高中物理粤教2019必修第三册第五章 电能与能源的可持续发展单元测试（含解析）

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高中物理粤教2019必修第三册第五章 电能与能源的可持续发展
一、单选题
1．机器人（Robot）是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，可以服务人类生活。如图甲所示，某款波士顿动力黄狗机器人的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻未知的直流电源两端时，电动机恰好能正常工作，内部电路如图乙所示，下列说法中正确的是（　　）
A．电源的内阻为 B．电动机的输出功率为UI
C．电动机消耗的总功率为EI D．电源的输出功率为EI-I2R
2．把八个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是(　　)
A．P乙＝P甲 B．P乙＝2P甲 C．P乙＝3P甲 D．P乙＝4P甲
3．磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，由于线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，所以在使用时还要扩大量程．已知某一表头G，内阻Rg＝30 Ω，满偏电流Ig＝5 mA，要将它改装为量程为0～3 A的电流表，所做的操作是(　　)
A．串联一个570 Ω的电阻 B．并联一个570 Ω的电阻
C．串联一个0.05 Ω的电阻 D．并联一个0.05 Ω的电阻
4．随着电子产品的普及，充电宝也成为人们日常携带使用的物品，按照民航局的规定，个人不得携带超过能量160W·h的充电宝，如图，是一个充电宝的铭牌，上面写着“20000mA·h ”和“3.7V”。请判断下列说法正确的是（　　）
A．mA·h是能量的单位 B．该充电宝可以被允许带上飞机
C．该充电宝的能量为100W·h D．该充电宝电池容量为7.2×103C
5．两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B并联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为（　　）
A．QA：QB=2：1 B．QA：QB=4：1 C．QA：QB=1：1 D．QA：QB=1：2
6．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m的圆环相连，圆环套在倾斜的粗糙固定杆上，杆与水平面之间的夹角为α，圆环在A处时弹簧竖直且处于原长。将圆环从A处静止释放，到达C处时速度为零。若圆环在C处获得沿杆向上的速度v，恰好能回到A。已知，B是AC的中点，弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，则（　　）
A．下滑过程中，环的加速度逐渐减小
B．下滑过程中，环与杆摩擦产生的热量为
C．从C到A过程，弹簧对环做功为
D．环经过B时，上滑的速度小于下滑的速度
二、多选题
7．从地面竖直向上抛出一物体，其机械能等于动能与重力势能之和，取地面为重力势能零势能面，该物体的和随它离开地面的高度的变化如图所示，重力加速度取10m/s2，由图中数据可得（　　）
A．从地面至，物体克服空气阻力做功5J
B．从地面至，物体克服重力做功40J
C．上升过程中动能与重力势能相等的位置距地面高度等于
D．物体的初速大小为10m/s
8．如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的三个电阻R1、R2和R3的阻值都相同，电容器的电容为C。电压表和电流表均为理想电表。在开关S处于闭合状态下，若将开关S1由位置1切换到位置2，则（　　）
A．电压表的示数变大
B．电池内部消耗的功率变大
C．电容器的带电量变小
D．电压表的示数变化量 与电流表示数的变化量 的比值
三、填空题
9．将一段电阻丝浸入1kg水中，通以0.5A的电流，经过5分钟使水温升高1.5℃，则电阻丝的阻值为　 　Ω．（水的比热为4200J/kg·℃）
