粤教版高中物理必修第三册第五单元检测含答案

章末综合测评(五) 电能与能源的可持续发展(分值：100分)一、单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分。)1．下述做法能改善空气质量的是(  )A．以煤等燃料作为主要生活燃料B．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车D．限制使用电动车B [以煤等燃料作为主要生活燃料时会产生大量空气污染物；私人汽车代替公交车会使汽油消耗量增加，带来的空气污染物增多；限制使用电动车不能改善空气质量。故选B。]2．下列哪项不属于温室效应增强造成的影响(  )A．全球气候变暖   B．南极冰川融化加速C．酸雨频繁发生D．自然灾害频繁发生C [温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能，它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来，由于气候变暖，南极冰川融化会加速，导致海平面上升。此外，还会造成其他自然灾害的频繁发生，如：地球上的病虫害增加，气候反常，海洋风暴增多，土地干旱，沙漠化面积增大等。而酸雨是排入大气中的二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水中形成的，不属于温室效应造成的影响。故应选C。]3．有一个电风扇，标有“220V 50W”字样，电动机线圈的电阻为0.4Ω，把它接入220V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中，正确的是(  ) A．Q＝B．Q＝PtC．Q＝·RtD．以上三种方法均正确C [通过电风扇的电流为I＝，因为电风扇不是纯电阻电路，所以其焦耳热为Q＝·Rt，而不应该是Q＝或Q＝Pt，C正确。]4．如图所示，电压U不变，电阻R为固定电阻，如要使电路消耗的总功率稍稍增大，可行的办法是(  )A．给R串联一个较小的电阻B．给R并联一个较小的电阻C．给R串联一个较大的电阻D．给R并联一个较大的电阻D [因为电压U不变，电阻R为固定电阻，如要使电路消耗的总功率稍稍增大，则电路总电阻稍稍变小即可，因此并联一个较大的电阻即可。选项D正确。]5．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实验中得到的实验图线如图所示，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．， D [电源的效率η＝×100%＝×100%。a点对应的路端电压U为4个格，而电动势E为6个格，因此ηa＝；b点对应的路端电压为2个格，因此ηb＝。故D项正确。]6．如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，灯泡L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则(  )A．灯泡L更亮，电流表的示数减小B．定值电阻R2消耗的功率增大C．灯泡L变暗，电源的总功率减小D．灯泡L变暗，电流表的示数增大A [滑片向b端滑动，R1变大，电路中总电阻变大，根据I＝知I减小，电流表示数减小。根据E＝U外＋Ir，U外变大，灯泡两端电压变大，故灯泡L更亮。再根据P2＝IR2，I总减小，IL变大，故I2变小，R2功率变小，故B、C、D错误，A正确。]7．如图所示，平行金属板中带电质点P原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻r相等。当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时(  )A．电压表读数增大B．电流表读数减小C．电源的输出功率逐渐增大D．质点P将向上运动C [当R4的滑片向b端移动时，其接入电路的阻值减小，由“串反并同” 原则可知，电压表示数减小，电流表示数增大，A、B错误；当R外>r时，R外变小则P出增大，C正确；电容器两端电压减小，带电质点P受电场力变小，重力大于电场力，质点P将向下运动，D错误。]8．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a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，图线b是某纯电阻电器的UI图像。则在该光照强度下，把该电池和该电器组成一个电路时，电池的(  )A．内阻为12.5ΩB．输出功率为12.5WC．