新教材同步輔導2023年高中物理章末質(zhì)量評估四第四章閉合電路第五章電能與能源的可持續(xù)發(fā)展粵教版必修第三冊

章末質(zhì)量評估（四）（對應第四、五章）（時間：75分鐘分值：100分）一、單項選擇題（本題共7小題，每題4分，共28分.每小題只有一個選項是正確的，選對得4分.錯選、多選、不選均不得分）1.2020Robotex世界機器人大會京津冀選拔賽于10月1日在北京開幕，大會中出現(xiàn)如圖所示的一種服務型機器人，其額定功率為48W，額定工作電壓為24V，機器人的鋰電池容量為20A·h.則機器人（）A.額定工作電流為20AB.充滿電后最長工作時間為20hC.電池充滿電后總電量為7.2×104CD.以額定電流工作時每秒消耗能量為200J解析：根據(jù)P＝UI得，額定工作電流為2A，A錯誤；根據(jù)Q＝It得，最長工作時間為10h，B錯誤；電池充滿電后總電量為Q＝20×3600C＝7.2×104C，C正確；以額定電流工作時每秒消耗能量為E＝Pt＝24J，D錯誤.故選C.答案：C2.如圖所示的電路中，L1、L2為兩只完全相同的燈泡，R為光敏電阻（隨光照的增強電阻減?。敼庹諒姸戎饾u增強的過程中，下列判斷正確的是（）A.L1、L2兩燈均逐漸變暗B.L1燈逐漸變亮，L2燈逐漸變暗C.電源內(nèi)電路消耗功率逐漸增大D.電源消耗的總功率減小解析：當光照強度逐漸增強時，光敏電阻阻值減小，由閉合電路歐姆定律可知，干路電流I增大，L2兩端電壓變大，L2變亮，由U＝E－I（r＋RL1），可知，L1兩端電壓變小，L1變暗，A、B錯誤；電源內(nèi)電路消耗功率為Pr＝I2r可知，電源內(nèi)電路消耗功率逐漸增大，C正確；由電源消耗的總功率為P＝EI可知，電源消耗的總功率增大，D錯誤.故選C.答案：C3.如圖甲所示為測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路圖，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的U-I圖線，以下實驗結(jié)論正確的是（）A.電池電動勢和內(nèi)電阻的測量值均偏大B.電池內(nèi)阻的測量值為3.50ΩC.外電路發(fā)生短路時的電流為0.40AD.電壓表的示數(shù)為1.20V時，電流表的示數(shù)I′＝0.20A解析：由題圖可知，電動勢測量值E測＝1.4V，電源內(nèi)阻r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(1.40－1.00,0.4)Ω＝1Ω，由題圖甲所示電路圖可知，相對于電源來說，電流表采用了外接法，由于電壓表的分流，使電流表所測電流小于流過電源的電流；實驗誤差來源于電壓表的分流，電動勢和內(nèi)阻測量值和真實值之間的關(guān)系為E測＝eq\f(RV,RV＋r)E真，r測＝eq\f(RVr真,RV＋r真)，電源電動勢與內(nèi)阻測量值都小于真實值，A錯誤，B錯誤；外電路發(fā)生短路時的電流為I短＝eq\f(E,r)＝eq\f(1.4,1)A＝1.4A，故C錯誤；電壓表的示數(shù)為1.20V時，電流表的示數(shù)I′＝eq\f(1.40－1.20,1)A＝0.20A，故D正確.故選D.答案：D4.2022年11月30日，神舟十五號3名航天員順利進駐中國空間站，與神舟十四號航天員乘組首次實現(xiàn)“太空會師”.神舟十五號載人飛船上的電子儀器及各種動作的控制都是靠太陽能電池供電的.由于光照而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為光伏效應.“神舟”飛船上的太陽能電池就是依靠光伏效應設(shè)計的單晶硅太陽能電池.在正常照射下，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達23%.單片單晶硅太陽能電池可產(chǎn)生0.6V的電動勢，可獲得0.1A的電流，則每秒照射到這種太陽能電池上的太陽光的能量是（）A.0.24J B.0.25JC.0.26J D.0.28J解析：每秒太陽能電池產(chǎn)生的能量為W＝UIt＝0.6×0.1×1J＝0.06J，設(shè)太陽能每秒照射的能量為Q，由能量的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律有Q＝eq\f(W,23%)＝eq\f(0.06,23%)J≈0.26J，故選C.答案：C5.