2025年高考物理压轴训练卷12（含解析）

2025年高考物理压轴训练12
一．选择题（共10小题）
1．（2024 盐城一模）如图为探究外电压、内电压和电动势关系的实验装置。这种电池的正负极板（分别为、为二氧化铅及铅，电解液为稀硫酸，关于这一实验装置分析，下列说法正确的是　　
A．电压表正极与相连
B．电压表的测量值大于电路的外电压
C．电压表的测量值不会大于电压表的测量值
D．电压表和测得的示数之和接近于一定值
2．（2024 河北模拟）某一规格小灯泡的伏安特性曲线如图所示，现将它直接接在电源电动势，内阻的电源上，小灯泡的实际功率约为　　
A． B． C． D．
3．（2024 镇海区校级模拟）半导体薄膜压敏传感器所受压力越大其电阻越小，利用这一特性设计成苹果大小自动分拣装置如图所示，装置可选出单果质量大于一定标准的苹果。为固定转动轴，苹果通过托盘秤时作用在杠杆上从而使压敏传感器受到压力，为可变电阻。当放大电路的输入电压大于某一个值时，电磁铁工作将衔铁吸下并保持此状态一小段时间，苹果进入通道2，否则苹果将进入通道1。下列说法正确的是　　
A．选出的质量大的苹果将进入通道1
B．若将的电阻调大，将挑选出质量更大的苹果
C．若电源内阻变大，将挑选出质量更大的苹果
D．若电源电动势变大，将挑选出质量更大的苹果
4．（2024 如皋市模拟）硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线是该电池在某光照强度下路端电压和电流的关系图像（电池内阻不是常数），图线是某电阻的图像。当它们组成闭合回路时，硅光电池的效率为　　
A． B． C． D．
5．（2024 淄博一模）阿秒光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，如同高速快门相机，可用以研究原子内部电子高速运动的过程。已知，电子所带电荷量为，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动的等效电流约为。目前阿秒光脉冲的最短时间为，电子绕氢原子核一周的时间约为该光脉冲时间的　　
A．2.8倍 B．3.7倍 C．4.2倍 D．5.5倍
6．（2024 浙江二模）华为在2023年10月发布了一款据称可实现“一秒一公里”的全液冷超级充电桩，其最大输出电流为，充电电压范围为至，并且该充电桩能根据很多电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率。某天，小振开着自己的某款电动汽车来这种充电站体验，其车总质量为，所用电池组规格为“，”（内阻不能忽略），车上显示屏显示此次充电电量由充到用时10分钟，本次充电共消费60元（充电桩计费规则为每度电2元）。经他几天实测，显示屏电量由下降到共行驶了120公里，已知他的车行驶时的阻力为车重的0.02倍，则　　
A．充电桩上标识的“”表示给各车充电时的平均功率
B．小振本次充电的平均功率约为
C．小振本次充电的充电效率约为
D．小振汽车电机将电能转化为机械能的效率约为
7．（2024 广东三模）在如图甲所示的电路中，定值电阻。、，电容器的电容，电源路端电压随总电流的变化关系如图乙所示。现闭合开关，则电路稳定后　　
A．电源的内阻为
B．电源的效率为
C．电容器所带电荷量为
D．若增大电容器两极板间的距离，电容器内部的场强不变
8．（2024 漳州三模）如图所示的电路中，电源电动势为，内阻为，开关闭合，电路稳定后，灯泡正常发光，然后向左移动滑动变阻器的滑片，在此过程中　　
A．灯泡逐渐变暗
B．电源的路端电压逐渐减小
C．电容器所带的电荷量逐渐减小
D．定值电阻两端的电压始终为零
9．（2024 浙江二模）如图为某国产新能源汽车铭牌，该车驱动电机的额定功率为（输出功率），充电器的充电效率为，从零电量充到额定容量的，正常充电需要，超快充状态下仅需。下列说法正确的是　　
A．驱动电机正常工作时的电流约为
B．超快充时的电功率为正常充电时电功率的18倍
C．从零电量充的电需要消耗约的电能
D．汽车在水平面加速过程中，若实际功率保持不变，则加速度增大
10．（2024 盐都区校级三模）图甲所示电路中，电源电压恒定，为定值电阻，为热敏电阻。开关闭合，当的温度发生改变时，两端电压随温度变化的关系图象如图乙所示，功率为，的功率为，电路总功率为。则、、随温度变化的关系图象可能正确的是　　
A． B．
C． D．
二．多选题（共5小题）
11．（2024 新郑市校级一模）小红将量程为的电流表（表盘刻度共有30个小格），按照图示电路改装成较大量程的电流表乙，其中和阻值相等，都等于改装前电流表内阻的。下列说法正确的是　　
A．将1、2接入电路时，电流表乙每一小格表示
B．将1、2接入电路时，电流表乙每一小格表示
C．将1、3接入电路时，电流表乙每一小格表示
D．将1、3接入电路时，电流表乙每一小格表示
12．（2024 青羊区校级模拟）直流电动机在生产生活中有着广泛的应用。同学们为了研究直流电动机的机械效率（有用功率与总功率的百分比）问题，设计了如图甲所示的电路，一内阻为直流电动机和规格为“，”的指示电灯并联之后接在电动势为，内阻的直流电源上。闭合开关，电动机和指示灯均正常工作，在提升物体过程中，如图乙所示。则下列说法正确的是　　