10．如图所示为探究外电压、内电压间关系的仪器---可调高内阻电池。实验中调节滑动变阻器使得两个理想电压表示数相同。将挡板缓慢下压的过程中，滑动变阻器的电功率　 　，电池内部消耗的电功率　 　。（均选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）
11．如图甲所示，电源电动势为E、内阻为r的电源与阻值为R=6Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、电键S组成闭合回路。已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效电阻RP的关系如图乙所示。则定值电阻R消耗的最大功率Pmax=　 　W；由图乙可知，Rx=　 　Ω。
12．将电灯泡（6V、12W），（6V、6W）串联后接在12V电源两端，要使两灯均正常发光，必须给　 　（选填“”或“”）并联一个阻值为　 　Ω的电阻，整个电路的功率为　 　W。
13．电动自行车具有低噪声、无废气、无油污的环保性，而且它的能源利用率很高．下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗．若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则
自重 40kg 额定电压 48V
载重 75kg 额定电流 12A
最大运行速度 20km/h 额定输出功率 350W
①该车获得的牵引力为　 　N
②电动机的内阻为　 　Ω
14．质量为m的汽车在水平路面上行驶，所受阻力 恒定，汽车发动机的额定功率为P．若汽车以恒定的功率P行驶，汽车能达到的最大速度为 　 　；如果汽车在某一时刻的速度为最大速度的 ，则此时汽车的牵引力为　 　，加速度为　 　．
四、计算题
15．某一段导体，在5s内通过横截面的电荷量为Q=20C，则通过该导线的电流强度是多少安培，若该导体的电阻为2Ω，则它5s内产生的热量为多少焦耳？
16．如图所示，两个小灯泡L1和L2串联接在P、Q两点间，L1和L2的铭牌上分别标有“3 V，6 W”、“6 V，3 W”，求PQ间允许加的最大电压为多少？(假定小灯泡电阻不变)
17．如图所示为某研究性学习小组设计的游戏轨道模型图．水平直轨道AB、光滑圆轨道BCD（最低点B和D略有错开）、光滑水平轨道DE和水平传送带EF平滑连接，PQ是固定于水平地面上的薄平板．轻弹簧一端固定在竖直挡板上，小滑块（可视为质点）将弹簧另一端压缩至A点，并由静止释放，恰能不脱离轨道滑上传送带．已知轨道AB长，圆轨道半径，传送带长并可向右传动，P与F点的水平距离，高度差，平板PQ长，滑块质量，滑块与轨道AB和传送带之间的动摩擦因数均为，其它阻力均不计．
（1）求弹簧的弹性势能；
（2）要使滑块从A点由静止释放时落在平板上，求传送带的速度范围；
（3）若滑块每次与平板碰撞前后速度方向与水平面夹角相等，碰后速度大小变为碰前的四分之一，当传送带向右传动速度时，滑块是否会弹离平板？若不会，最终停在离Q点多远处？若会，离开平板后的首次落地点距离Q点多远？
五、解答题
18．小型直流电动机（其线圈内阻为）与规格为“”的小灯泡并联，再与阻值为的电阻串联，然后接至的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：
（1）流过电阻R的电流；
（2）电动机的发热功率；
（3）如果在正常工作时，转子突然被卡住，求此时电动机中的电流。（不考虑温度对各电阻的影响，保留两位有效数字）
19．如图所示，一足够长的水平传送带以速度v0匀速运动，质量均为m的小物块P和小物块Q由通过滑轮组的轻绳连接，轻绳足够长且不可伸长。某时刻物块P从传送带左端以速度2v0冲上传送带，P与定滑轮间的绳子水平，已知物块P与传送带间的动摩擦因数为0.25，重力加速度为g，不计滑轮的质量与摩擦。求：
（1）运动过程中小物块P、Q的加速度大小之比；
（2）P与传送带共速时，小物块Q上升的高度；
（3）物块P从刚冲上传送带到右方最远处的过程中，PQ系统机械能的改变量。
六、综合题
20．如图所示的电路中，电源电动势为12V，内电阻r=0.5Ω， =0.5Ω，电动机线圈电阻为 =1Ω，若开关闭合后通过电源的电流为3A，则
（1） 上消耗的电功率为多少
（2）电动机两端的电压为多少
（3）电动机的输入功率
21．如图所示，电源电动势E=20 V，内阻r=10 Ω，定值电阻R=90 Ω，R0为可变电阻，在R0的阻值由零增大到400 Ω的过程中，求：
（1）可变电阻R0上消耗的电功率最大的条件和最大功率；