如圖為一電動機，其線圈電阻是r，當它兩端所加的電壓為U時，通過的電流是I，則這臺電動機（）A.發(fā)熱功率為I2rB.消耗的電功率為UI－I2rC.所做機械功的功率為UID.t時間內(nèi)所做的機械功為eq\f(U2,r)t解析：電動機線圈電阻是r，則發(fā)熱功率為P熱＝I2r，故A正確；兩端所加的電壓為U時，通過的電流是I，消耗的電功率為UI，故B錯誤；機械功的功率為P＝UI－I2r，故C錯誤；t時間內(nèi)所做的機械功為W＝Pt＝（UI－I2r）t，故D錯誤.答案：A6.某偏遠山區(qū)為了實現(xiàn)供電，自己修建了小型水力發(fā)電站.如圖所示，某小型水力發(fā)電站蓄水池平均每天蓄水的有效總庫容量為786m3，發(fā)電過程中上下水庫平均水位差為64m.則下列說法正確的是（）A.若每天發(fā)電40kW·h，則能源利用效率約為35%B.發(fā)電時下水庫出水口的水流速度可達到36m/sC.蓄水池中水的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為電能，則每天能發(fā)電約139kW·hD.平均每天所發(fā)電能可供10戶居民同時用電（每戶電功率為1.4kW）約10h解析：蓄水池中能用于發(fā)電的水的重力勢能為Ep＝mgh＝ρVgh＝1.0×103×786×10×64J≈5.0×108J，則能源利用效率η＝eq\f(40kW·h,5.0×108J)＝eq\f(40×1000×3600J,5.0×108J)＝28.8%，A錯誤；若沒有任何阻力，由機械能守恒得mgh＝eq\f(1,2)mv2，得v＝eq\r(2gh)＝eq\r(2×10×64)m/s≈36m/s，由題知，水流下的過程中受到阻力，所以發(fā)電時流入下水庫的水流速度小于36m/s，故B錯誤；蓄水池中能用于發(fā)電的水的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為電能，則每天能發(fā)電約E0＝eq\f(5.0×108,1000×3600)kW·h≈139kW·h，故C正確；若重力勢能全部轉(zhuǎn)化為電能，平均每天所發(fā)電能可供10戶居民同時用電時間t＝eq\f(139kW·h,1.4×10kW)≈10h，由于效率不可能達到100%，可供給10戶居民用電時間小于10h，故D錯誤；故選C.答案：C7.我國的太陽能資源十分豐富，太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速.現(xiàn)有一太陽能電池板，測得它的沒有接入電路時的電壓為600mV，短路電流為20mA，若將該電池板與一阻值為20Ω的電阻器連成一閉合電路，則它的內(nèi)電阻和路端電壓分別是（）A.20Ω，0.24V B.20Ω，0.60VC.30Ω，0.24V D.30Ω，0.60V解析：由題意知電源電動勢E＝600mV，電源的內(nèi)電阻r＝eq\f(E,I短)＝eq\f(600,20)Ω＝30Ω，路端電壓U＝eq\f(RE,R＋r)＝0.24V，故C正確，A、B、D錯誤.答案：C二、多項選擇題（本大題共3小題，每題6分，共18分.每小題有多個選項是正確的，全選對得6分，少選得3分，錯選、多選、不選均不得分）8.2020年春天全世界發(fā)生新冠肺炎疫情，人們居家隔離，由于運動量減少，體重逐漸增加，體內(nèi)的脂肪也逐步增多，我們可以用某型號脂肪測量儀（如圖甲所示）來測量脂肪率.體液中含有鈉離子、鉀離子等金屬離子而呈現(xiàn)低電阻，而體內(nèi)脂肪幾乎不導電.脂肪測量儀根據(jù)人體電阻的大小來判斷脂肪所占比例，模擬電路如圖乙所示.測量時，閉合開關(guān)S，測試者兩手分別握兩手柄A、B，則（）A.體型相近的兩人相比，脂肪含量高者對應的電流表示數(shù)較大，電壓表示數(shù)較小B.體型相近的兩人相比，脂肪含量高者對應的電源效率高C.體型相近的兩人相比，脂肪含量高者對應的電源輸出功率大D.當A、B間電阻逐漸增大時，電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的比值的絕對值不變解析：體型相近的兩人相比，脂肪含量高者電阻較大，題圖乙是串聯(lián)電路，總電阻增大，電流減小，AB兩端電壓增大，電源效率η＝eq\f(U,E)×100%，路端電壓U隨外電阻R外增加而增大，因此脂肪含量高者對應的電源效率高，電源輸出功率與外電阻和電源內(nèi)阻的關(guān)系有關(guān)，外電阻與電源的內(nèi)阻越接近，電源輸出功率越大，本題中未給出外電阻與電源內(nèi)阻的關(guān)系，故無法判斷所對應的電源輸出功率大小，故B正確，A、C錯誤；電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的比值的絕對值為|eq\f(ΔU,ΔI)|＝R＋r，其大小不變，故D正確.