A．流过电动机的电流为
B．该电源的效率为
C．电动机的输出功率为
D．用该电动机可将重为的物体以的速度匀速提升，则电动机工作的机械效率为
13．（2024 湖北一模）如图所示，一平行板电容器与滑动变阻器并联接入电路，上极板附近接有一个二极管（单向导电），电容器的极板水平。现有两个粒子源，分别置于电容器的上、下极板附近的左右两端（到极板的距离相等），上极板右边附近的粒子源水平发射初速度为的正电粒子，下极板左边附近的粒子源水平发射初速度为的负电粒子，粒子、所带电荷量大小分别为、质量分别为、。粒子、同时入射，随后在电容器两极板间相遇，忽略、间的相互作用和重力，、打到极板上被吸收，不计、对极板的影响。下列说法正确的是　　
A．若是粒子，是氯离子，氛的原子序数为，则、是在电容器两极板间的上半区域相遇
B．其它条件不变，改变、的初速度大小，只要保证两初速度的和不变，、一定会相遇
C．其它条件不变，向下调节滑动变阻器滑片，则、相遇的位置不变
D．其它条件不变，两粒子源位置不变，将下极板下移，则、不相遇
14．（2024 和平区校级二模）如图所示，电源电动势为，内阻为电路中的、均为总阻值一定的滑动变阻器，为定值电阻，为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小），当开关闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。有关下列说法中正确的是　　
A．只逐渐增大的光照强度，电阻消耗的电功率变大，电阻中有向上的电流
B．只将滑动变阻器的滑动端向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻中有向上的电流
C．只将滑动变阻器的滑动端向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动
D．若断开开关，带电微粒向下运动
15．（2024 天心区校级模拟）风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为，空气密度为，风场风速为，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是　　
A．该风力发电机的输出电功率与风速成正比
B．单位时间流过面积的流动空气动能为
C．若每天平均有的风能资源，则每天发电量为
D．若风场每年有5000 风速在范围内，则该发电机年发电量至少为
三．填空题（共5小题）
16．（2024 松江区校级三模）给如图所示的莱顿瓶甲充电，当两金属球之间的电压达到一定值时，金属球、间开始放电，出现电火花。该实验能够证明 　　的存在。移动莱顿瓶乙的矩形线框中可移动的带有氖管的金属棒到 　　时，氖管发光最亮。
17．（2022秋 黄浦区期末）我国民航总局关于民航旅客携带“充电宝”乘机规定和小兰同学的移动电源的铭牌分别如图（a）、（b）所示，可判断此“充电宝”在输入过程中的最大功率为 　　，小兰 　　（选填“能”或“不能” 将它随身携带乘机。
18．（2022 宝山区二模）如图甲所示，电源电动势为、内阻为的电源与阻值为的定值电阻、滑动变阻器、电键组成闭合回路。已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效电阻的关系如图乙所示。则定值电阻消耗的最大功率　　；由图乙可知，　　。
19．（2022 徐汇区三模）如图电路中，电源内阻不计。定值电阻与滑动变阻器最大阻值之间满足。闭合电键，当滑动变阻器的滑动触头从最高端向下滑动的过程中，电流表的示数 　　，电流表的示数是 　　。
20．（2022 杨浦区模拟）智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度变大时屏幕变亮，反之变暗。图中电路元件、中一个为定值电阻，另一个为光敏电阻（其有“阻值随光照强度的减小而增大”这一特性）。该电路可实现“有光照射光敏电阻时小灯泡变亮，反之变暗”这一功能。分析可得：光敏电阻应为 　　（选填“”或“” ，理由是：　　。
四．解答题（共5小题）
21．（2024 如皋市二模）如图所示，为电解槽，为电炉，当、闭合、断开时，电流表示数；当、闭合、断开时，电流表示数。已知电源电动势，电源内阻，电解槽内阻，求：
（1）电炉的电阻；
（2）当、闭合、断开时，电能转化为化学能的功率。
22．（2024 海淀区校级模拟）为了描述导体内电流的分布情况，人们定义了“电流密度”矢量。某点处的电流密度，大小为垂直于该点处电流方向上单位面积内的电流大小，方向为该点处的电流方向。
（1）如图1所示，圆柱形长直均匀金属导体的横截面积为，将其左、右截面接入直流电路，稳定后内部有大小为且分布均匀的电流。求导体内的电流密度大小。
（2）如图2所示，有一无限大的均匀导体区域，在其点处埋有一球形电极，大小不计，大小为的电流通过电极进入导体内，在各个方向上均匀分散并流向无穷远处。
求导体内到电极距离为的点处的电流密度的大小；
欧姆定律的微观形式可表示为，即导体内某点处的电场强度与该处的电流密度方向相同，其大小亦成正比，比例系数为导体的电阻率。球形电极产生的电场类似于点电荷产生的电场。类比点电荷产生的电场，完成以下表格。
