课时专练(二十五) 电能 能量守恒定律
一、单项选择题
1.关于电源电动势E，下列说法错误的是( )
A.电动势E的单位与电势、电势差的单位相同，都是伏特V
B.干电池和铅蓄电池的电动势是不同的
C.电动势E可表示为E=，可知电源内非静电力做功越多，电动势越大
D.电动势较大，表示电源内部将其他形式能转化为电能的本领越大
2.小明同学乘电动汽车出行，当汽车以90 km/h的速度匀速行驶时，在该车的行车信息显示屏上看到了如下信息，电池组输出电压400 V，电流为25 A。已知该车电机及传动系统将电能转化为机械能的效率约为80%，则此时该车( )
A.电池组输出的电功率约为8 000 W
B.牵引力的功率约为10 000 W
C.受到的阻力约为320 N
D.受到的牵引力约为400 N
3.(2023·海南卷)如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关S，待电路稳定后，电容器上电荷量为( )
A.CE B.CE
C.CE D.CE
4.电风扇正常工作时的发热功率为P1。若扇叶被卡住时，此时的发热功率为P2，假设电风扇两端电压保持不变，电风扇正常工作时的电功率P3为( )
A.P2 B.P1P2
C. D.P1+P2
5.在如图所示的电路中，已知电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P由最右端向左滑动的过程中，下列说法正确的是( )
A.电压表V1的示数先变大后变小，电流表A1的示数不变
B.电压表V1的示数先变小后变大，电流表A1的示数变小
C.电压表V2的示数先变大后变小，电流表A2的示数先变大后变小
D.电压表V2的示数先变小后变大，电流表A2的示数先变小后变大
6.在如图所示的电路中，R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，理想电流表A1的读数为I1，理想电流表A2的读数为I2，理想电压表V1的示数为U1，理想电压表V2的读数为U2。当R3的滑片向b端移动过程中，电流表A1的读数变化量大小为ΔI1，电流表A2的读数变化量大小为ΔI2，电压表V1的读数变化量大小为ΔU1，电压表V2的读数变化量大小为ΔU2，则( )
A.U1变小，不变 B.ΔU1<ΔU2，不变
C.I2变大，变小 D.I1变小，变小
二、多项选择题
7.(2023·全国乙卷)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12=3.0 V，U23=2.5 V，U34=-1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是( )
A.电源接在1、4之间，R接在1、3之间
B.电源接在1、4之间，R接在2、4之间
C.电源接在1、3之间，R接在1、4之间
D.电源接在1、3之间，R接在2、4之间
8.如图所示，a、b分别表示一个电池组和一只电阻的U-I曲线，将该电阻接在该电池组两端，以下说法正确的是( )
A.电池组的总功率为12 W
B.电阻的阻值约为0.33 Ω
C.改变外电阻的阻值时，该电池组的最大输出功率为4 W
D.将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率是6 W
9.如图所示的电路中，电源电动势E=12 V、内阻r=6 Ω，定值电阻R1= 8 Ω、R2=2 Ω，滑动变阻器R的调节范围为0~10 Ω，忽略导线的电阻。下列说法正确的是( )
A.定值电阻R2消耗的最大功率为4.5 W
B.滑片P位于正中央时定值电阻R1消耗的功率最大
C.电源的最大输出功率为6 W
D.当R=10 Ω时，电源的输出功率最大
10.如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3均为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列有关说法中正确的是( )
A.只逐渐增大R1的光照强度，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流
B.只将滑动变阻器R3的滑片P2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流
C.只将滑动变阻器R2的滑片P1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动
D.若断开开关S，带电微粒向下运动
三、非选择题
11.如图所示为电子握力计及其工作原理示意图。电源电压不变，握力显示表是由电流表改装而成，定值电阻R2起保护电路作用，其电阻值为10 Ω，不施加力时弹簧一端的滑片P在滑动变阻器R1的最上端，握力越大，滑片P向下移动得越多。已知电路中电流变化的范围为0.1~0.6 A，对应的握力测量范围为0~100 kg(握力习惯以 kg为单位，其实应该是千克力)除了R1、R2外其他电阻阻值均不计，求：
(1)滑动变阻器R1的调节范围；
(2)当R1消耗电功率最大时，对应的握力大小。
解析版：课时专练(二十五) 电能 能量守恒定律
一、单项选择题
1.关于电源电动势E，下列说法错误的是( )
