新教材同步辅导2023年高中物理章末质量评估四第四章闭合电路第五章电能与能源的可持续发展粤教版必修第三册

章末质量评估（四）（对应第四、五章）（时间：75分钟分值：100分）一、单项选择题（本题共7小题，每题4分，共28分.每小题只有一个选项是正确的，选对得4分.错选、多选、不选均不得分）1.2020Robotex世界机器人大会京津冀选拔赛于10月1日在北京开幕，大会中出现如图所示的一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人的锂电池容量为20A·h.则机器人（）A.额定工作电流为20AB.充满电后最长工作时间为20hC.电池充满电后总电量为7.2×104CD.以额定电流工作时每秒消耗能量为200J解析：根据P＝UI得，额定工作电流为2A，A错误；根据Q＝It得，最长工作时间为10h，B错误；电池充满电后总电量为Q＝20×3600C＝7.2×104C，C正确；以额定电流工作时每秒消耗能量为E＝Pt＝24J，D错误.故选C.答案：C2.如图所示的电路中，L1、L2为两只完全相同的灯泡，R为光敏电阻（随光照的增强电阻减小），当光照强度逐渐增强的过程中，下列判断正确的是（）A.L1、L2两灯均逐渐变暗B.L1灯逐渐变亮，L2灯逐渐变暗C.电源内电路消耗功率逐渐增大D.电源消耗的总功率减小解析：当光照强度逐渐增强时，光敏电阻阻值减小，由闭合电路欧姆定律可知，干路电流I增大，L2两端电压变大，L2变亮，由U＝E－I（r＋RL1），可知，L1两端电压变小，L1变暗，A、B错误；电源内电路消耗功率为Pr＝I2r可知，电源内电路消耗功率逐渐增大，C正确；由电源消耗的总功率为P＝EI可知，电源消耗的总功率增大，D错误.故选C.答案：C3.如图甲所示为测量一节干电池的电动势和内电阻的实验电路图，根据测得的数据作出了如图乙所示的U­I图线，以下实验结论正确的是（）A.电池电动势和内电阻的测量值均偏大B.电池内阻的测量值为3.50ΩC.外电路发生短路时的电流为0.40AD.电压表的示数为1.20V时，电流表的示数I′＝0.20A解析：由题图可知，电动势测量值E测＝1.4V，电源内阻r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(1.40－1.00,0.4)Ω＝1Ω，由题图甲所示电路图可知，相对于电源来说，电流表采用了外接法，由于电压表的分流，使电流表所测电流小于流过电源的电流；实验误差来源于电压表的分流，电动势和内阻测量值和真实值之间的关系为E测＝eq\f(RV,RV＋r)E真，r测＝eq\f(RVr真,RV＋r真)，电源电动势与内阻测量值都小于真实值，A错误，B错误；外电路发生短路时的电流为I短＝eq\f(E,r)＝eq\f(1.4,1)A＝1.4A，故C错误；电压表的示数为1.20V时，电流表的示数I′＝eq\f(1.40－1.20,1)A＝0.20A，故D正确.故选D.答案：D4.2022年11月30日，神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师”.神舟十五号载人飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的.由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应.“神舟”飞船上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池.在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%.单片单晶硅太阳能电池可产生0.6V的电动势，可获得0.1A的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是（）A.0.24J B.0.25JC.0.26J D.0.28J解析：每秒太阳能电池产生的能量为W＝UIt＝0.6×0.1×1J＝0.06J，设太阳能每秒照射的能量为Q，由能量的转化和能量守恒定律有Q＝eq\f(W,23%)＝eq\f(0.06,23%)J≈0.26J，故选C.答案：C5.如图为一电动机，其线圈电阻是r，当它两端所加的电压为U时，通过的电流是I，则这台电动机（）A.发热功率为I2rB.消耗的电功率为UI－I2rC.所做机械功的功率为UID.t时间内所做的机械功为eq\f(U2,r)t解析：电动机线圈电阻是r，则发热功率为P热＝I2r，故A正确；两端所加的电压为U时，通过的电流是I，消耗的电功率为UI，故B错误；机械功的功率为P＝UI－I2r，故C错误；t时间内所做的机械功为W＝Pt＝（UI－I2r）t，故D错误.答案：A6.某偏远山区为了实现供电，自己修建了小型水力发电站.如图所示，某小型水力发电站蓄水池平均每天蓄水的有效总库容量为786m3，发电过程中上下水库平均水位差为64m.则下列说法正确的是（）A.若每天发电40kW·h，则能源利用效率约为35%B.发电时下水库出水口的水流速度可达到36m/sC.蓄水池中水的重力势能全部转化为电能，则每天能发电约139kW·hD.平均每天所发电能可供10户居民同时用电（每户电功率为1.4kW）约10h解析：蓄水池中能用于发电的水的重力势能为Ep＝mgh＝ρVgh＝1.0×103×786×10×64J≈5.0×108J，则能源利用效率η＝eq\f(40kW·h,5.0×108J)＝eq\f(40×1000×3600J,5.0×108J)＝28.8%，A错误；若没有任何阻力，由机械能守恒得mgh＝eq\f(1,2)mv2，得v＝eq\r(2gh)＝eq\r(2×10×64)m/s≈36m/s，由题知，水流下的过程中受到阻力，所以发电时流入下水库的水流速度小于36m/s，故B错误；蓄水池中能用于发电的水的重力势能全部转化为电能，则每天能发电约E0＝eq\f(5.0×108,1000×3600)kW·h≈139kW·h，故C正确；若重力势能全部转化为电能，平均每天所发电能可供10户居民同时用电时间t＝eq\f(139kW·h,1.4×10kW)≈10h，由于效率不可能达到100%，可供给10户居民用电时间小于10h，故D错误；故选C.