电荷在真空中产生的电场 （已知真空静电常数 电流在导体中产生的电场 （已知导体电阻率
电场强度大小 　　
电势（以无穷远处为零点） 　　
（3）如图3所示，若在球形电极通入电流的同时，从球形电极将电流导出，导体中将产生类似图4的电场。若导体电阻率为，球形电极半径均为，两球形电极球心间距，结合前两问中学到的知识，完成以下问题：
当通入电流为时，求两球形电极之间的电势差；
若电流由不计内阻的电源提供，并可通过滑动变阻器调节电流的大小，求滑动变阻器的阻值多大时，其消耗功率最大。
23．（2024 全国）风能为再生能源，可作为净零碳排的绿色能源。风力发电机（简称：风机）利用风力带动风机叶片旋转，将风的动能经发电机组转换成电能，其功率与单位时间内空气流向风机的气流动能成正比。
（1）空气以速度垂直流向风机叶片，叶片旋转所形成的假想圆形平面其面积为，如图。
（a）在时间△内，密度为的空气流向风机的质量为何？（以试题中所定义的参数符号表示）
（b）风机的功率与风速三次方成正比，说明其原因为何？
（2）风机所标示的“额定功率”通常为风速时运转的功率。近五年来台湾平均每发100度电的二氧化碳排放量约为。以一座额定功率为的风机来发电，若全年中有的时间风速皆为，另外的时间风速皆为，则下列叙述哪些正确？年有8760小时；1度电（多选） 　　。
（A）当风速为时，该风机功率为风速额定功率时的
（B）当风速为时，该风机功率为风速额定功率时的
（C）若该风机全年以额定功率发电，则1年发电量为70080度
（D）该风机1年实际发电量为19710度
（E）在相同发电量下，该风机1年实际发电比台湾近五年平均发电，约可减少的二氧化碳排放量
24．（2024 海南）虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器与电热器并联。电路中的处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻在之间不稳定变化，可等效为电阻，已知两端电压，与的电阻，求：
（1）间电阻的变化范围；
（2）当，电热器消耗的功率（保留3位有效数字）。
25．（2024 通州区一模）对于同一个物理问题，经常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，加深理解。给定一段粗细均匀的导体，横截面积为、长为．单位体积内有个自由电子，每个电子的电荷量为。该导体两端加某一电压时，自由电子定向移动的平均速率为。
（1）求导体中的电流；
（2）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。电子与金属离子碰撞的平均结果表现为导体给电子以连续的阻力，这是导体形成电阻的原因。设阻力的大小与电子定向移动速率成正比，即，是阻力系数。请推导导体的电阻率。
（3）自由电子与金属离子发生碰撞，会使金属离子的热运动更加剧烈，电子将能量转移给金属离子，从而使金属导体发热。某段时间内，将导体中所有自由电子因与正离子碰撞而损失的动能之和设为△，将这段时间内导体产生的焦耳热设为，请证明：△。
2025年高考物理压轴训练12
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．（2024 盐城一模）如图为探究外电压、内电压和电动势关系的实验装置。这种电池的正负极板（分别为、为二氧化铅及铅，电解液为稀硫酸，关于这一实验装置分析，下列说法正确的是　　
A．电压表正极与相连
B．电压表的测量值大于电路的外电压
C．电压表的测量值不会大于电压表的测量值
D．电压表和测得的示数之和接近于一定值
【答案】
【解答】为电源内部，在电源内部，电流从流向，那么电压表正极与相连，故错误；
电压表 的测量值是滑动变阻器两端的电压，理论情况下是电路的外电压，所以应该相等，故错误；
电压表测量的电路的内电压，若电源内部的电阻大于滑动变阻器的电阻，那么电压表的测量值大于电压表的测量值，故错误；
电压表和测量值之和接近于电源的电动势，接近一定值，故正确；
故选：。
2．（2024 河北模拟）某一规格小灯泡的伏安特性曲线如图所示，现将它直接接在电源电动势，内阻的电源上，小灯泡的实际功率约为　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】已知电源电动势，内阻，则电源的短路电流为
在小灯泡的伏安特性曲线图像中作出电源的伏安特性曲线，如图所示。
小灯泡的伏安特性曲线与电源伏安特性曲线的交点表示将小灯泡接入该电源时小灯泡两端的电压和流过小灯泡的电流，根据图像可读出小灯泡的电压与电流分别为
，
故小灯泡的实际功率为
，故错误，正确。
故选：。
3．（2024 镇海区校级模拟）半导体薄膜压敏传感器所受压力越大其电阻越小，利用这一特性设计成苹果大小自动分拣装置如图所示，装置可选出单果质量大于一定标准的苹果。为固定转动轴，苹果通过托盘秤时作用在杠杆上从而使压敏传感器受到压力，为可变电阻。当放大电路的输入电压大于某一个值时，电磁铁工作将衔铁吸下并保持此状态一小段时间，苹果进入通道2，否则苹果将进入通道1。下列说法正确的是　　
