2024-2025学年新教材高中物理第五章电能与能源的可持续发展测评含解析粤教版必修第三册

PAGEPAGE9第五章测评(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求)1.某活动中引入了风洞飞行体验装置,体验者在风力作用下浮在半空.若减小风力,体验者在加速下落过程中()A.失重且机械能增加 B.失重且机械能削减C.超重且机械能增加 D.超重且机械能削减解析据题意,体验者浮在半空时受到的重力和风力平衡;在加速下降过程中,风力小于重力,即重力对体验者做正功,风力做负功,体验者的机械能削减;加速下降过程中,加速度方向向下,体验者处于失重状态,故B正确.答案B2.设三峡水电站的平均水位落差为100m,每秒约有1×104m3的水用来发电,水的重力势能约有20%转化为电能.已知水的密度为1.0×103kg/m3.若火力发电厂每发一度电需消耗标准煤0.3kg,同时排放二氧化碳1kg,则关于三峡水电站,下列说法正确的是()A.发电平均功率约为2×1012WB.每天发电约4.8×107kW·hC.相比于同功率的火电厂,每天约可削减煤炭消耗2×106kgD.相比于同功率的火电厂,每天约可削减二氧化碳排放4.8×106kg解析发电功率P=W=2×109W,A错误;每天发电W1=Pt1=2×106×24kW·h=4.8×107kW·h,B正确;相比于同功率的火电厂,每天约可削减煤炭消耗4.8×107×0.3kg=1.44×107kg,削减二氧化碳排放约为4.8×107×1kg=4.8×107kg,C、D错误.答案B3.下表为某电饭锅铭牌上的一部分内容.依据表中的信息,可计算出电饭锅正常工作时的电流约为()电器名称电饭锅额定功率700W额定电压220V额定容量4.0LA.6.2A B.4.6AC.3.2A D.5.5A解析依据P=UI可知,电饭锅正常工作时的电流I=A=3.2A,故C正确.答案C4.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的试验中得到的试验图线如图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为()A. B.C. D.解析电源效率η=,E为电源的总电压(即电动势),依据题图可知Ua=E,Ub=E,所以ηa=,ηb=,故D正确.答案D5.在如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器(最大阻值20Ω).闭合开关S,将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端,两个电压表(内阻极大)的示数随电路中电流变更的完整过程图线如图乙所示.则下列说法正确的是()A.图线甲是电压表V1示数随电流变更的图线B.电源内阻的阻值为10ΩC.电源的最大输出功率为1.5WD.滑动变阻器R2的最大功率为0.9W解析当滑片左移时,滑动变阻器的接入电阻减小,则电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流增大,而R1两端的电压增大,故乙表示V1示数的变更,甲表示V2示数的变更,故A错误.当只有R1接入电路时,电路中电流为0.6A,电压为3V,则由E=U+Ir可得E=3V+r·0.6A.当滑动变阻器全部接入时,两电压表示数之比为,故.由闭合电路欧姆定律可得E=5V+r·0.2A,解得r=5Ω,E=6V,故B错误.因当内阻等于外阻时,电源的输出功率最大,故当外阻等于5Ω时,电源的输出功率最大,故此时电流I==0.6A,故电源的最大输出功率P=UI=1.8W,故C错误.由以上分析可知,R1的阻值为5Ω,R2电阻为20Ω.若R1等效为内阻,则当滑动变阻器的阻值等于R+r时,滑动变阻器消耗的功率最大,故当滑动变阻器阻值为10Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大,由闭合电路欧姆定律可得,电路中的电流I'=A=0.3A,则滑动变阻器消耗的最大功率P'=I'2R'=0.9W,D正确.答案D6.如图所示为一种“重力灯”,让重物缓慢下落,拉动绳子,从而带动发电机转动,使小灯泡发光.某“重力灯”中的重物为18kg,它在30min内缓慢下落了2m,使规格为“1.5V0.12W”的小灯泡正常发光.不计绳子重力,则以下说法正确的是()A.绳子拉力对重物做正功B.重物重力做功的功率为0.12WC.30min内产生的电能为360JD.重物重力势能转化为灯泡电能的效率为60%解析绳子对重物的拉力方向竖直向上,重物竖直向下运动,故绳子拉力对重物做负功,故A错误;重物重力做功的功率为P=W=0.2W,故B错误;30min内产生的电能为W电=P灯泡t=0.12×30×60J=216J,故C错误;重物重力势能转化为灯泡电能的效率为η==60%,故D正确.答案D7.一电动自行车动力电源上的铭牌标有“36V10A·h”字样.假设工作时电源(不计内阻)的输入电压恒为36V,额定输出功率为180W.电动机发热造成能量损耗(其他损耗不计)使得电动自行车的效率为80%,则下列说法正确的是()A.额定工作电流为10AB.动力电源充溢电后总电荷量为3.6×103CC.电动自行车电动机的内阻为7.2ΩD.电动自行车保持额定功率行驶的最长时间是2h解析I=A=5A,所以额定工作电流为5A,故A错误;由动力电源上的铭牌可知,q=It=10×3.6×103C=3.6×104C,故B错误;由题意可知,额定输出功率180W,发热功率为Pr=-P额=45W,额定工作电流为5A,由公式Pr=I2r,解得r=1.8Ω,故C错误;依据电池容量Q=10A·h,电流为5A,则可得t==2h,故D正确.答案D二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.(2024江苏卷)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示.当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,此时()A.车灯的电流变小B.路端电压变小C.电路的总电流变小D.电源的总功率变大解析开关S闭合,电路中总电阻减小,总电流变大,选项C错误;电源的内电压U内=Ir变大,外电压U=E-U内变小,选项B正确;车灯的电流IL=变小,选项A正确;电源的总功率P总=EI变大,选项D正确.答案ABD9.某电动单车采纳“充电宝+单车的方式”,其电池与一般充电宝类似,电池容量只有20000mA·h,输入、输出电压均为10V,输入电流为8A,输出电流为15A,可以支持驱动人和单车行驶10km左右.已知人在路上骑电动单车时所受阻力约为20N,则()A.该单车电池最多储存的电能为7.2×104JB.该单车电池充电时,从无电充至满电大约须要时间2.5hC.该单车电池电能的有效利用率约为27.8%D.人采纳“电动+人力”方式骑行时,最大行车速度为7.5m/s解析此电动单车电池最多存储的电能为W电=UIt=Uq=10V×20000mA·h=10V×20×3600C=7.2×105J,故A错误;此电动单车充电时间t=h=2.5h,故B正确;此电动单车行驶的过程中受到的阻力为20N,则消耗的电能W=fs=20×10×103J=2.0×105J,电动单车电池电能的有效利用率约为η=×100%=×100%=27.8%,故C正确;由题知,单车输出电压为10V,输出电流为15A,则人在路上骑单车时,只靠电动时,P=UI=10×15W=150W,又知P=Fv,速度最大时F=f,解得最大速度vm=7.5m/s,假如存在人力,则速度大于7.5m/s,故D错误.答案BC10.某同学将始终流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变更的图线画在了同一坐标系中,如图中的a、b、c所示.则推断正确的是()A.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点,这三点的纵坐标肯定满意关系PA=PB+PCB.b、c线的交点与a、b线的交点的横坐标之比肯定为1∶2,纵坐标之比肯定为1∶4(非原点)C.电源的最大输出功率Pm=9WD.电源的电动势E=9V,内电阻r=3Ω解析在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点,因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源发热功率Pr的和,所以这三点的纵坐标肯定满意关系PA=PB+PC,故A正确.当内电阻和外电阻相等时,电源输出的功率最大,此时即为b、c线的交点N,表示电源的输出功率PR和电源内部的发热功率Pr相等;a、b相交时只有电源的内电阻,所以此时电流的大小为,功率的大小为,所以横坐标之比为1∶2,纵坐标之比为1∶4,故B正确.图线c表示电源的输出功率与电流的关系图像,可得最大输出功率小于3W,故C错误.当I=3A时,外电路短路,知电源的电动势E=3V,内电阻r=1Ω,故D错误.答案AB三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(7分)水库上建筑一条拦河坝,利用水库水位与拦河坝下游水位之间的落差,使水轮机转动,可以带动发电机发电.若水的重力势能有60%转化为电能,已知每分钟5000t的水流量可以使发电机得到的发电功率为4.9×107W.则水的落差是m;已知水的比热容C=4.2×103J/(kg·℃),若水的重力热能全部转化为内能,则能使同质量的水上升℃.

