高中物理第十二章电能能量守恒定律经典大题例题(带答案)

高中物理第十二章电能能量守恒定律经典大题例题
单选题
1、如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。

在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压U=5.0V、输出电流I=0.6A，可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻r=0.5Ω，则（）
A．充电宝输出的电功率为3.18W
B．充电宝产生的热功率为0.18W
C．1min内手机电池储存的化学能为169.2J
D．1min内手机电池产生的焦耳热为18J
答案：C
A．充电宝的输出电压U=5.0V、输出电流I=0.6A，所以充电宝输出的电功率为
=UI=5.0×0.6W=3.0W
P
出
故A错误；
B．充电宝内的电流也是I，但其内阻未知，所以产生的热功率无法计算，故B错误；
C．由题的已知条件可得手机电池储存的化学能为
=UIt−I2rt
E
化学能
其中
t=1min=60s
解得
E
=169.2J
化学能
故C正确；
D．1min 内手机电池产生的焦耳热为
Q=I2rt=0.62×0.5×60J=10.8J
故D错误。

故选C。

2、一根横截面积为S的铜导线，通过的电流为I。

已经知道铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为N A，设每个铜原子只提供一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动速率为（）
A．MI
ρN A Se B．MN A
ρSe
C．M A
MρSe
D．M A Se
Mρ
答案：A
设自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，对铜导体研究：每个
铜原子可提供一个自由电子，则铜原子数目与自由电子的总数相等，为n=ρSvt
M
N A，t时间内通过导体截面的电荷量为q=ne，则电流强度为
I=q
t
=
ρSveN A
M
解得
v=
MI ρSN A e
故选A。

3、2021年，浙江大学研究团队设计了一款能进行深海勘探的自供能仿生软体智能机器鱼。

在测试中，该机器鱼曾下潜至马里亚纳海沟10900m深处，并在2500mA·h电池驱动下，保持拍打45分钟。

下列说法正确的是（）
A．“10900m”是路程
B．mA·h是能量的单位
C．下潜过程中，该机器鱼的平均速度约为4m/s
D．万米海底的静水压接近于103个标准大气压
答案：D
A．10900是深度，机器鱼下潜的路程要大于10900m，A错误；
B．mA·h是电量的单位，B错误；
C．机器鱼下潜的位移未知，所以平均速度无法获得，C错误；
D．根据
p=ρgh
可知，1个标准大气压相当于10米水柱，所以万米海底的静水压接近于103个标准大气压，D正确。

故选D。

4、如图为一电源电动势为E，内阻为r的稳定电路。

电压表A的内阻为5kΩ。

B为静电计，C1，C2为两个理想的电容器且耐压值足够高。

在开关闭合一段时间后，下列说法正确的是（）
A．C1上电荷量为0
B．若将滑动变阻器滑片向右滑，则 C2上电荷量增大
C．若C1＞C2，则电压表两端大于静电计两端电压
D．将S断开，使C2两极距离增大，B张角减小
答案：A
A．由于电压表两端没有电压，电容器C1没有被充电，电量为零，故A正确；
B．电路稳定后，电容器C2的电压等于电源的电动势，保持不变，将变阻器滑动触头P向右滑动，电容器C2
的电压不变，电量不变，故B错误；
C．由于静电计的两个电极是彼此绝缘的，电压表是由电流表改装成的，电路稳定后，电路中没有电流，电压表两端没有电压，而电容器C2充电，两端存在电压。

所以电压表两端的电势差小于静电计两端的电势差，故
C错误；
分析可知，板间电压增D．将电键S断开，电容器的电量Q不变，板间距离增大，电容C减小，由公式C=Q
U
大，静电计张角增大，故D错误；
故选A。

5、如图所示的电路中，已知电源电动势为E，内阻为r。

闭合开关，调节滑动变阻器R的滑片的位置，可以
改变外电路的电阻，电压表的示数U、电流表的示数I、电源的总功率P都将随之改变。

若电表均为理想电表，以下四幅图中能正确反映P­I、P­U关系的是（）
A．B．
C．D．
答案：C
AB．电源的总功率表示为
P=IE
可知P­I图像是过原点的倾斜直线，AB错误；
CD．电源的总功率为
P=IE=E−U
r
E=
E2
r
−
E
r
U
可知P­U图像是斜向下的倾斜直线，C正确，D错误。