A．选出的质量大的苹果将进入通道1
B．若将的电阻调大，将挑选出质量更大的苹果
C．若电源内阻变大，将挑选出质量更大的苹果
D．若电源电动势变大，将挑选出质量更大的苹果
【答案】
【解答】、质量大的苹果对压敏传感器的压力大，压敏传感器的阻值小，电路中的电流大，则电阻的电压大，即放大电路的输入电压大于某一个值，电磁铁工作将衔铁吸下，苹果将进入通道2，故错误；
．将的电阻调大，则电阻的电压变大，则质量较小的苹果更容易使放大电路的输入电压大于某一个值，从而进入通道2，即将挑选出质量更小的苹果，故错误；
．电源内阻变大，则电阻的电压变小，要达到某一临界值，则需要减小压敏传感器的阻值，增大电路中的电流，从而使电阻的电压达到临界值，则需要增大对压敏传感器的压力，即将挑选出质量更大的苹果，故正确；
．电源电动势变大，则电阻的电压变大，则质量较小的苹果更容易放大电路的输入电压，大于某一个值，从而进入通道2，即将挑选出质量更小的苹果，故错误；
故选：。
4．（2024 如皋市模拟）硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线是该电池在某光照强度下路端电压和电流的关系图像（电池内阻不是常数），图线是某电阻的图像。当它们组成闭合回路时，硅光电池的效率为　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】根据闭合电路欧姆定律：，由图像可得当时，，即电源电动势为，
根据两图线交点，即为该电阻连入时的电路参数，可知该电阻连入时，电阻的两端电压为，也就是路端电压为，
硅光电池的效率为：，故错误，正确。
故选：。
5．（2024 淄博一模）阿秒光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，如同高速快门相机，可用以研究原子内部电子高速运动的过程。已知，电子所带电荷量为，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动的等效电流约为。目前阿秒光脉冲的最短时间为，电子绕氢原子核一周的时间约为该光脉冲时间的　　
A．2.8倍 B．3.7倍 C．4.2倍 D．5.5倍
【答案】
【解答】设电子绕核运动一周的时间为，根据环形电流定义式，
得到电子绕氢原子核运动一周的时间为
则有
故正确，错误。
故选：。
6．（2024 浙江二模）华为在2023年10月发布了一款据称可实现“一秒一公里”的全液冷超级充电桩，其最大输出电流为，充电电压范围为至，并且该充电桩能根据很多电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率。某天，小振开着自己的某款电动汽车来这种充电站体验，其车总质量为，所用电池组规格为“，”（内阻不能忽略），车上显示屏显示此次充电电量由充到用时10分钟，本次充电共消费60元（充电桩计费规则为每度电2元）。经他几天实测，显示屏电量由下降到共行驶了120公里，已知他的车行驶时的阻力为车重的0.02倍，则　　
A．充电桩上标识的“”表示给各车充电时的平均功率
B．小振本次充电的平均功率约为
C．小振本次充电的充电效率约为
D．小振汽车电机将电能转化为机械能的效率约为
【答案】
【解答】．根据最大充电电流与最大充电电压可知最大功率。指的是最大充电功率，由于“充电桩能根据很多电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率”，所以充电桩的平均充电功率必定小于最大功率，故错误；
．由电池容量是“，”可知，将电量由充至时，电池所储存的电能：
充电的时间
本次充电时的平均功率约为，故错误；
．本次充电共消费60元，则充电效率约为，故正确；
．电动车的牵引力
机械效率约为，故错误。
故选：。
7．（2024 广东三模）在如图甲所示的电路中，定值电阻。、，电容器的电容，电源路端电压随总电流的变化关系如图乙所示。现闭合开关，则电路稳定后　　
A．电源的内阻为
B．电源的效率为
C．电容器所带电荷量为
D．若增大电容器两极板间的距离，电容器内部的场强不变
【答案】
【解答】、由闭合电路欧姆定律有，由图乙可得：，，故错误；
、闭合开关，电路中的电流为
路端电压为
电源的效率为，故错误；
、电容器与并联，电压相等，则其电压为，电容器所带电荷量为，故正确；
、电容器并联在两端，则其电压不变，若增大电容器两极板间的距离，电容器内部的场强为，可知场强变小，故错误。
故选：。
8．（2024 漳州三模）如图所示的电路中，电源电动势为，内阻为，开关闭合，电路稳定后，灯泡正常发光，然后向左移动滑动变阻器的滑片，在此过程中　　
A．灯泡逐渐变暗
B．电源的路端电压逐渐减小
C．电容器所带的电荷量逐渐减小
D．定值电阻两端的电压始终为零
【答案】
【解答】、滑片向左滑动，变阻器接入电路的电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律可知电路中的电流变小，所以灯泡变暗，故正确；
、根据闭合电路欧姆定律可可知电源的路端电压逐渐变大，故错误；
、电容器两端电压等于电源的路端电压，根据可知电容器所带电荷量逐渐变多，故错误；