A.电动势E的单位与电势、电势差的单位相同，都是伏特V
B.干电池和铅蓄电池的电动势是不同的
C.电动势E可表示为E=，可知电源内非静电力做功越多，电动势越大
D.电动势较大，表示电源内部将其他形式能转化为电能的本领越大
解析 电动势E的单位与电势、电势差的单位相同，都是伏特V， A项正确；干电池电动势是1.5 V，铅蓄电池的电动势是2 V，B项正确；电动势E可表示为E=，可知电源内非静电力从电源的负极移动1 C正电荷到电源的正极做功越多，电动势越大，C项错误；电动势较大，表示电源内部将其他形式能转化为电能的本领越大，D项正确。
答案 C
2.小明同学乘电动汽车出行，当汽车以90 km/h的速度匀速行驶时，在该车的行车信息显示屏上看到了如下信息，电池组输出电压400 V，电流为25 A。已知该车电机及传动系统将电能转化为机械能的效率约为80%，则此时该车( )
A.电池组输出的电功率约为8 000 W
B.牵引力的功率约为10 000 W
C.受到的阻力约为320 N
D.受到的牵引力约为400 N
解析 电池组输出的电功率P=UI=400×25 W=10 000 W，A项错误；牵引力的功率约为P'=80%×P=8 000 W，B项错误；汽车做匀速运动，牵引力等于阻力，即F=f，汽车的速度v=90 km/h=25 m/s，汽车受到的阻力f=F===320 N，C项正确，D项错误。
答案 C
3.(2023·海南卷)如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关S，待电路稳定后，电容器上电荷量为( )
A.CE B.CE
C.CE D.CE
解析 由电路的串并联规律可知，电阻3R两端的电压为，电阻R两端的电压为，则电容器两极板间电势差ΔU=，则Q=CΔU=，C项正确。
答案 C
4.电风扇正常工作时的发热功率为P1。若扇叶被卡住时，此时的发热功率为P2，假设电风扇两端电压保持不变，电风扇正常工作时的电功率P3为( )
A.P2 B.P1P2
C. D.P1+P2
解析 设电风扇额定电压为U，额定电流为I，内阻为r，由题意得P3=UI、P1=I2r，则当风扇被卡住时热功率为P2===，解得P3=，C项正确。
答案 C
5.在如图所示的电路中，已知电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P由最右端向左滑动的过程中，下列说法正确的是( )
A.电压表V1的示数先变大后变小，电流表A1的示数不变
B.电压表V1的示数先变小后变大，电流表A1的示数变小
C.电压表V2的示数先变大后变小，电流表A2的示数先变大后变小
D.电压表V2的示数先变小后变大，电流表A2的示数先变小后变大
解析 滑片P由滑动变阻器的右端向左端滑动的过程中，电阻R0的左半部分与R1串联然后与R0的右半部分并联，并联电阻先变大后变小，所以电路总电阻R总先变大后变小，电源电动势不变，电路电流I=，先变小后变大，电阻R2不变，电压表V2的示数U2=IR2，先变小后变大，电流I先变小后变大，即电流表A2的示数先变小后变大，根据闭合回路欧姆定律得U1=U-Ir，所以U1先变大后变小；电流I先变小后变大，电阻R2与r不变，所以电压U2r=I(R2+r)，先变小后变大，并联电压U并=U-U2r，先变大后变小，电阻R1所在支路电阻 R1支路逐渐减小，通过的电流I1增大，而I2=I-I1，所以电流表A1示数变小，D项正确。
答案 D
6.在如图所示的电路中，R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，理想电流表A1的读数为I1，理想电流表A2的读数为I2，理想电压表V1的示数为U1，理想电压表V2的读数为U2。当R3的滑片向b端移动过程中，电流表A1的读数变化量大小为ΔI1，电流表A2的读数变化量大小为ΔI2，电压表V1的读数变化量大小为ΔU1，电压表V2的读数变化量大小为ΔU2，则( )
A.U1变小，不变 B.ΔU1<ΔU2，不变
C.I2变大，变小 D.I1变小，变小
解析 当滑片向b端移动过程中，R3接入电路的阻值增大，电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律知，总电流I1减小，电压表V1的示数U1=E-I1r，U1增大。电阻R1的电压=I1R1，则减小， 由 U1=U2+得电压表V2的示数U2增大，电流表A2的示数I2=，则I2增大，又由于ΔU1=ΔU2+Δ，其中Δ为负值，ΔU1<ΔU2，由公式U1=E-I1r得=r，由公式U2=I2R2得=R2，综上所述可知A、C、D三项错误，B项正确。
答案 B
二、多项选择题
7.(2023·全国乙卷)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12=3.0 V，U23=2.5 V，U34=-1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是( )
A.电源接在1、4之间，R接在1、3之间
B.电源接在1、4之间，R接在2、4之间
C.电源接在1、3之间，R接在1、4之间
D.电源接在1、3之间，R接在2、4之间