内耗功率为0.22WD．效率为50%C [由闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，当I＝0时，E＝U，由a与纵轴的交点读出电动势为E＝3.6V。根据两图线交点处的状态可知，将它们组成闭合回路时路端电压为U＝2.5V，电流为I＝0.2A。则电池的内阻为r＝＝Ω＝5.5Ω，故A错误；电池的输出功率为：P出＝UI＝2.5×0.2W＝0.5W，故B错误；内耗功率为P内＝I2r＝0.22W，故C正确；电池的输出效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%≈69.4%，故D错误。]二、多选题(共4个小题，每小题4分，共16分)9．下列对能量守恒定律的认识，正确的是(  )A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的 D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了ABC [A选项是指不同形式的能量在转化，转化过程中能量是守恒的，B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移，选项A、B正确；任何永动机都是不可能制成的，选项C正确；D选项中石子的机械能发生变化，比如受空气阻力作用，机械能减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，故选项D错误。]10．如图所示，电阻R1＝20Ω，电动机绕组的阻值R2＝10Ω。当开关断开时，电流表的示数是I0＝0.5A，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是(  )A．I＝1.5AB．I＜1.5AC．P＝15WD．P＜15WBD [由题意知，电路两端的电压U＝R1I0＝10V，闭合开关后，对非纯电阻电路，有UI＝I2R＋P机，即I2R＜UI，可得IR＜U，R＝，即I＜1.5A，电路消耗的电功率P＝UI＜15W，故B、D正确。]11．如图所示是用一个直流电动机提升重物的装置，重物质量m＝50kg，电源电压U＝100V，不计各处的摩擦，当电动机以v＝0.9m/s的恒定速度将重物向上提升1m时，电路中的电流I＝5A(g取10N/kg)，由此可知(  )A．电动机线圈的电阻r＝1ΩB．电动机线圈的电阻r＝2ΩC．该装置的效率为90%D．此过程中额外功为50J BC [根据能量转化和守恒定律得UI＝mgv＋I2r，得到r＝＝2Ω，A错误，B正确；该装置的效率为η＝＝×100%＝90%，C正确；额外功率为P＝UI－mgv＝50W，但此过程的时间为t＝＝s＞1s，故此过程中额外功大于50J，D错误。]12．如图所示，U－I图像上a、b、c各点均表示该电路中一个确定的工作状态。在b点β＝α，则下列说法中正确的是(  )A．在b点时，电源有最大的输出功率B．在b点时，电源的总功率最大C．从a到b时，β角越大，电源的总功率和输出功率都将增大D．从b到c时，β角越大，电源的总功率和输出功率都将减小AD [在b点β＝α，即电源内阻等于外电阻，此时电源的输出功率最大，而电源的总功率P总＝EI，b点电流I不是最大，A正确，B错误；从a到b时，β角越大，外电阻阻值越大，越接近电源内阻，电源的输出功率越大，通过电源的电流越小，总功率越小，C错误；从b到c时，β角越大，外电阻阻值越远离内阻，电源的输出功率越小，通过电源的电流越小，总功率越小，D正确。]三、非选择题(共6小题，共60分)13．(8分)三峡水力发电站是我国最大的水力发电站。三峡水库二期蓄水后，水位落差约135m，水的流量约1.35×104m3/s。船只通航需要约3500m3/s的流量，其余流量全部用来发电。水流冲击水轮机发电时，水流减少的机械能有20%转化为电能。则三峡发电站的发电功率最大是多少？(g取10m/s2)[解析] 用于发电的水流下落后，重力势能转化为动能，水冲击水轮发电机发电，但机械能转化为电能的效率只有20%。用于发电的水的流量为1.35×104m3/s－3.5×103m3/s＝1.0×104m3/s。每秒重力势能的减少量为ΔEp＝mgh＝ρVgh＝1.0×103×1.0×104×10×135 J＝1.35×1010J。每秒转化的电能是ΔEp·η＝1.35×1010×0.2J＝2.7×109J。故发电机的最大功率为Pmax＝2.7×109W＝2.7×106kW。[答案] 2.7×106kW14．