、在滑片的移动过程，就是电容器两端电压的增大过程，也是给电容器的充电过程，所以有充电电流存在，所以在给电容器充电的过程中，定值电阻两端的电压不为零，故错误。
故选：。
9．（2024 浙江二模）如图为某国产新能源汽车铭牌，该车驱动电机的额定功率为（输出功率），充电器的充电效率为，从零电量充到额定容量的，正常充电需要，超快充状态下仅需。下列说法正确的是　　
A．驱动电机正常工作时的电流约为
B．超快充时的电功率为正常充电时电功率的18倍
C．从零电量充的电需要消耗约的电能
D．汽车在水平面加速过程中，若实际功率保持不变，则加速度增大
【答案】
【解答】．驱动电机正常工作时线圈内阻会产生热量，驱动电机正常工作时的总功率不清楚，故无法计算驱动电机正常工作时的电流，故错误；
．从零电量充到额定容量的，正常充电需要，超快充状态下仅需，根据平均功率公式
可知超快充时的电功率为正常充电时电功率的20倍，故错误；
．从零电量充的电需要消耗约的电能为
故正确；
．根据瞬时功率公式可得汽车牵引力为
可知汽车在水平面加速过程中，若实际功率保持不变，汽车牵引力减小，根据牛顿第二定律
可知加速度减小，故错误。
故选：。
10．（2024 盐都区校级三模）图甲所示电路中，电源电压恒定，为定值电阻，为热敏电阻。开关闭合，当的温度发生改变时，两端电压随温度变化的关系图象如图乙所示，功率为，的功率为，电路总功率为。则、、随温度变化的关系图象可能正确的是　　
A． B．
C． D．
【答案】
【解答】．图甲中，定值电阻和电阻串联，电压表测两端的电压，由乙图可设
根据串联电路电压规律可知，定值电阻两端的电压
功率为
定值电阻的功率与温度之间的关系是二次函数关系，故错误；
．根据串联电路电流规律可知电路中的电流
的功率为
的功率与温度之间的关系是二次函数关系，故错误；
．电源的电压不变，电路总功率为
所以图线应是一条斜向下的直线，故正确。
故选：。
二．多选题（共5小题）
11．（2024 新郑市校级一模）小红将量程为的电流表（表盘刻度共有30个小格），按照图示电路改装成较大量程的电流表乙，其中和阻值相等，都等于改装前电流表内阻的。下列说法正确的是　　
A．将1、2接入电路时，电流表乙每一小格表示
B．将1、2接入电路时，电流表乙每一小格表示
C．将1、3接入电路时，电流表乙每一小格表示
D．将1、3接入电路时，电流表乙每一小格表示
【答案】
【解答】．设改装前电流表内阻为，则
将1、2接入电路时，电流表量程为
因为表盘刻度共有30个小格，所以每一小格表示，故正确，错误；
．将1、3接入电路时，电流表量程为
因为表盘刻度共有30个小格，所以每一小格表示，故错误，正确。
故选：。
12．（2024 青羊区校级模拟）直流电动机在生产生活中有着广泛的应用。同学们为了研究直流电动机的机械效率（有用功率与总功率的百分比）问题，设计了如图甲所示的电路，一内阻为直流电动机和规格为“，”的指示电灯并联之后接在电动势为，内阻的直流电源上。闭合开关，电动机和指示灯均正常工作，在提升物体过程中，如图乙所示。则下列说法正确的是　　
A．流过电动机的电流为
B．该电源的效率为
C．电动机的输出功率为
D．用该电动机可将重为的物体以的速度匀速提升，则电动机工作的机械效率为
【答案】
【解答】．根据题意，指示灯正常工作时，流过指示灯的电流为，由公式可得：
其中，
代入数据得：
设干路电流为，由闭合回路欧姆定律得：
解得：
则流过电动机的电流为：
故正确；
该电源的效率为：
代入数据得：
故错误；
．电动机的输出功率为：
其中
代入数据得：
故错误；
．用该电动机可将重为的物体以的速度匀速提升，绳子的拉力和物体的重力相等，根据能量转化和守恒定律得，电动机的有用功率为
其中，
代入数据得：
则电动机工作的机械效率为：
代入数据得：
故正确。
故选：。
13．（2024 湖北一模）如图所示，一平行板电容器与滑动变阻器并联接入电路，上极板附近接有一个二极管（单向导电），电容器的极板水平。现有两个粒子源，分别置于电容器的上、下极板附近的左右两端（到极板的距离相等），上极板右边附近的粒子源水平发射初速度为的正电粒子，下极板左边附近的粒子源水平发射初速度为的负电粒子，粒子、所带电荷量大小分别为、质量分别为、。粒子、同时入射，随后在电容器两极板间相遇，忽略、间的相互作用和重力，、打到极板上被吸收，不计、对极板的影响。下列说法正确的是　　
A．若是粒子，是氯离子，氛的原子序数为，则、是在电容器两极板间的上半区域相遇
B．其它条件不变，改变、的初速度大小，只要保证两初速度的和不变，、一定会相遇
C．其它条件不变，向下调节滑动变阻器滑片，则、相遇的位置不变
D．其它条件不变，两粒子源位置不变，将下极板下移，则、不相遇
【答案】
【解答】设粒子、同时入射后经过时间相遇，极板电场强度为。粒子在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动规律可得，粒子垂直于极板方向的位移大小为：
是粒子，设其比荷为，是氯离子，设其比荷为，则有：，可得：，则、是在电容器两极板间的下半区域相遇，故错误；
设极板长度为，改变前粒子、同时入射，随后在电容器两极板间相遇，在水平方向上有：