（2）定值电阻R和电源内阻r上消耗的功率之和的最小值；
（3）定值电阻R上消耗的电功率最大的条件及最大功率
22．如图所示为某同学设计的投射装置，水平地面上固定一根内壁光滑的细管道（管道直径忽略不计），管道下端固定在水平地面上，管道竖直 部分长度为2R， 部分是半径为R的四分之一圆弧，管口沿水平方向，O为圆弧的圆心。与圆心O水平距离为R的竖直墙壁上固定圆形靶子，圆心 与O等高，E、F为靶子的最高点和最低点。管道内A处有一插销，挡住下面的小球，弹簧上端与小球并未连接，弹簧下端固定在金属杆 上， 可通过上下调节改变弹簧压缩量。小球质量为m且可视为质点，不计空气阻力和弹簧的质量，重力加速度为g。为了让小球击中靶子的圆心，求：
（1）小球从管口离开时的速度大小；
（2）小球对管道C处的压力；
（3）弹簧储存的弹性势能。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律
2．【答案】D
【知识点】电功率和电功
3．【答案】D
【知识点】全电路的功和能；电池电动势和内阻的测量
4．【答案】B
【知识点】电功率和电功；电流、电源的概念
5．【答案】D
【知识点】焦耳定律；电阻定律
6．【答案】C
【知识点】能量守恒定律；动能定理的综合应用
7．【答案】B,C,D
【知识点】能量守恒定律；动能定理的综合应用；重力势能的变化与重力做功的关系
8．【答案】B,C,D
【知识点】电功率和电功；欧姆定律
9．【答案】84
【知识点】焦耳定律
10．【答案】减小；减小
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律
11．【答案】6；20
【知识点】电功率和电功
12．【答案】；6；24
【知识点】电功率和电功
13．【答案】63；1.6
【知识点】电功率和电功；机车启动
14．【答案】；；
【知识点】电功率和电功
15．【答案】解：由题得：通过导线的电流强度I= ==4A
5S内电阻产生的热量Q热=I2Rt=42×2×5J=160J
答：通过该导线的电流强度是4安培，若该导体的电阻为2Ω，则它5S内产生的热量为160焦耳．
【知识点】全电路的功和能
16．【答案】两灯泡的额定电流，由P＝UI得
所以电路中允许的最大电流为0.5 A
两灯泡的电阻，由 得
允许加的最大电压为U＝I2(R1＋R2)＝0.5×(1.5＋12)V＝6.75 V
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
17．【答案】（1）设滑块经过C点的速度为v，根据题目信息
根据机械能守恒定律，弹簧的弹性势能
解得
（2）若传送带不动，设滑块运动到F点时速度为，根据能量守恒定律
解得
若传送带一直对滑块做正功，设滑块运动到F点时速度为，根据能量守恒定律
解得
设滑块从F点废除后能够到达平板的最小速度为，最大速度为，根据
解得
要使滑块从A点由静止释放时落在平板上，传送带的速度范围为
（3）由（2）可知，当传送带向右传动速度时，滑块离开F点速度大小为
平抛运动的水平位移
根据题目信息，后续碰撞过程中水平总位移
所以滑块在平板上水平方向总位移
滑块不会离开平板，停在离Q点的距离
【知识点】能量守恒定律；机械能守恒定律
18．【答案】（1）；（2）；（3）
【知识点】焦耳定律
19．【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】能量守恒定律；牛顿运动定律的应用—连接体；牛顿运动定律的应用—传送带模型
20．【答案】（1）解： 消耗的功率为：
（2）解：电动机两端电压为 ，则：
（3）解：电动机的输入功率：
【知识点】电功率和电功；欧姆定律
21．【答案】（1）解：当R0=r+R=100Ω时，R0上消耗的电功率最大，最大功率
（2）解：当R'0=400Ω时，R和r上消耗功率之和最小，
（3）解：当R0=0时，R上消耗的电功率最大，最大功率
【知识点】电功率和电功
22．【答案】（1）解：小球从C点离开后到圆心O′的过程做平抛运动，则水平方向，有R=vCt
竖直方向有
可得
（2）解：设在C处，管道对小球的作用力方向竖直向下，大小为F，由牛顿第二定律得
可得 F=- mg
负号表示F的方向竖直向上；
根据牛顿第三定律知小球对管道C处的压力大小为 mg，方向竖直向下。
（3）解：小球由A至C运动过程中，取A所在水平面为零势能面。根据能量守恒可知