故选C。

6、在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，某同学根据实验测得数据，画出如图的U−I图像，根据图线可得出该电源电动势和电源内阻分别为（）
A．1.5V，2.5ΩB．1.5V，0.6ΩC．0.6V，2.5ΩD．0.6V，0.4Ω
答案：A
由闭合回路欧姆定律可知
U=E−Ir
故图像与纵坐标的交点为电源电动势，即
E=1.5V
图像的斜率表示电源内阻，即
r=1.5−0
0.6
=2.5Ω
故选A。

7、某款扫地机器人如图所示，额定功率24W，额定电流3A，正常工作时电机输出的功率为19.5W，锂电池容量9A·h，为延长锂电池寿命，当剩余电量为总容量的20%时就需要充电，则（）
A．电机的电阻为8
3
ΩB．额定电压为6.5V
C．正常工作时，电机产生的热量为19.5WD．充满电的电池可以正常工作时间为2.4h
答案：D
A．由
+I2r
P=P
出
得
r=0.5Ω
故A错误；
B．由
P=UI
得额定电压
U=8V
故B错误；
C．正常工作时，电机产生的热量
Q=I2r=4.5W
故C错误；
D．由
80%×q=It
解得
t=2.4ℎ
故D正确。

8、某喷泉喷出的最高水柱约50m，喷管的直径约为10cm，已知水的密度ρ=1×103kg/m3。

据此估计喷管喷水的电动机的输出功率约为（）
A．6.5×104WB．1.2×105W
C．2.6×105WD．5.2×105W
答案：B
根据
v 2=2gℎ
可得喷泉喷水的初速度为
v 0=√2gℎ=10√10m/s
t 时间喷水的质量为
m=ρV=ρπd 24v 0t
则喷水消耗的功率大约为 P=12
mv 02t =1.2×105W
故选B 。

多选题
9、如图所示，直线A 为电源的U -I 图线，直线B 为电阻丝的U -I 图线，用该电源和电阻丝组成闭合电路，下列说法正确的是（ ）
A ．电源的电动势为3V ，内阻为0.5Ω
B ．电阻丝的电阻为2Ω
C ．电路的路端电压为2V
D ．电阻丝的电功率为9W
答案：AC
A ．由U =E −Ir 可得，图线A 纵截距等于电源的电动势，斜率的绝对值等于电源的内阻，则
E =3V
r =|ΔU ΔI
|=0.5Ω
故A正确；
BC．两图线的交点表示电阻丝的工作点，此时电路中电流为I=2A，电阻丝两端电压即路端电压，为U=2V，所以电阻丝的电阻为
R=U
I
=
2
2
Ω=1Ω
故B错误，C正确；
D．电阻丝的电功率为
P=UI=4W
故D错误。

故选AC。

10、煤炭是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。

某企业利用“煤粉加压气化制备合成气”新技术，让煤变成合成气（一氧化碳及氢气总含量≥90%），把煤“吃干榨尽”。

下列有关说法正确的是（）A．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化
B．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化
C．该技术实现了煤的清洁利用
D．该技术实现了煤的高效利用
答案：ACD
AB．煤粉加压气化制备合成气过程中既有物理变化，又有化学变化，故A正确，B错误；
CD．该技术使煤得以良好利用又环保，故CD正确。

故选ACD。

11、如图所示，开关S闭合后，竖直放置的平行板电容器C两板间有一带电微粒m处于静止，现将滑动变阻器R的滑动片P向下滑动一些（A灯与B灯均未被烧坏），待电路稳定后，与滑动片P滑动前相比，下列说法正确的是（）
A．A灯变暗，B灯变亮
B．内阻r消耗的热功率减小
C．带电微粒m将加速向下运动
D．通过滑动变阻器R的电流增大
答案：CD
A．当P向下滑动一些时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路总电阻减小，电路的总电流增大，根据闭合电路欧姆定律，路端电压为
U 路=E−I
总
r
所以，路端电压减小，灯泡B两端电压等于路端电压，所以灯泡B变暗，故A错误；
B．内阻r消耗的热功率
P=I
总
2r
I
总
增大，P增大，故B错误；
C．电容两极板电压等于路端电压，所以，电容两极板电压减小，场强减小，m将向下加速运动；故C正确；D．灯泡B变暗，流过B的电流I B减小，固定电阻R0两端电压
U R
0=(I
总
−I B)⋅R0
I 总增大，I B减小，所以U R
增大，灯泡A与滑动变阻器并联两端电压为
U
并
=U
路
−U R
U 路减小，U R
增大，所以，U并减小，流过灯泡A的电流I A减小，流过滑动变阻器的电流
I=I
总
−I B−I A
I
总
增大，I B减小，I A减小，所以，I增大，故D正确。