由此可知只改变、的初速度大小，只要保证两初速度的和不变，即初速度的和总是等于，则粒子、同时入射后经过时间后一定会相遇，故正确；
其它条件不变，向下调节滑动变阻器滑片，滑动变阻器接入电路的电阻值减小，滑动变阻器两端的电压减小，以致于电容器两端电压大于了滑动变阻器两端的电压，电容器上极板带正电，因二极管具有单向导电性，故电容器不能放电，则电容器的带电量不变，极板电压不变，电场强度不变，则粒子、的运动情况不变，相遇的位置不变，故正确；
只将下极板下移，极板间距增大，由电容的决定式：，可知电容减小，由电容的定义式：，可知电容器应该放电，但二极管具有单向导电性，使得电容器不能放电，电容器的带电量不变，根据：，其内部电场强度不变，所以、相遇位置不发生变化，故错误。
故选：。
14．（2024 和平区校级二模）如图所示，电源电动势为，内阻为电路中的、均为总阻值一定的滑动变阻器，为定值电阻，为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小），当开关闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。有关下列说法中正确的是　　
A．只逐渐增大的光照强度，电阻消耗的电功率变大，电阻中有向上的电流
B．只将滑动变阻器的滑动端向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻中有向上的电流
C．只将滑动变阻器的滑动端向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动
D．若断开开关，带电微粒向下运动
【答案】
【解答】、只逐渐增大的光照强度，的阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，根据，可知电阻消耗的电功率变大；电流增大，滑动变阻器电压也变大，则电容器两端的电压增大，电容器所带的电荷量变大，故电容器处于充电状态，因电容器下极板与电源的正极连接，故电阻中有向上的电流，故正确；
、电路稳定时，电容所在支路视为断路，只将滑动变阻器的滑动端向上端移动时，对电路的总电阻没有影响，故错误；
、只将滑动变阻器的滑动端向下端移动时，电路中的总电阻不变，故总电流不变，所以电压表的示数不变，由于电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，由可知微粒所受电场力变大，而重力不变，故带电微粒向上运动，故错误；
、若断开电键，电容器处于放电状态，电荷量变小，板间场强减小，带电微粒所受的电场力减小，最后电容器两端电压为零，电场强度为零，而重力不变，故带电微粒将向下运动，故正确。
故选：。
15．（2024 天心区校级模拟）风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为，空气密度为，风场风速为，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是　　
A．该风力发电机的输出电功率与风速成正比
B．单位时间流过面积的流动空气动能为
C．若每天平均有的风能资源，则每天发电量为
D．若风场每年有5000 风速在范围内，则该发电机年发电量至少为
【答案】
【解答】、单位时间内流过面积的流动空气体积：
单位时间流过面积的流动空气质量：
单位时间流过面积的流动空气动能：
设转化效率为，转化成的电能为：
该风力发电机的输出电功率，则该风力发电机的输出电功率与风速的三次方成正比，故错误，正确；
、由于风力发电存在转化效率，若每天平均有的风能资源，则每天发电量约为，故错误；
、若风场每年有风速在的风能资源，当风速取最小值时，该发电机年发电量具有最小值，根据题意，风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变，可知风速为时，输出电功率为
则该发电机年发电量：，故正确；
故选：。
三．填空题（共5小题）
16．（2024 松江区校级三模）给如图所示的莱顿瓶甲充电，当两金属球之间的电压达到一定值时，金属球、间开始放电，出现电火花。该实验能够证明 　电磁波　的存在。移动莱顿瓶乙的矩形线框中可移动的带有氖管的金属棒到 　　时，氖管发光最亮。
【答案】电磁波，和的金属滑动杆位置相同。
【解答】由麦克斯韦电磁场理论可知，接通感应圈电源，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生电场，并由近向远传播形成电磁波；当和的金属滑动杆位置相同时，两电路中的电流相同，即两电路中电流的频率相同，电路中可接收电路中的能量，可观察到氛灯发光，实验表明，尽管和两电路之间没有导线相连，但的能量可由通过电磁波传播到。
故答案为：电磁波，和的金属滑动杆位置相同。
17．（2022秋 黄浦区期末）我国民航总局关于民航旅客携带“充电宝”乘机规定和小兰同学的移动电源的铭牌分别如图（a）、（b）所示，可判断此“充电宝”在输入过程中的最大功率为 　12　，小兰 　　（选填“能”或“不能” 将它随身携带乘机。
【答案】12；能。
【解答】由图（b）可看出此“充电宝”在输入过程中的电压为，最大电流为，则在输入过程中的最大功率为
