相同，所以A、B能同 时正常发光，并联电路消耗的功率与A灯的功率相同，所以总功率大小为200W；乙电路中，把AB并联 之后与电阻串联接入电路，当电阻的阻值与 A、 B 两灯并联的总电阻相等时， A、 B 就可以正常发光，此时 电阻消耗的功率为A、B两灯功率之和，所以电路消耗的总的功率的大小为280W，由此可知，甲、乙两电 路消耗的电功率之比为 7.甲、乙两电路消耗的电功率之比为2 7,与上分析不一致，故A错误；甲、乙两电路消耗的电功率之比为 5，与上分析不一致，故 B 错误；甲、乙两电路消耗的电功率之比为5 7,与上分析一致，故C正确；甲

6、、乙两电路消耗的电功率之比为3 7,与上分析不一致，故D错误.（2020全国高二专题练习）在如图所示的U-I图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图 线，直线为某一电阻R的U-I图线.用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知（）电源的电动势为3V,内阻为0.50电阻R的阻值为20电源的输出功率为2W电源的效率为50%【答案】A【详解】由图线可知，电源的电动势为3V,内阻为r= =0.50由图线可知，电阻R的阻值为10,该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为EI=2Ar + R路端电压U=IR=2V电源的输出功率为P=UI=4W电源的效率为UI耳=xioo%6.7%EI故选

7、A。（2020全国高二专题练习）某同学将一直流电源的总功率FE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如图所示，根据图线可知（）g、02 g、02 J/AP/Wg LA反映Pr变化的图线是b电源电动势为8V电源内阻为30当电流为0.5A时，外电路的电阻为60【答案】D【详解】A.电源内部的发热功率Pr=/2r, Pr I图象是抛物线，而且是增函数，则反映Pr变化的图线是c,故A错误；直流电源的总功率P=EI，PI图象的斜率等于电动势E,则有P8E = V = 4VI 2故 B 错误；图中I=2A时，电源内部的发热功率Pr与电源的总功率相等，则有P = 12 r

8、r得到电源内阻r = = Q = 2Q124故 C 错误；当电流为0.5A时，根据闭合电路欧姆定律得I亠R + r代入解得R = 6Q故 D 正确。故选 D。二、多选题（2020全国高二课时练习）关于“温室效应”，下列说法正确的是太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中的二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化“温室效应”使得土壤酸化【答案】BC【解析】 “温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量.它的 危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升，淹没沿海城市

9、、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等， 故BC选项正确.（2020全国高二专题练习）如图所示，q=6 pF, C2 = 3 pF, R1 = 3 Q, R2=6 Q,电源电动势E=18V,内阻不计，下列说法正确的是（）I T-l IC,凤开关S断开时，a、b两点电势相等开关S闭合后，a、b两点间的电流是2 A开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大不论开关S断开还是闭合，C1带的电荷量总比C2带的电荷量大【答案】 BC【详解】A.当S断开时，两电容器并联在电源两端，所以电容两极板间的电势差相等，但是a接电源正 极，b接电源负极，两点的电势不相等，A错误；当S闭合后，电路相当于两个定值

10、电阻串联与电路中，ab两点间的电流为电路干路电流，故18I = A = 2A , B 正确；3 + 6开关闭合时，电容器C1电压为R1两端的电压，开关断开时，其两端的电压大小等于电源电动势为 18V，电压增大，故而电荷量增大，故C正确；当开关闭合时，q两端的电压匕=2x3二6V ； C2两端的电压为：U2= 2x 6二12V ；贝Q = U C = 6 x 6 x 10-6 = 3.6 x 10-5C； Q = U C = 12 x 3 x 10-6 = 3.6 x 10-5C，故 D 错误.1 1 1 2 2 2（2020全国高二课时练习）下列说法正确的是（）欧姆表的每一挡测量范围都是0到欧

11、姆表只能用来粗略地测量电阻用欧姆表测电阻，指针越接近刻度中央，误差越大用欧姆表测电阻，指针越接近刻度右边，误差越小【答案】AB【详解】A.从欧姆表的使用，我们知道用每一挡测量前都要进行欧姆调零，而两表笔断开时，相当于电 阻为无穷大，故每一挡测量范围都是从0到故A正确；B.因欧姆表电阻刻线不均匀，即电流随电阻非线性变化，故测量出的电阻不可能是准确值，只能用来粗 测，故B正确；CD.欧姆表测电阻，中值附近最准，越靠近两侧误差越大，故CD错误。故选 AB。（2020全国高二单元测试）如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、尸，在滑动变阻器的滑片P由a 向b移动的过程中，下列各物理量变化情况为（）电流表

12、的读数一直减小R0的功率先减小后增大电源输出功率先增大后减小电压表的读数先增大后减小【答案】 BD【详解】AD .当变阻器滑片P滑到中点时，由均值不等式知变阻器两部分并联电阻最大。在滑片P由a 向中点移动的过程中，变阻器并联电阻变大，外电路总电阻变大，干路总电流变小，路端电压变大。滑片 P由中点向b移动的过程中，外电阻变小，总电阻变小，干路总电流变大，路端电压变小。故电流表的读 数先减小后增大，电压表的读数先增大后减小，A错误，D正确；根据：P=I 总2R0因电流表的读数先减小后增大，所以R0的功率先减小后增大，B正确；因不知道外阻与内阻的大小关系，所以无法判断电源输出功率的增减性，C错误。故