故選BD.答案：BD9.新安江水庫發(fā)電站是我國最早自行設(shè)計建設(shè)的水電站，水庫年徑流量113億立方米（1億＝1×108），年發(fā)電量為18.6億千瓦時，上下游高度差約73m，里面裝有九臺水電機組，裝機總?cè)萘浚淳排_機組一起工作時的功率）662.5兆瓦（1兆＝1×106），只有在用電高峰期才會開啟九臺機組.設(shè)每戶人家平均每月用電為200度，我們平時所說的一度電即為1千瓦時的電能.根據(jù)以上信息，以下分析正確的是（）A.一度電的能量約為10立方米的水從水庫上游流下時減少的重力勢能B.新安江水力發(fā)電站可以為7.75×105戶家庭供電C.一年平均開啟的發(fā)電機組約3臺D.水電站是將水的機械能轉(zhuǎn)化為電能，該發(fā)電站的轉(zhuǎn)化效率約為32%解析：10立方米的水從水庫上游流下時減少的重力勢能為Ep＝mgh＝ρVgh＝7.3×106J，而一度電1kW·h＝3.6×105J，A錯誤；由200×12×n＝18.6×108可得n＝7.75×105，B正確；由18.6×108×103＝P×365×24得P≈212兆瓦，大約3臺發(fā)電機組的功率，C正確；轉(zhuǎn)化效率η＝eq\f(18.6×1011×3600,113×108×103×10×73)≈81%，D錯誤.故選BC.答案：BC10.如圖所示的電路，R1為定值電阻，R2為熱敏電阻（溫度升高，電阻減?。?，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r.閉合開關(guān)，當環(huán)境溫度升高時，下列說法正確的是（）A.電壓表示數(shù)增大B.電流表示數(shù)增大C.有電流向上流過A點D.電壓表和電流表示數(shù)變化量之比保持不變解析：當環(huán)境溫度升高時，則R2減小，總電阻減小，總電流變大，則電流表示數(shù)變大，內(nèi)阻和R1兩端電壓變大，則R2電壓減小，即電壓表讀數(shù)減小，A錯誤，B正確；由于電容器兩端電壓減小，可知電容器放電，則有電流向下流過A點，C錯誤；由于U＝E－I（R1＋r），則eq\f(ΔU,ΔI)＝R1＋r，即電壓表和電流表示數(shù)變化量之比保持不變，D正確.答案：BD三、非選擇題（本大題共5小題，共54分.解答題應寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）11.（8分）測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路和U-I圖像如圖甲和圖乙所示，請回答下列問題：（1）如圖甲所示，在閉合開關(guān)之前為防止電表過載而移動滑動變阻器的滑動頭P，應放在滑動變阻器處（選填“a”或“b”）.（2）現(xiàn)備有以下器材：A.干電池1個；B.滑動變阻器（0～50Ω）；C.電壓表（0～3V）；D.電壓表（0～15V）；E.電流表（0～0.6A）；F.電流表（0～3A）.其中電流表應選，電壓表應選.（均選填器材的字母代號）（3）根據(jù)原理圖在圖丙所示實物圖示上把線連好.（4）如圖乙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的U-I圖像.由此可知這個干電池的電動勢E＝V，內(nèi)電阻r＝Ω.（均保留三位有效數(shù)字）解析：（1）滑動變阻器采用限流接法，在閉合開關(guān)之前為防止電表過載，判定變阻器滑動頭P應放在滑動變阻器a處.（2）由題圖乙可知，電路中的最大電流為0.4A，因此電流表選擇量程為0.6A比較合適，故電流表選擇E；電源電動勢約為1.5V，因此電壓表選擇量程為3V比較合適，故電壓表選擇C.（3）根據(jù)電路圖連接的實物圖如下圖所示.（4）由題圖乙可知，電源的U-I圖像與縱軸的交點坐標值是1.49，則電源電動勢為1.49V，圖像的斜率表示電源內(nèi)阻，所以電源內(nèi)阻為r＝eq\f(1.49－1.20,0.4)Ω＝0.725Ω.答案：（1）a（2）EC（3）圖見解析（4）1.490.72512.（10分）指針式多用電表是實驗室中常用的測量儀器.（1）如圖甲所示為某同學設(shè)計的多用電表的原理示意圖.