阶段验收评价(四)电能　能量守恒定律

阶段验收评价(四)电能能量守恒定律(本试卷满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．额定电压、额定功率相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下工作了相同时间，比较它们产生的热量，结果是()A．电风扇最多 B.电烙铁最多C．日光灯最多 D．一样多解析：选B电风扇把电能主要转化为机械能，日光灯把电能主要转化为光能，因此只有电烙铁把电能完全转化为热量，故选B。2．某一阻值为R的导体，通过的电流大小为I时，在时间t内产生的热量为Q；若保持I、R不变，通电时间变为2t，则产生的热量为()A．4Q B．2QC.eq\f(Q,2) D.eq\f(Q,4)解析：选B根据焦耳定律可知Q＝I2Rt，若保持I、R不变，通电时间变为2t，则产生的热量为Q′＝I2R(2t)＝2Q，故选B。3．如图1所示为甲、乙两灯泡的I­U图像，根据图像，计算甲、乙两灯泡并联在电压为220V的电路中时实际发光的功率约为()图1A．15W30W B．30W40WC．40W60W D．60W100W解析：选C从图像的横坐标(U)为220V的刻度可找出对应的纵坐标(I)的值分别为I甲＝0.18A，I乙＝0.27A。则P甲＝UI甲≈40W，P乙＝UI乙≈60W，C正确。4.如图2所示的电路中，电源的电动势为E，内电阻为r。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，下列说法正确的是()图2A．电容器C上的电荷量增加B．电源的总功率变小C．电压表读数变大D．电流表读数变大解析：选D当滑片向左滑动的过程中，其有效阻值变小，所以根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流变大，电源的内电压变大，路端电压变小，则电流表读数变大，电压表读数变小，故C错误，D正确；与滑动变阻器并联的电容器两端电压变小，电容不变，则由C＝eq\f(Q,U)知电容器C上电荷量减小，故A错误；电源的总功率P＝EI，与电流的大小成正比，则知电源的总功率变大，故B错误。5．如图3所示电路，电阻R1未知。闭合开关，移动滑动变阻器R2的滑片P，通过电压表、电流表示数可以求得的物理量是()图3A．E B．rC．E和r D．E和r都不能解析：选A闭合开关，移动滑动变阻器R2的滑片P，记下电压表和电流表的读数U1和I1，再次改变滑片P的位置，得到电压表和电流表的读数U2和I2，则由闭合电路欧姆定律得E＝U1＋I1(R1＋r)，E＝U2＋I2(R1＋r)，由于R1未知，所以通过化简，只能求出电源的电动势为E＝eq\f(U1I2－U2I1,I2－I1)，所以A正确，B、C、D错误。6.如图4所示的火警报警装置，R1为热敏电阻，若温度升高，则R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃电压的增加，当电铃电压达到一定值时，电铃会响。下列说法正确的是()图4A．要使报警的临界温度升高，可以适当增大电源的电动势B．要使报警的临界温度升高，可以把R2的滑片P适当向下移C．要使报警的临界温度降低，可以适当减小电源的电动势D．要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移解析：选D要使报警的临界温度升高，R1对应的阻值减小，电路中电流会增大，电铃两端的电压会增大，而电铃电压达到一定值时，电铃会响，要使电铃两端的电压仍为原来的值，必须适当减小电源的电动势，相反，要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势，故A、C错误；要使报警的临界温度升高，R1对应的阻值减小，根据串联电路的特点可知，将使电铃的电压增大，要使电铃的电压仍为原来的值，可以把R2的滑片P适当向上移，以减小R2；相反，要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移，故B错误，D正确。7．如今电动平衡车非常受年轻人的喜爱，已慢慢成为街头的一种时尚，如图所示为某款电动平衡车的部分参数，则该电动平衡车()电池容量：5000mA·h充电器输出：直流24V/1000mA续航里程：40km额定功率：40W行驶速度：≤20km/h工作电压：24VA．电池从完全没电到充满电所需的时间约为8.3h×105JC．行驶时的工作电流为1AD．充满电后能工作5h解析：选B由于电池容量是5000mA·h，即q＝5000×10－3×3600C×104C，充电器输出电流为1000mA，所以充电时间为t＝eq\f(q,t)＝eq\f(5000mA·h,1000mA)＝5h，故A错误；最多能储存的电能为W＝qU×104××105J，故B正确；额定功率为40W，工作电压为24V，则行驶时的工作电流为I＝eq\f(P,U)＝eq\f(40,24)A＝eq\f(5,3)A，故C错误；充满电后能工作时间t′＝eq\f(W,P)＝eq\×105,40)s＝3h，故D错误。U­I图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图像判断错误的是()图5A．