解得弹簧储存的弹性势能
【知识点】能量守恒定律；平抛运动；匀速圆周运动
高中物理粤教2019必修第三册第五章 电能与能源的可持续发展
一、单选题
1．机器人（Robot）是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，可以服务人类生活。如图甲所示，某款波士顿动力黄狗机器人的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻未知的直流电源两端时，电动机恰好能正常工作，内部电路如图乙所示，下列说法中正确的是（　　）
A．电源的内阻为 B．电动机的输出功率为UI
C．电动机消耗的总功率为EI D．电源的输出功率为EI-I2R
2．把八个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是(　　)
A．P乙＝P甲 B．P乙＝2P甲 C．P乙＝3P甲 D．P乙＝4P甲
3．磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，由于线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，所以在使用时还要扩大量程．已知某一表头G，内阻Rg＝30 Ω，满偏电流Ig＝5 mA，要将它改装为量程为0～3 A的电流表，所做的操作是(　　)
A．串联一个570 Ω的电阻 B．并联一个570 Ω的电阻
C．串联一个0.05 Ω的电阻 D．并联一个0.05 Ω的电阻
4．随着电子产品的普及，充电宝也成为人们日常携带使用的物品，按照民航局的规定，个人不得携带超过能量160W·h的充电宝，如图，是一个充电宝的铭牌，上面写着“20000mA·h ”和“3.7V”。请判断下列说法正确的是（　　）
A．mA·h是能量的单位 B．该充电宝可以被允许带上飞机
C．该充电宝的能量为100W·h D．该充电宝电池容量为7.2×103C
5．两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B并联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为（　　）
A．QA：QB=2：1 B．QA：QB=4：1 C．QA：QB=1：1 D．QA：QB=1：2
6．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m的圆环相连，圆环套在倾斜的粗糙固定杆上，杆与水平面之间的夹角为α，圆环在A处时弹簧竖直且处于原长。将圆环从A处静止释放，到达C处时速度为零。若圆环在C处获得沿杆向上的速度v，恰好能回到A。已知，B是AC的中点，弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，则（　　）
A．下滑过程中，环的加速度逐渐减小
B．下滑过程中，环与杆摩擦产生的热量为
C．从C到A过程，弹簧对环做功为
D．环经过B时，上滑的速度小于下滑的速度
二、多选题
7．从地面竖直向上抛出一物体，其机械能等于动能与重力势能之和，取地面为重力势能零势能面，该物体的和随它离开地面的高度的变化如图所示，重力加速度取10m/s2，由图中数据可得（　　）
A．从地面至，物体克服空气阻力做功5J
B．从地面至，物体克服重力做功40J
C．上升过程中动能与重力势能相等的位置距地面高度等于
D．物体的初速大小为10m/s
8．如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的三个电阻R1、R2和R3的阻值都相同，电容器的电容为C。电压表和电流表均为理想电表。在开关S处于闭合状态下，若将开关S1由位置1切换到位置2，则（　　）
A．电压表的示数变大
B．电池内部消耗的功率变大
C．电容器的带电量变小
D．电压表的示数变化量 与电流表示数的变化量 的比值
三、填空题
9．将一段电阻丝浸入1kg水中，通以0.5A的电流，经过5分钟使水温升高1.5℃，则电阻丝的阻值为　 　Ω．（水的比热为4200J/kg·℃）
10．如图所示为探究外电压、内电压间关系的仪器---可调高内阻电池。实验中调节滑动变阻器使得两个理想电压表示数相同。将挡板缓慢下压的过程中，滑动变阻器的电功率　 　，电池内部消耗的电功率　 　。（均选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）