故选CD。

12、电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有（）
A．U1＜U2，Q1= Q2B．U1=U2，Q1= Q2
C．W1=W2，Q1＞Q2D．W1＜W2，Q1=Q2
答案：AD
电阻与电动机的电流相等，根据
Q=I2Rt
可知
Q1=Q2
电动机为非纯电阻，则
W1=Q1，W2>Q2
则
W1<W2
根据
W=UIt
可知
U1<U2
故选AD。

13、两位同学在实验室利用如图（a）所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r。

调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是
电流表A和电压表V2的测量数据。

并根据数据描绘了如图（b）所示的两条U—I直线。

根据甲乙两同学描绘
的直线，可知（）
A．甲同学是根据电压表 V1和电流表A的数据
B．甲同学是根据电压表 V2和电流表A的数据
C．乙同学是根据电压表 V1和电流表A的数据
D．乙同学是根据电压表 V2和电流表A的数据
答案：AD
从电路连接可以看出，当电流表A的读数增大时，电压表V1的读数减小，电压表V2的读数增大。

AB．由图示图线可知，甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据绘制的，故A正确，B错误；
CD．乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据绘制图象的，故C错误，D正确。

故选AD。

填空题
14、电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的___________（选填“过程”、“快慢”或“本领）的物理量，其定义为___________力做功与___________的比值；用国际单位制的基本单位表示电动势的单位应为___________（用字母符号表示）。

答案：本领非静电电荷量 V
[1]电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领。

[2][3]电源的电动势的定义为即非静电力把正电荷从负极移到正极所做的功与该电荷电量的比值，称电源的电
动势。

[4]用国际单位制的基本单位表示电动势的单位应为V 。

15、如图所示电路中，R 1=12Ω,R 2=6Ω，滑动变阻器R 3上标有“20Ω，2A ”字样，理想电压表的量程有0−3V 和0−15V 两挡，理想电流表的量程有0−0.6A 和0−3A 两挡。

闭合电键S ，将滑片P 从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2.5V 和0.3A ；继续向右移动滑片P 到另一位置，电压表指针指在满偏的13，电流表指针指在满偏的14，则此时电流表示数为___________A ，该电源的电动势为___________V 。

答案： 0.15 7.5
（1）[1]当P 向右移动时，R 3接入电路的阻值增大，电路总电阻增大，总电流减小，电源内电压减小，路端电压增大，R 1和R 2两端电压减小，R 3两端电压增大，所以电压表示数增大，电流表示数减小，则由题意可知电压表所用量程为0~15V ，电流表所用量程为0~0.6A ，所以此时电流表示数为0.15A 。

（2）[2]当电压表、电流表示数分别为2.5V 和0.3A 时，电路总电流为
I =
I 1R 1R 2
+I 1=0.9A 根据闭合电路欧姆定律有
E =I 1R 1+Ir +U 3
当电压表、电流表示数分别为5V 和0.15A 时，电路总电流为
Iʹ=
Iʹ1R 1R 2+Iʹ1=0.45A 根据闭合电路欧姆定律有
E =Iʹ1R 1+Iʹr +Uʹ3
解得
E =7.5V
16、内阻：通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫作_______。

答案：内阻
[1]内阻：通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫作内阻。

解答题
17、一根电阻丝的发热功率既可以写成P=I2R，又可以写成P=U2
R。

那么，电功率P跟R成正比还是成反比呢？
答案：见详解
由P=I2R可知，当通过电阻丝的电流I一定时，电功率P跟R成正比。

由P=U 2
R
可知，当电阻丝两端的电压一定时，电功率P跟R成反比。

18、围湖造田既可扩大耕地，增产粮食，也会破坏生态环境，给人类造成灾害，对此谈谈你的看法。

答案：见解析
围湖造田确实有一定的好处，比如围湖造田可增加耕地面积，增产粮食，这在一定程度上我国人民的吃饭问题，也有利于解决建筑行业、工业等建设开发的用地问题。

但湖水作为自然生态系统的一部分，能够调控洪水、净化水质、维持生物多样性、调整流域局部气候。

同时它还为人类提供水资源与动植物产品、支持航道运输。

人为的围湖造田会破坏生态环境，给人类造成灾害。

比如破坏植被，造成水土流失，湿地面积减少；生态环境劣变，水生动植物资源衰减等。

面对围湖造田对环境的危害，退田还湖是解决问题的根本。

我们要以实事求是，从实际出发的态度，首要解决蓄垦矛盾，例如建立适当的分洪区的围堰、安全台等，以保障人们的生命安全；同时大力发展和谐社会，解决渔农矛盾，保护天然湖泊，重建鱼米之乡，把已经干涸的湖开垦为田，增加粮食生产。