电源的电动势为3V，内阻为0.5ΩB．电阻R的阻值为1ΩC．电源的效率为80%D．电源的输出功率为4W解析：选C根据闭合电路欧姆定律得：U＝E－Ir，当I＝0时，U＝E，由题图读出电源的电动势E＝3V，内阻等于图线的斜率的绝对值，则：r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(3,6)Ω＝0.5Ω，A正确；根据图像可知电阻R＝eq\f(U,I)＝1Ω，B正确；电源的效率：η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(UI,EI)×100%＝eq\f(2,3)×100%＝66.7%，C错误；两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由题图读出电压U＝2V，电流I＝2A，则电源的输出功率为：P出＝UI＝4W，D正确。二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)9.如图6所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，电路正常工作，过了一会儿，电流表A的示数变为零。若电路中故障发生在灯L、电阻R上，用一根导线来判断电路故障，则下列判断正确的是()图6A．将导线并联在R两端，电流表无示数，一定是L断路B．将导线并联在L两端，电流表无示数，一定是R断路C．将导线并联在R两端，电流表有示数，一定是R断路D．将导线并联在L两端，电流表有示数，一定是L断路解析：选CD电流表A的示数变为零，说明电路故障为断路。将导线与用电器并联进行检测时，若电流表有示数，说明与导线并联的用电器断路；若电流表无示数，说明另一个用电器断路或两个用电器都断路。若将导线并联在R两端，电流表无示数，则可能是L断路，也可能是R、L都断路，故选项A错误；若将导线并联在L两端，电流表无示数，则可能是R断路，也可能是R、L都断路，故选项B错误；若将导线并联在R两端，电流表有示数，则一定是R断路，选项C正确；若将导线并联在L两端，电流表有示数，则一定是L断路，选项D正确。10.国庆期间小明去逛超市，遇促销打折，他买了一个电吹风，电吹风的使用说明书上给出了如表所示的参数及图示电路图。下列说法正确的是()图7电吹风铭牌参数额定电压220V额定功率热风1000W冷风250WA．该电吹风发热电阻R的阻值约为64.5ΩB．该电吹风电动机M的内阻为193.6ΩC．当开关S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风D．当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J解析：选AC由题中表格可知发热电阻的功率PR＝P－PM＝1000W－250W＝750W，所以该电吹风发热电阻R的阻值R＝eq\f(U2,PR)＝eq\f(2202,750)Ω≈64.5Ω，故A正确；电动机正常工作过程为非纯电阻，不能使用公式R＝eq\f(U2,PM)计算电动机内阻，故B错误；由题图可知当开关S1断开、S2闭合时，发热电阻断路，电动机工作，故吹冷风，故C正确；当开关S1、S2均闭合时，电动机正常工作，功率仍然为250W，故电动机每秒钟消耗的电能为W＝Pt＝250×1J＝250J，故D错误；故选A、C。11．某导体中的电流与其两端电压的关系如图8所示，下列说法正确的是()图8A．导体两端加5V电压时，导体的电阻为5ΩB．导体两端加5V电压时，导体的电阻为10ΩC．导体两端加12V电压时，导体的电功率为18WD．随着导体两端电压的增大，导体的电阻不断减小解析：选AC当电压为5V时，电流值为1.0A，根据欧姆定律可知R＝eq\f(U,I)＝5Ω，故A正确，B错误；当电压为12V时，电流值为1.5A，根据功率公式可知P＝UI＝18W，故C正确；I­U图像上的点与O点连线的斜率倒数表示导体的电阻，由图像可知，随电压的增大，连线斜率减小，则电阻增大，故D错误。12.如图9所示，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则()图9A．A的示数增大B．V2的示数增大C．ΔU3与ΔI的比值大于rD．ΔU1大于ΔU2解析：选ACD电路中定值电阻与滑动变阻器串联，电压表V1测定值电阻两端电压，电压表V3测滑动变阻器两端电压，电压表V2测外电路电压，电流表A测通过干路中的电流。滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的总电阻变小，总电流变大，理想电流表A的示数变大，选项A正确；U1＝IR，V1的示数增大，U2＝E－Ir，V2的示数减小，选项B错误；由U3＝E－I(r＋R)，知eq\f(ΔU3,ΔI)＝R＋r，选项C正确；ΔU1＝ΔIR，ΔU2＝ΔIr，因为R>r，所以ΔU1>ΔU2，选项D正确。三、非选择题(本题共5小题，共60分)13．(8分)(2020·天津等级考)某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。