解析 若电源接在1、4之间，无论R接在哪两接线柱之间，U12、U23、U34均大于零或均小于零，A、B两项错误；若电源接在1、3之间，且电源的正极接1，R接在1和4或2和4之间，可能实现U12>U23>0，U34<0，电路如图甲、乙所示，C、D两项正确。
答案 CD
8.如图所示，a、b分别表示一个电池组和一只电阻的U-I曲线，将该电阻接在该电池组两端，以下说法正确的是( )
A.电池组的总功率为12 W
B.电阻的阻值约为0.33 Ω
C.改变外电阻的阻值时，该电池组的最大输出功率为4 W
D.将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率是6 W
解析 根据欧姆定律，由题图可知，电阻的阻值为R== Ω≈0.33 Ω，B项正确；根据闭合电路欧姆定律，由题图可知，电池组的电动势为E=4 V，内阻为r= Ω=1 Ω，两图线的交点表示将该电阻接在该电池组两端时电路的工作状态，由题图可读出路端电压为U=1 V，电流为I=3 A，电池组的输出功率是P出=UI=3 W，电池组的总功率为P总=EI =12 W，D项错误，A项正确；当外电阻等于电池内阻时，电池组的输出功率最大，其值为Pm==4 W，C项正确。
答案 ABC
9.如图所示的电路中，电源电动势E=12 V、内阻r=6 Ω，定值电阻R1= 8 Ω、R2=2 Ω，滑动变阻器R的调节范围为0~10 Ω，忽略导线的电阻。下列说法正确的是( )
A.定值电阻R2消耗的最大功率为4.5 W
B.滑片P位于正中央时定值电阻R1消耗的功率最大
C.电源的最大输出功率为6 W
D.当R=10 Ω时，电源的输出功率最大
解析 定值电阻R2消耗的功率为P2=I2R2，当电路中的电流最大时定值电阻R2消耗的功率最大，当滑动变阻器的滑片P在最右端时电路的电阻最小，电流最大，由闭合电路欧姆定律得I== A=1.5 A，定值电阻R2消耗的最大功率为P2=I2R2=4.5 W，A项正确；定值电阻R1消耗的功率为P=，显然定值电阻R1两端的电压越大，消耗的电功率越大，由电路可知当滑片P位于最左端时，R1两端的电压最大，电功率最大，B项错误；当外电路的总电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，此时滑动变阻器与定值电阻R1并联的总电阻应为4 Ω，即R总==4 Ω，解得R=8 Ω，电源的最大输出功率为Pm==W= 6 W，C项正确，D项错误。
答案 AC
10.如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3均为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列有关说法中正确的是( )
A.只逐渐增大R1的光照强度，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流
B.只将滑动变阻器R3的滑片P2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流
C.只将滑动变阻器R2的滑片P1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动
D.若断开开关S，带电微粒向下运动
解析 只逐渐增大R1的光照强度，R1的阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，电阻R0消耗的电功率变大，滑动变阻器R2两端的电压变大，电容器两端的电压增大，电容器的带电荷量变大，电容器充电，电阻R3中有向上的电流，A项正确；电路稳定时，电容器所在支路相当于断路，只将滑动变阻器R3的滑片P2向上端移动时，对电路没有影响，B项错误；只将滑动变阻器R2的滑片P1向下端移动时，电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，由E=可知电场强度变大，带电微粒向上运动，C项错误；若断开开关S，电容器处于放电状态，电荷量变小，板间场强减小，带电微粒所受的静电力减小，带电微粒将向下运动，D项正确。
答案 AD
三、非选择题
11.如图所示为电子握力计及其工作原理示意图。电源电压不变，握力显示表是由电流表改装而成，定值电阻R2起保护电路作用，其电阻值为10 Ω，不施加力时弹簧一端的滑片P在滑动变阻器R1的最上端，握力越大，滑片P向下移动得越多。已知电路中电流变化的范围为0.1~0.6 A，对应的握力测量范围为0~100 kg(握力习惯以 kg为单位，其实应该是千克力)除了R1、R2外其他电阻阻值均不计，求：
(1)滑动变阻器R1的调节范围；
(2)当R1消耗电功率最大时，对应的握力大小。
解析 (1)不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端，此时有U=ImaxR2，
握力最大时，滑动变阻器R1全部接入电路，则有
U=Imin(R1+R2)，
得R1=50 Ω，
即滑动变阻器R1的调节范围为0~50 Ω。
(2)R1消耗的电功率为
P1=()2R1，
得P1=，
当R10=R2=10 Ω时，消耗电功率最大，因电阻阻值与长度成正比，握力大小与弹簧压缩量成正比，故有=，
代入数据计算得此时对应的握力大小为20 kg。
答案 (1)0~50 Ω (2)20 kg