“充电宝”充满电后，移动电源的电能为
则小兰能将它随身携带乘机。
故答案为：12；能。
18．（2022 宝山区二模）如图甲所示，电源电动势为、内阻为的电源与阻值为的定值电阻、滑动变阻器、电键组成闭合回路。已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效电阻的关系如图乙所示。则定值电阻消耗的最大功率　6　；由图乙可知，　　。
【答案】6，20
【解答】将定值电阻看作电源的内阻，由图乙可知，当滑动变阻器的电阻时，即，滑动变阻器消耗的电功率最大，最大功率有
代入数据解得：
当电路中的电流最大时，定值电阻消耗的功率最大，此时，最大功率为
代入数据解得：
由图乙可知，当滑动变阻器的阻值为与阻值为时消耗的功率相等，则有
代入数据解得：
故答案为：6，20
19．（2022 徐汇区三模）如图电路中，电源内阻不计。定值电阻与滑动变阻器最大阻值之间满足。闭合电键，当滑动变阻器的滑动触头从最高端向下滑动的过程中，电流表的示数 　减小　，电流表的示数是 　　。
【答案】减小；先减小后增大
【解答】①、由电路图可知，滑动变阻器下部分（设电阻为与并联（设并联部分电阻为后再与滑动变阻器上部分（设电阻为串联；在滑动触头从最高端向下滑动的过程中，减小，减小，增加，由串联分压的原理可知并联部分的电压减小，即两端的电压减小，由欧姆定律可知，流过的电流即电流表的示数减小；
②、设电源电动势为，电流表的示数为，电流表的示数为，
由闭合电路的欧姆定律可知干路电流为：，其中：
根据并联分流原理可得：，
联立解得：
又有：
可得：，且有：
令表达式的分母为：，可见随着由减小到零，值先增大后减小，则电流表的示数先减小后增大，当时，值最大，最小。
故答案为：减小；先减小后增大
20．（2022 杨浦区模拟）智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度变大时屏幕变亮，反之变暗。图中电路元件、中一个为定值电阻，另一个为光敏电阻（其有“阻值随光照强度的减小而增大”这一特性）。该电路可实现“有光照射光敏电阻时小灯泡变亮，反之变暗”这一功能。分析可得：光敏电阻应为 　　（选填“”或“” ，理由是：　　。
【答案】，光照射时，阻值减小，则电路总电阻减小，总电流增大，电源的路端电压减小，两端电压减小，流过的电流减小，流过和小灯泡的电流增大，小灯泡的实际功率变大，小灯泡变亮。
【解答】若是光敏电阻，光照射时，阻值减小，则电路总电阻减小，总电流增大，电源的路端电压减小，两端电压减小，流过的电流减小，流过和小灯泡的电流增大，小灯泡的实际功率变大，小灯泡变亮，符合要求；若是光敏电阻，光照射时，阻值减小，则电路总电阻减小，总电流增大，电源的路端电压减小，流过和小灯泡的电流减小，小灯泡的实际功率变小，小灯泡变暗，不符合要求。
故答案为：，光照射时，阻值减小，则电路总电阻减小，总电流增大，电源的路端电压减小，两端电压减小，流过的电流减小，流过和小灯泡的电流增大，小灯泡的实际功率变大，小灯泡变亮。
四．解答题（共5小题）
21．（2024 如皋市二模）如图所示，为电解槽，为电炉，当、闭合、断开时，电流表示数；当、闭合、断开时，电流表示数。已知电源电动势，电源内阻，电解槽内阻，求：
（1）电炉的电阻；
（2）当、闭合、断开时，电能转化为化学能的功率。
【答案】（1）电炉的电阻为；
（2）当、闭合、断开时，电能转化为化学能的功率为。
【解答】（1）根据闭合电路欧姆定律得：，代入数据解得：
（2）电源的总功率
整个回路的热功率为
根据能量守恒定律可得电解槽中电能转化为化学能的功率为
代入数据解得：
答：（1）电炉的电阻为；
（2）当、闭合、断开时，电能转化为化学能的功率为。
22．（2024 海淀区校级模拟）为了描述导体内电流的分布情况，人们定义了“电流密度”矢量。某点处的电流密度，大小为垂直于该点处电流方向上单位面积内的电流大小，方向为该点处的电流方向。
（1）如图1所示，圆柱形长直均匀金属导体的横截面积为，将其左、右截面接入直流电路，稳定后内部有大小为且分布均匀的电流。求导体内的电流密度大小。
（2）如图2所示，有一无限大的均匀导体区域，在其点处埋有一球形电极，大小不计，大小为的电流通过电极进入导体内，在各个方向上均匀分散并流向无穷远处。
求导体内到电极距离为的点处的电流密度的大小；
欧姆定律的微观形式可表示为，即导体内某点处的电场强度与该处的电流密度方向相同，其大小亦成正比，比例系数为导体的电阻率。球形电极产生的电场类似于点电荷产生的电场。类比点电荷产生的电场，完成以下表格。
电荷在真空中产生的电场 （已知真空静电常数 电流在导体中产生的电场 （已知导体电阻率
电场强度大小 　　
电势（以无穷远处为零点） 　　
（3）如图3所示，若在球形电极通入电流的同时，从球形电极将电流导出，导体中将产生类似图4的电场。若导体电阻率为，球形电极半径均为，两球形电极球心间距，结合前两问中学到的知识，完成以下问题：
当通入电流为时，求两球形电极之间的电势差；
若电流由不计内阻的电源提供，并可通过滑动变阻器调节电流的大小，求滑动变阻器的阻值多大时，其消耗功率最大。
【答案】（1）导体内的电流密度大小为。