11．如图甲所示，电源电动势为E、内阻为r的电源与阻值为R=6Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、电键S组成闭合回路。已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效电阻RP的关系如图乙所示。则定值电阻R消耗的最大功率Pmax=　 　W；由图乙可知，Rx=　 　Ω。
12．将电灯泡（6V、12W），（6V、6W）串联后接在12V电源两端，要使两灯均正常发光，必须给　 　（选填“”或“”）并联一个阻值为　 　Ω的电阻，整个电路的功率为　 　W。
13．电动自行车具有低噪声、无废气、无油污的环保性，而且它的能源利用率很高．下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗．若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则
自重 40kg 额定电压 48V
载重 75kg 额定电流 12A
最大运行速度 20km/h 额定输出功率 350W
①该车获得的牵引力为　 　N
②电动机的内阻为　 　Ω
14．质量为m的汽车在水平路面上行驶，所受阻力 恒定，汽车发动机的额定功率为P．若汽车以恒定的功率P行驶，汽车能达到的最大速度为 　 　；如果汽车在某一时刻的速度为最大速度的 ，则此时汽车的牵引力为　 　，加速度为　 　．
四、计算题
15．某一段导体，在5s内通过横截面的电荷量为Q=20C，则通过该导线的电流强度是多少安培，若该导体的电阻为2Ω，则它5s内产生的热量为多少焦耳？
16．如图所示，两个小灯泡L1和L2串联接在P、Q两点间，L1和L2的铭牌上分别标有“3 V，6 W”、“6 V，3 W”，求PQ间允许加的最大电压为多少？(假定小灯泡电阻不变)
17．如图所示为某研究性学习小组设计的游戏轨道模型图．水平直轨道AB、光滑圆轨道BCD（最低点B和D略有错开）、光滑水平轨道DE和水平传送带EF平滑连接，PQ是固定于水平地面上的薄平板．轻弹簧一端固定在竖直挡板上，小滑块（可视为质点）将弹簧另一端压缩至A点，并由静止释放，恰能不脱离轨道滑上传送带．已知轨道AB长，圆轨道半径，传送带长并可向右传动，P与F点的水平距离，高度差，平板PQ长，滑块质量，滑块与轨道AB和传送带之间的动摩擦因数均为，其它阻力均不计．
（1）求弹簧的弹性势能；
（2）要使滑块从A点由静止释放时落在平板上，求传送带的速度范围；
（3）若滑块每次与平板碰撞前后速度方向与水平面夹角相等，碰后速度大小变为碰前的四分之一，当传送带向右传动速度时，滑块是否会弹离平板？若不会，最终停在离Q点多远处？若会，离开平板后的首次落地点距离Q点多远？
五、解答题
18．小型直流电动机（其线圈内阻为）与规格为“”的小灯泡并联，再与阻值为的电阻串联，然后接至的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：
（1）流过电阻R的电流；
（2）电动机的发热功率；
（3）如果在正常工作时，转子突然被卡住，求此时电动机中的电流。（不考虑温度对各电阻的影响，保留两位有效数字）
19．如图所示，一足够长的水平传送带以速度v0匀速运动，质量均为m的小物块P和小物块Q由通过滑轮组的轻绳连接，轻绳足够长且不可伸长。某时刻物块P从传送带左端以速度2v0冲上传送带，P与定滑轮间的绳子水平，已知物块P与传送带间的动摩擦因数为0.25，重力加速度为g，不计滑轮的质量与摩擦。求：
（1）运动过程中小物块P、Q的加速度大小之比；
（2）P与传送带共速时，小物块Q上升的高度；
（3）物块P从刚冲上传送带到右方最远处的过程中，PQ系统机械能的改变量。
六、综合题
20．如图所示的电路中，电源电动势为12V，内电阻r=0.5Ω， =0.5Ω，电动机线圈电阻为 =1Ω，若开关闭合后通过电源的电流为3A，则
（1） 上消耗的电功率为多少
（2）电动机两端的电压为多少
（3）电动机的输入功率
21．如图所示，电源电动势E=20 V，内阻r=10 Ω，定值电阻R=90 Ω，R0为可变电阻，在R0的阻值由零增大到400 Ω的过程中，求：
（1）可变电阻R0上消耗的电功率最大的条件和最大功率；
（2）定值电阻R和电源内阻r上消耗的功率之和的最小值；
（3）定值电阻R上消耗的电功率最大的条件及最大功率