(8分)如图所示电路中，A为电解槽，N为电炉子，恒定电压U＝12V，电解槽内阻rA＝2Ω，当S1闭合、S2断开时，电流表的示数为6A；当S2闭合、S1断开时，电流表的示数为4A，求：(1)电炉子的电阻及发热功率各多大；(2)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少。[解析] (1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律I1＝得：R＝＝＝2Ω，其发热功率为：PR＝UI1＝72W。(2)电解槽为非纯电阻元件，发热功率为：P热＝IrA＝32W。总功率为：P总＝UI2＝48W。故电能转化为化学能的功率为：P化＝P总－P热＝16W。[答案] (1)2Ω 72W (2)16W15．(10分)一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升重力为4N的物体时，通过电动机的电流是0.2A，在30s内可将该物体匀速提升3m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；(2)在开始提升物体后的30s内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻。[解析] (1)电动机的输入功率P入＝IU＝0.2×3W＝0.6W。 (2)电动机提升物体的机械功率P机＝Fv＝G·＝4×W＝0.4W由能量守恒定律得P入＝P机＋P热故P热＝P入－P机＝(0.6－0.4)W＝0.2W所以电动机线圈产生的热量Q＝P热t＝0.2×30J＝6J。(3)根据焦耳定律Q＝I2Rt可得线圈电阻R＝＝Ω＝5Ω。[答案] (1)0.6W (2)6J (3)5Ω16．(10分)国庆期间，群众游行队伍中的彩车是一辆电动车，彩车充一次电可以走100千米左右。假设这辆电动彩车的总质量为6.75×103kg，它匀速通过天安门前500m的检阅区域用时为250s，驱动电机的输入电流I＝10A，电压为300V，电动彩车行驶时所受阻力为车重的。g取10m/s2，其他摩擦不计，只考虑驱动电机的内阻发热损耗的能量，求：(1)驱动电机的输入功率；(2)电动彩车通过天安门前时的机械功率；(3)驱动电机的内阻和机械效率。[解析] (1)驱动电机的输入功率P入＝UI＝300V×10A＝3000W。(2)电动彩车通过天安门前的速度v＝＝2m/s电动彩车行驶时所受阻力为f＝mg＝×6.75×103×10N＝1.35×103N电动彩车匀速行驶时F＝f，故电动彩车通过天安门前时的机械功率P机＝Fv＝2700W。(3)设驱动电机的内阻为R，则P入＝P机＋I2R 解得R＝3Ω驱动电机的机械效率η＝×100%＝90%。[答案] (1)3000W (2)2700W (3)3Ω 90%17．(12分)如图所示，线段A为某电源的UI图线，线段B为某电阻的UI图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：(1)电源的输出功率P出为多大？(2)电源内部损耗的电功率是多少？(3)电源的效率η为多大？[解析] (1)根据题意从A的图线可读出E＝3V，r＝＝Ω＝0.5Ω，从B图线中可读出外电阻R＝1Ω。由闭合电路欧姆定律可得I＝＝A＝2A，则电源的输出功率P出＝I2R＝4W。(2)电源内部消耗的功率P内＝I2r＝2W。(3)电源的总功率P总＝IE＝6W故电源的效率η＝×100%≈66.7%。[答案] (1)4W (2)2W (3)66.7%18．(12分)如图所示的电路中，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.5Ω，电动机的电阻R0＝1.0Ω，电阻R1＝1.5Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U1＝3.0V，求：(1)电源的总功率； (2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率；(3)电源的输出功率和效率。[解析] (1)电动机正常工作时，电流为I＝＝A＝2A电源的总功率为P总＝IE＝2×10W＝20W。(2)电动机两端的电压为U＝E－Ir－U1＝(10－2×0.5－3.0)V＝6V电动机消耗的电功率为P电＝IU＝2×6W＝12W电动机的热功率为P热＝I2R0＝22×1W＝4W电动机将电能转化为机械能的功率P机＝P电－P热＝(12－4)W＝8W。(3)电源的输出功率为P出＝P总－P内＝P总－I2r＝(20－22×0.5)W＝18W电源的效率η＝×100%＝×100%＝90%。[答案] (1)20W (2)12W 8W (3)18W 90%