（2）导体内到电极距离为的点处的电流密度的大小为；
；
（3）当通入电流为时，两球形电极之间的电势差为；
滑动变阻器的阻值为时，其消耗功率最大。
【解答】（1）根据题意可得电流密度大小为
（2）电流均匀分布在以电极为球心、为半径的半球面上，则
类比点电荷产生的电场，电流在导体中产生的电场强度大小为
类比点电荷产生的电场，电流导体中产生的电势为
（3）两球形电极之间的电势差
由于，则
当滑动变阻器的阻值等于球形电极、间的电阻时，滑动变阻器消耗功率最大，此时滑动变阻器的阻值为
答：（1）导体内的电流密度大小为。
（2）导体内到电极距离为的点处的电流密度的大小为；
；
（3）当通入电流为时，两球形电极之间的电势差为；
滑动变阻器的阻值为时，其消耗功率最大。
23．（2024 全国）风能为再生能源，可作为净零碳排的绿色能源。风力发电机（简称：风机）利用风力带动风机叶片旋转，将风的动能经发电机组转换成电能，其功率与单位时间内空气流向风机的气流动能成正比。
（1）空气以速度垂直流向风机叶片，叶片旋转所形成的假想圆形平面其面积为，如图。
（a）在时间△内，密度为的空气流向风机的质量为何？（以试题中所定义的参数符号表示）
（b）风机的功率与风速三次方成正比，说明其原因为何？
（2）风机所标示的“额定功率”通常为风速时运转的功率。近五年来台湾平均每发100度电的二氧化碳排放量约为。以一座额定功率为的风机来发电，若全年中有的时间风速皆为，另外的时间风速皆为，则下列叙述哪些正确？年有8760小时；1度电（多选） 　（B）（C）（E）　。
（A）当风速为时，该风机功率为风速额定功率时的
（B）当风速为时，该风机功率为风速额定功率时的
（C）若该风机全年以额定功率发电，则1年发电量为70080度
（D）该风机1年实际发电量为19710度
（E）在相同发电量下，该风机1年实际发电比台湾近五年平均发电，约可减少的二氧化碳排放量
【答案】（1）（a）空气流向风机的质量为△；
（b）与成正比，理由如上；
（2）（B）（C）（E）。
【解答】（1）（a）在时间△内，空气流向风机的质量为△
（b）根据题意，风机的功率为比例系数），根据功率表达式可知，空气密度和假想面积不变，则与成正比；
（2）（A）（B）将风速，和额定功率对应的风速，代入功率公式，得两个功率和额定功率的比值为和，故（A）错误，（B）正确；
（C）若该风机全年以额定功率发电，则1年发电量为度，故正确；
（D）风机1年的实际发电量为度，故（D）错误；
（E）在相同发电量下，该风机1年实际发电比台湾近五年平均发电，约可减少的二氧化碳排放量为，故（E）正确。
故选：（B）（C）（E）。
故答案为：（1）（a）空气流向风机的质量为△；
（b）与成正比，理由如上；
（2）（B）（C）（E）。
24．（2024 海南）虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器与电热器并联。电路中的处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻在之间不稳定变化，可等效为电阻，已知两端电压，与的电阻，求：
（1）间电阻的变化范围；
（2）当，电热器消耗的功率（保留3位有效数字）。
【答案】（1）间电阻的变化范围为；
（2）当，电热器消耗的功率为。
【解答】（1）电路中的处接触电阻为时，间电阻最小，根据并联电路的特点可得：
电路中的处接触电阻为时，间电阻最大，根据并联电路的特点可得：
间电阻的变化范围为：；
（2）当，通过电热器的电流为：
电热器消耗的功率：。
答：（1）间电阻的变化范围为；
（2）当，电热器消耗的功率为。
25．（2024 通州区一模）对于同一个物理问题，经常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，加深理解。给定一段粗细均匀的导体，横截面积为、长为．单位体积内有个自由电子，每个电子的电荷量为。该导体两端加某一电压时，自由电子定向移动的平均速率为。
（1）求导体中的电流；
（2）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。电子与金属离子碰撞的平均结果表现为导体给电子以连续的阻力，这是导体形成电阻的原因。设阻力的大小与电子定向移动速率成正比，即，是阻力系数。请推导导体的电阻率。
（3）自由电子与金属离子发生碰撞，会使金属离子的热运动更加剧烈，电子将能量转移给金属离子，从而使金属导体发热。某段时间内，将导体中所有自由电子因与正离子碰撞而损失的动能之和设为△，将这段时间内导体产生的焦耳热设为，请证明：△。
【答案】（1）导体中的电流为；（2）见解析；（3）见解析。
【解答】（1）根据电流的微观表达式可解得：
（2）根据欧姆定律可知：
将电流微观表达式代入可得：
由电阻定律可得：
代入解得：
导体中电子在做匀速运动，则有：
根据电场强度与电势差的关系可知：
两式联立解得：
代入可得：
所以导体的电阻率：
（3）根据焦耳定律可得：
其中
解得：
由于为电子移动的总距离，则有：
每个电子损失的动能△等于阻力做的功，每个电子移动的距离大约为，可的损失的动能为：
△
则导体中所有电子损失的总动能为：
△△
可得：△