答案：C7.我国的太阳能资源十分丰富，太阳能产业发展迅速.现有一太阳能电池板，测得它的没有接入电路时的电压为600mV，短路电流为20mA，若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的内电阻和路端电压分别是（）A.20Ω，0.24V B.20Ω，0.60VC.30Ω，0.24V D.30Ω，0.60V解析：由题意知电源电动势E＝600mV，电源的内电阻r＝eq\f(E,I短)＝eq\f(600,20)Ω＝30Ω，路端电压U＝eq\f(RE,R＋r)＝0.24V，故C正确，A、B、D错误.答案：C二、多项选择题（本大题共3小题，每题6分，共18分.每小题有多个选项是正确的，全选对得6分，少选得3分，错选、多选、不选均不得分）8.2020年春天全世界发生新冠肺炎疫情，人们居家隔离，由于运动量减少，体重逐渐增加，体内的脂肪也逐步增多，我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪率.体液中含有钠离子、钾离子等金属离子而呈现低电阻，而体内脂肪几乎不导电.脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示.测量时，闭合开关S，测试者两手分别握两手柄A、B，则（）A.体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较大，电压表示数较小B.体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率高C.体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源输出功率大D.当A、B间电阻逐渐增大时，电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值不变解析：体型相近的两人相比，脂肪含量高者电阻较大，题图乙是串联电路，总电阻增大，电流减小，AB两端电压增大，电源效率η＝eq\f(U,E)×100%，路端电压U随外电阻R外增加而增大，因此脂肪含量高者对应的电源效率高，电源输出功率与外电阻和电源内阻的关系有关，外电阻与电源的内阻越接近，电源输出功率越大，本题中未给出外电阻与电源内阻的关系，故无法判断所对应的电源输出功率大小，故B正确，A、C错误；电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值为|eq\f(ΔU,ΔI)|＝R＋r，其大小不变，故D正确.故选BD.答案：BD9.新安江水库发电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量113亿立方米（1亿＝1×108），年发电量为18.6亿千瓦时，上下游高度差约73m，里面装有九台水电机组，装机总容量（即九台机组一起工作时的功率）662.5兆瓦（1兆＝1×106），只有在用电高峰期才会开启九台机组.设每户人家平均每月用电为200度，我们平时所说的一度电即为1千瓦时的电能.根据以上信息，以下分析正确的是（）A.一度电的能量约为10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能B.新安江水力发电站可以为7.75×105户家庭供电C.一年平均开启的发电机组约3台D.水电站是将水的机械能转化为电能，该发电站的转化效率约为32%解析：10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能为Ep＝mgh＝ρVgh＝7.3×106J，而一度电1kW·h＝3.6×105J，A错误；由200×12×n＝18.6×108可得n＝7.75×105，B正确；由18.6×108×103＝P×365×24得P≈212兆瓦，大约3台发电机组的功率，C正确；转化效率η＝eq\f(18.6×1011×3600,113×108×103×10×73)≈81%，D错误.故选BC.答案：BC10.如图所示的电路，R1为定值电阻，R2为热敏电阻（温度升高，电阻减小），电源的电动势为E，内阻为r.闭合开关，当环境温度升高时，下列说法正确的是（）A.电压表示数增大B.电流表示数增大C.有电流向上流过A点D.电压表和电流表示数变化量之比保持不变解析：当环境温度升高时，则R2减小，总电阻减小，总电流变大，则电流表示数变大，内阻和R1两端电压变大，则R2电压减小，即电压表读数减小，A错误，B正确；由于电容器两端电压减小，可知电容器放电，则有电流向下流过A点，C错误；由于U＝E－I（R1＋r），则eq\f(ΔU,ΔI)＝R1＋r，即电压表和电流表示数变化量之比保持不变，D正确.答案：BD三、非选择题（本大题共5小题，共54分.解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位）11.（8分）测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U-I图像如图甲和图乙所示，请回答下列问题：（1）如图甲所示，在闭合开关之前为防止电表过载而移动滑动变阻器的滑动头P，应放在滑动变阻器处（选填“a”或“b”）.（2）现备有以下器材：A.干电池1个；B.滑动变阻器（0～50Ω）；C.电压表（0～3V）；D.电压表（0～15V）；E.电流表（0～0.6A）；F.电流表（0～3A）.其中电流表应选，电压表应选.（均选填器材的字母代号）（3）根据原理图在图丙所示实物图示上把线连好.