13、选 BD。三、实验题(2020全国高二课时练习)测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻尸(约几欧)时, 提供下列器材：电压表V(量程15V，内阻2kQ )、电阻箱(09999Q )、开关、导线若干。某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示电路，实验步骤如下：合上开关s,将电阻箱R的阻值调到R广10Q，读得电压表的读数为U；UU将电阻箱R的阻值调到r2二20Q，读得电压表读数为U2，由 叮 E - r r，匕=E - r r，解出12E、r；为了减小实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？【答案】(为了减小实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？【答案

14、】(1)换用量程为3V的电压表；(2)见解析；(3)见解析。【解析】改进如下：换用量程为 3V 的电压表；方程组应为 TOC o 1-5 h z UUU = E-(-+ + j)rRRi v厂厂QU、U = E - (2 + )rRR2V解出 E、r；(3)题目中的实验步骤仅记录了两组数据，如果仅使用这两组数据代入公式求出待测量，(3)题目中的实验步骤仅记录了两组数据，如果仅使用这两组数据代入公式求出待测量，U误差。为减小偶然误差，实验时应改变电阻箱阻值五次以上并读出相应的电压表示数U,由I = 算出相R应的电流，作U I图像，利用图像得出E、门或者根据E = U + * r公式的变形式R1

15、_ ( r ) 11U ERE1 1 1 1作U- R是图像，得出直线与横轴的截距为-r，与纵轴的截距为E，这样就可以直接用实验得的数据作出相应的物理图像，如图所示，求出电池组的电动势E和内阻r。（2020全国）某学习小组想做“测量一节干电池的电动势及内阻”的实验.（1）该小组分配到的器材中，有两个由相同电阻丝绕制而成的滑动变阻器，阻值分别为5。、200，但 变阻器阻值标签模糊，无法识别.则根据已有知识并结合图（。），本实验应选择的变阻器是A.甲为50，选择甲B.甲为200，选择甲C.乙为50，选择乙D.乙为200，选择乙（2）该小组选择了合适的滑动变阻器后进行电路连接，如图（b）所示为在接最

16、后一根导线之前电路中各元件的放大情形，此时该电路存在的两处错误为（3）小组成员纠正错误后重新开始进行实验，测得数据后，在坐标纸中描点，如图（c）.请在坐标纸中描出图象，并计算出该小组的旧电池的内阻r=Q.（结果保留两位有效数字）-CD【答案】C1.59QUM QH-CD【答案】C1.59QUM QH040OJD详解】1根据R = p，匝数多的阻值大，所以甲的阻为200，乙的阻值为50, 节干电池的内阻约为10S左右，所以应选50的滑动变阻器.所以选C.2 滑动变阻器的阻值在闭合电键前，应该接入电路的阻值最大.故C错误.接线过程中电键应该是断 开的.故D错误.34作出电源U-I图象如图所示TO7

17、5:04D* J L - *34作出电源U-I图象如图所示TO75:04D* J L - *0WQUO0 J0a ieO_XJ电源内阻：AUr =AI1.40 - 0.70.5 0.06Q = 1.590四、解答题(2020全国高二课时练习)如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向 右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为/,求这个过程中：m肘一( 1)小铁块增加的动能；长木块减少的动能；系统机械能的减少量；系统产生的热量。【答案】(1) m

18、g(l-L)； (2) ymgl； (3) ymgL； (4) ymgL【详解】画出这一过程两物体位移示意图，如图所示 fM F(1)M F(1)根据动能定理得mg(l-L)=AEk即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功。 (2)摩擦力对长木块做负功，根据功能关系得EkM=mgl即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功m系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功AE=mgLm、M间相对滑动的位移为L,根据能量守恒定律，有Q=ymgL即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量，也等于系统减少的机械能。(2020全国高二专题练习)如图所示，一电荷量q=304C带正电的小球，用绝缘细线悬

19、于竖直放置 足够大的平行金属板中的O点.S合上后，小球静止时，细线与竖直方向的夹角a=37.已知两板相距 d=0.1 m,电源电动势 E=12V，内阻 r=2Q，电阻 =4Q, R2=R3=R4=12Q. g 取 10m/s2， sin37=0.6.流过电源的电流；两板间的电场强度的大小小球的质量.【答案】(1) 1A； (2) 100N/C； (3) 4x103 kg详解】(1)外电路电阻RRR 二+ R 二 100R + R 123电路中总电流1210 1210 + 2A=1A2)路端电压U=EIr =10V两板间的场E = = 10V/m=100V/m 0 d 0.13)设小球质量为 m

20、, 由共点力平衡条件有mg tan 0 = E q0解得加=4x103 kg(2020全国高二期中)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 12.5V，内阻为0.050。车灯接通电动机未启动时，电流表示数为10A(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0.050。求：电动机启动时车灯的功率减少了多少；电动机启动时输出的机械功率。(结果保留两位有效数字)【答案】(1)45W； (2)3.6x102W【详解】 (1)车灯接通电动机未

21、启动时，根据闭合电路的欧姆定律有E = I (r + R )1L解得R = 1.2QL此时车灯的功率为P 二 12R 二 120W1 1 L电动机启动瞬间，有E 二 Ir + UL解得U 二 9.5VL此时车灯的功率U2P =l 二75W2 RLAP 二 P - P 二 45W12(2)电机启动后，流经车灯的电流为I 二 Ul 二 7.92AL RL流经电机的电流I =(60 - 7.92)A = 52.08AM电机的总功率P =U I = 494.76WML M电机的线圈内阻功率P = I 2 r = 135.62W Mr M M电动机启动时输出的机械功率P = P P = 3.6 x 102WM Mr(20