电压表(量程0～3V，内阻约为3kΩ)电流表(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)待测电池组(电动势约为3V，内阻约为1Ω)开关、导线若干(1)该小组连接的实物电路如图10所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是________。图10(2)改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的______(填“a”或“b”)端。(3)实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5Ω的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U­I图像，如图11所示。根据图像可知，电池组的电动势为________V，内阻为________Ω。(结果均保留两位有效数字)图11解析：(1)应用伏安法测电源电动势和内阻，电压表应测量电源两端的电压，故导线5接滑动变阻器的一端应改接到电源的正极或电流表的正极。(2)滑动变阻器起保护电路的作用，因此闭合开关前，应将其接入电路的电阻调为最大值，故滑片P应置于a端。(3)在电池组负极和开关间串联一个阻值为5Ω的电阻，由闭合电路欧姆定律有U＝E－I(r＋R)，所以U­I图线的纵轴截距表示电源电动势，E＝2.9V，图线斜率的绝对值表示电源内阻与定值电阻串联的总电阻，所以电源内阻为r＝eq\,0.50)－5Ω＝0.80Ω。答案：(1)5(2)a14．(10分)(2020·山东等级考)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：干电池一节(电动势约1.5V，内阻小于1Ω)；电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)；电流表A(量程0.6A，内阻约1Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)；定值电阻R1(阻值2Ω)；定值电阻R2(阻值5Ω)；开关一个，导线若干。(1)该小组按照图12所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U­I坐标纸上描点，如图13所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________。(单选，填正确答案标号)图12A．电压表分流B．干电池内阻较小C．滑动变阻器最大阻值较小D．电流表内阻较小图13(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。序号1234567I/AU/V请根据实验数据，回答以下问题：①图14上已标出后3组数据对应的坐标点，请在图14上标出前4组数据对应的坐标点并画出U­I图像。图14②根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(填“R1”或“R2”)。③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图15中的实物图连接成完整电路。图15解析：(1)路端电压U＝eq\f(E,R＋r)·R＝eq\f(E,1＋\f(r,R))，若电源内阻远小于外电路总电阻，则电压表示数总是接近电源的电动势，变化范围小，故B项正确。(2)①根据数据描点并连成一条直线，如图所示。②由图像可知E＝1.55V，U＝0时I＝0.59A，故r′＝eq\f(E,I)＝2.63Ω，由于2Ω<r′<5Ω，又r′＝r＋R(r为电源内阻，R为定值电阻)，故定值电阻只能是R1。③先画出电路原理图，如图所示，然后依据电路原理图将各仪器依次连接起来。实物电路图连接如图所示。答案：(1)B(2)①见解析图②R1③见解析图15．(12分)电动玩具汽车的直流电动机电阻一定，当加上0.3V电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机没有转动。当加上3V电压时，电流为1A，这时电动机正常工作。求：(1)电动机的电阻大小；(2)电动机正常工作时消耗的电功率；(3)电动机正常工作时的机械功率。解析：(1)当电动机没有转动时电动机的电阻：R＝eq\f(U,I)＝eq\,0.3)Ω＝1Ω。(2)电动机正常工作时消耗的电功率：P＝UI＝3×1W＝3W。(3)电动机正常工作时的机械功率：P′＝P－I2R＝3W－12×1W＝2W。答案：(1)1Ω(2)3W(3)2W16．(10分)如图16所示，R为电阻箱，电压表为理想电压表，电源电动势E＝6V，当电阻箱阻值为R＝5Ω时，闭合开关S后，电压表读数U＝5V，求：图16(1)电路中的电流I和电源内阻r；(2)电源的输出功率P和效率η。解析：(1)由欧姆定律可得I＝eq\f(U,R)＝1A再由闭合电路的欧姆定律可得E＝I(R＋r)解得r＝1Ω。(2)由电功率公式得电源的输出功率P＝UI＝5W电路的总功率为P总＝EI＝6W则效率为η＝eq\f(P,P总)×100%＝83.3%。答案：(1)1A1Ω(2)5