22．如图所示为某同学设计的投射装置，水平地面上固定一根内壁光滑的细管道（管道直径忽略不计），管道下端固定在水平地面上，管道竖直 部分长度为2R， 部分是半径为R的四分之一圆弧，管口沿水平方向，O为圆弧的圆心。与圆心O水平距离为R的竖直墙壁上固定圆形靶子，圆心 与O等高，E、F为靶子的最高点和最低点。管道内A处有一插销，挡住下面的小球，弹簧上端与小球并未连接，弹簧下端固定在金属杆 上， 可通过上下调节改变弹簧压缩量。小球质量为m且可视为质点，不计空气阻力和弹簧的质量，重力加速度为g。为了让小球击中靶子的圆心，求：
（1）小球从管口离开时的速度大小；
（2）小球对管道C处的压力；
（3）弹簧储存的弹性势能。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律
2．【答案】D
【知识点】电功率和电功
3．【答案】D
【知识点】全电路的功和能；电池电动势和内阻的测量
4．【答案】B
【知识点】电功率和电功；电流、电源的概念
5．【答案】D
【知识点】焦耳定律；电阻定律
6．【答案】C
【知识点】能量守恒定律；动能定理的综合应用
7．【答案】B,C,D
【知识点】能量守恒定律；动能定理的综合应用；重力势能的变化与重力做功的关系
8．【答案】B,C,D
【知识点】电功率和电功；欧姆定律
9．【答案】84
【知识点】焦耳定律
10．【答案】减小；减小
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律
11．【答案】6；20
【知识点】电功率和电功
12．【答案】；6；24
【知识点】电功率和电功
13．【答案】63；1.6
【知识点】电功率和电功；机车启动
14．【答案】；；
【知识点】电功率和电功
15．【答案】解：由题得：通过导线的电流强度I= ==4A
5S内电阻产生的热量Q热=I2Rt=42×2×5J=160J
答：通过该导线的电流强度是4安培，若该导体的电阻为2Ω，则它5S内产生的热量为160焦耳．
【知识点】全电路的功和能
16．【答案】两灯泡的额定电流，由P＝UI得
所以电路中允许的最大电流为0.5 A
两灯泡的电阻，由 得
允许加的最大电压为U＝I2(R1＋R2)＝0.5×(1.5＋12)V＝6.75 V
【知识点】焦耳定律；电功率和电功
17．【答案】（1）设滑块经过C点的速度为v，根据题目信息
根据机械能守恒定律，弹簧的弹性势能
解得
（2）若传送带不动，设滑块运动到F点时速度为，根据能量守恒定律
解得
若传送带一直对滑块做正功，设滑块运动到F点时速度为，根据能量守恒定律
解得
设滑块从F点废除后能够到达平板的最小速度为，最大速度为，根据
解得
要使滑块从A点由静止释放时落在平板上，传送带的速度范围为
（3）由（2）可知，当传送带向右传动速度时，滑块离开F点速度大小为
平抛运动的水平位移
根据题目信息，后续碰撞过程中水平总位移
所以滑块在平板上水平方向总位移
滑块不会离开平板，停在离Q点的距离
【知识点】能量守恒定律；机械能守恒定律
18．【答案】（1）；（2）；（3）
【知识点】焦耳定律
19．【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】能量守恒定律；牛顿运动定律的应用—连接体；牛顿运动定律的应用—传送带模型
20．【答案】（1）解： 消耗的功率为：
（2）解：电动机两端电压为 ，则：
（3）解：电动机的输入功率：
【知识点】电功率和电功；欧姆定律
21．【答案】（1）解：当R0=r+R=100Ω时，R0上消耗的电功率最大，最大功率
（2）解：当R'0=400Ω时，R和r上消耗功率之和最小，
（3）解：当R0=0时，R上消耗的电功率最大，最大功率
【知识点】电功率和电功
22．【答案】（1）解：小球从C点离开后到圆心O′的过程做平抛运动，则水平方向，有R=vCt
竖直方向有
可得
（2）解：设在C处，管道对小球的作用力方向竖直向下，大小为F，由牛顿第二定律得
可得 F=- mg
负号表示F的方向竖直向上；
根据牛顿第三定律知小球对管道C处的压力大小为 mg，方向竖直向下。
（3）解：小球由A至C运动过程中，取A所在水平面为零势能面。根据能量守恒可知
解得弹簧储存的弹性势能
【知识点】能量守恒定律；平抛运动；匀速圆周运动
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