（4）如图乙是根据实验数据画出的U­I图像.由此可知这个干电池的电动势E＝V，内电阻r＝Ω.（均保留三位有效数字）解析：（1）滑动变阻器采用限流接法，在闭合开关之前为防止电表过载，判定变阻器滑动头P应放在滑动变阻器a处.（2）由题图乙可知，电路中的最大电流为0.4A，因此电流表选择量程为0.6A比较合适，故电流表选择E；电源电动势约为1.5V，因此电压表选择量程为3V比较合适，故电压表选择C.（3）根据电路图连接的实物图如下图所示.（4）由题图乙可知，电源的U­I图像与纵轴的交点坐标值是1.49，则电源电动势为1.49V，图像的斜率表示电源内阻，所以电源内阻为r＝eq\f(1.49－1.20,0.4)Ω＝0.725Ω.答案：（1）a（2）EC（3）图见解析（4）1.490.72512.（10分）指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器.（1）如图甲所示为某同学设计的多用电表的原理示意图.虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的不同功能.关于此多用电表，下列说法正确的是（选填选项前面的字母）.A.当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，接线柱B接的是黑表笔B.当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，接线柱B接的是黑表笔C.当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，接线柱B接的是黑表笔D.当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，接线柱B接的是红表笔（2）用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图乙所示.a.若所选挡位为直流50mA挡，则示数为mA.b.若所选挡位为电阻“×10”挡，则示数为Ω.c.若所选挡位为电阻“×10”挡，则欧姆表的内阻为Ω.（3）用表盘为图乙所示的多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约2kΩ的电阻，在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必需的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤的序号：.A.将红表笔和黑表笔接触B.把选择开关旋转到“×100”位置C.把选择开关旋转到“×1k”位置D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点解析：（1）由图甲可知，当S接触点1时，表头与分流电阻并联，此时多用电表处于测量电流的挡位，接线柱B接的是黑表笔，故A正确；由图甲可知，当S接触点2时，表头与电源相连，此时多用电表处于测量电阻的挡位，接线柱B接的是黑表笔，故B错误，C正确；由图甲知，当S接触点3时，表头与分压电阻串联，此时多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故D错误.（2）若所选挡位为直流50mA挡，由图乙可知，其分度值为1mA，则示数为22.0mA.若所选挡位为电阻“×10”挡，则示数为190Ω.若所选挡位为电阻“×10”挡，欧姆表的内阻等于中值电阻，即15×10＝150Ω.（3）多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约2kΩ的电阻，在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，首先要把选择开关置于“×100”挡，然后进行欧姆调零，即把红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点，故合理的步骤是BAD.答案：（1）AC（2）22.0190150（3）BAD13.（12分）某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，电动机线圈的电阻为4Ω，重物的质量m＝50kg，不计电源内阻及各处的摩擦.当电动机以v＝0.6m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5A.（g取10m/s2）求：（1）电源的电动势E；（2）该装置的效率η.解析：（1）电动机的输出功率P出＝mgv＝50×10×0.6W＝300W，电动机的热功率P热＝I2R＝52×4W＝100W，故电动机的总功率P＝P出＋P热＝300W＋100W＝400W，根据P＝EI可得电源的电动势E＝eq\f(P,I)＝eq\f(400,5)V＝80V.（2）该装置的效率为η＝eq\f(P出,P)×100%＝eq\f(300,400)×100%＝75%.答案：（1）80V（2）75%14.（12分）如图所示，一电荷量q＝3×10－5C带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点.开关S合上后，当小球静止时，细线与竖直方向的夹角α＝37°.已知两板相距d＝0.1m，电源电动势E＝15V，内阻r＝0.5Ω，电阻R1＝3Ω，R2＝R3＝R4＝8Ω.g取10m/s2，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：（1）电源的输出功率；（2）两板间的电场强度大小；（3）带电小球的质量.解析：（1）R2、R3并联再与R1串联，阻值R外＝7.0Ω，R总＝R外＋r＝7.5Ω，根据闭合电路欧姆定律有I＝eq\f(E,R总)＝eq\f(15,7.