虛線框中S為一個單刀多擲開關(guān)，通過操作開關(guān)，接線柱B可以分別與觸點1、2、3接通，從而實現(xiàn)使用多用電表測量不同物理量的不同功能.關(guān)于此多用電表，下列說法正確的是（選填選項前面的字母）.A.當S接觸點1時，多用電表處于測量電流的擋位，接線柱B接的是黑表筆B.當S接觸點2時，多用電表處于測量電壓的擋位，接線柱B接的是黑表筆C.當S接觸點2時，多用電表處于測量電阻的擋位，接線柱B接的是黑表筆D.當S接觸點3時，多用電表處于測量電壓的擋位，接線柱B接的是紅表筆（2）用實驗室的多用電表進行某次測量時，指針在表盤的位置如圖乙所示.a.若所選擋位為直流50mA擋，則示數(shù)為mA.b.若所選擋位為電阻“×10”擋，則示數(shù)為Ω.c.若所選擋位為電阻“×10”擋，則歐姆表的內(nèi)阻為Ω.（3）用表盤為圖乙所示的多用電表正確測量了一個約15Ω的電阻后，需要繼續(xù)測量一個阻值約2kΩ的電阻，在用紅、黑表筆接觸這個電阻兩端之前，請選擇以下必需的步驟，并按操作順序逐一寫出步驟的序號：.A.將紅表筆和黑表筆接觸B.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”位置C.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1k”位置D.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使表針指向歐姆零點解析：（1）由圖甲可知，當S接觸點1時，表頭與分流電阻并聯(lián)，此時多用電表處于測量電流的擋位，接線柱B接的是黑表筆，故A正確；由圖甲可知，當S接觸點2時，表頭與電源相連，此時多用電表處于測量電阻的擋位，接線柱B接的是黑表筆，故B錯誤，C正確；由圖甲知，當S接觸點3時，表頭與分壓電阻串聯(lián)，此時多用電表處于測量電壓的擋位，其中接線柱B接的是黑表筆，故D錯誤.（2）若所選擋位為直流50mA擋，由圖乙可知，其分度值為1mA，則示數(shù)為22.0mA.若所選擋位為電阻“×10”擋，則示數(shù)為190Ω.若所選擋位為電阻“×10”擋，歐姆表的內(nèi)阻等于中值電阻，即15×10＝150Ω.（3）多用電表正確測量了一個約15Ω的電阻后，需要繼續(xù)測量一個阻值約2kΩ的電阻，在用紅、黑表筆接觸這個電阻兩端之前，首先要把選擇開關(guān)置于“×100”擋，然后進行歐姆調(diào)零，即把紅黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指向歐姆零點，故合理的步驟是BAD.答案：（1）AC（2）22.0190150（3）BAD13.（12分）某一用直流電動機提升重物的裝置，如圖所示，電動機線圈的電阻為4Ω，重物的質(zhì)量m＝50kg，不計電源內(nèi)阻及各處的摩擦.當電動機以v＝0.6m/s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流I＝5A.（g取10m/s2）求：（1）電源的電動勢E；（2）該裝置的效率η.解析：（1）電動機的輸出功率P出＝mgv＝50×10×0.6W＝300W，電動機的熱功率P熱＝I2R＝52×4W＝100W，故電動機的總功率P＝P出＋P熱＝300W＋100W＝400W，根據(jù)P＝EI可得電源的電動勢E＝eq\f(P,I)＝eq\f(400,5)V＝80V.（2）該裝置的效率為η＝eq\f(P出,P)×100%＝eq\f(300,400)×100%＝75%.答案：（1）80V（2）75%14.（12分）如圖所示，一電荷量q＝3×10－5C帶正電的小球，用絕緣細線懸于豎直放置足夠大的平行金屬板中的O點.開關(guān)S合上后，當小球靜止時，細線與豎直方向的夾角α＝37°.已知兩板相距d＝0.1m，電源電動勢E＝15V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，電阻R1＝3Ω，R2＝R3＝R4＝8Ω.g取10m/s2，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：（1）電源的輸出功率；（2）兩板間的電場強度大??；（3）帶電小球的質(zhì)量.解析：（1）R2、R3并聯(lián)再與R1串聯(lián)，阻值R外＝7.0Ω，R總＝R外＋r＝7.5Ω，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(15,7.