解析由P=,得h=m=100m若重力势能全部转化为内能,则mgh=cmΔt,Δt=℃=0.23℃.答案100m0.2312.(9分)如图所示,在光滑的水平面上,有一质量为M的长木块以肯定的初速度向右匀速运动,将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端,小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ.当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止,此时长木块对地的位移为l,在这个过程中:小铁块增加的动能为;长木块削减的动能为;系统机械能的削减量为;系统产生的热量为.

解析依据动能定理得μmg(l-L)=ΔEk,即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功.摩擦力对长木块做负功,依据功能关系得Δ=-μmgl,即长木块削减的动能等于长木块克服摩擦力做的功μmgl.系统机械能的削减量等于系统克服摩擦力做的功ΔE=μmgL.m、M间相对滑动的位移为L,依据能量守恒定律,有Q=μmgL,即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量,也等于系统削减的机械能.答案μmg(l-L)μmglμmgLμmgL13.(10分)电动玩具汽车的直流电动机电阻肯定,当加上0.3V的电压时,通过的电流为0.3A,此时电动机没有转动.当加上3V的电压时,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为R=Ω=1Ω.(2)电动机正常工作时消耗的电功率为P=UI=3×1W=3W.(3)电动机正常工作时的机械功率为P'=P-I2R=3W-12×1W=2W.答案(1)1Ω(2)3W(3)2W14.(12分)图中电源电动势E=12V,内阻r=0.5Ω.将一盏额定电压为8V、额定功率为16W的灯泡与一台线圈电阻R=0.5Ω的直流电动机并联后和电源相连,灯泡刚好正常发光,通电100min.问:(1)电源输出的能量是多少?(2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少?(3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少?解析(1)灯泡两端电压等于电源两端电压,且U=E-Ir得总电流I==8A电源输出的能量E电=IUt=8×8×100×60J=3.84×105J.(2)通过灯泡的电流I1==2A电流对灯泡所做的功W1=Pt=16×100×60J=9.6×104J通过电动机的电流I2=I-I1=6A电流对电动机所做的功W2=I2U2t=6×8×100×60J=2.88×105J.(3)灯丝产生的热量Q1=W1=9.6×104J电动机线圈产生的热量Q2=Rt=62×0.5×6000J=1.08×105J.答案(1)3.84×105J(2)9.6×104J2.88×105J(3)9.6×104J1.08×105J15.(16分)如图所示,已知路端电压U=18V,电容器C1=6μF、C2=3μF,电阻R1=6Ω、R2=3Ω.当开关S断开时,A、B两点间的电压UAB等于多少?当S闭合时,电容器C1的电荷量变更了多少?当S闭合时,R1的热功率为多少?解析在电路中电容器C1、C2相当于断路.当S断开时,电路中无电流,B、C等电势,A、D等电势,因此UAB=U=