2024-2025學(xué)年新教材高中物理第五章電能與能源的可持續(xù)發(fā)展測評含解析粵教版必修第三冊

PAGEPAGE9第五章測評(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個選項中,只有一個選項符合題目要求)1.某活動中引入了風(fēng)洞飛行體驗裝置,體驗者在風(fēng)力作用下浮在半空.若減小風(fēng)力,體驗者在加速下落過程中()A.失重且機(jī)械能增加 B.失重且機(jī)械能削減C.超重且機(jī)械能增加 D.超重且機(jī)械能削減解析據(jù)題意,體驗者浮在半空時受到的重力和風(fēng)力平衡;在加速下降過程中,風(fēng)力小于重力,即重力對體驗者做正功,風(fēng)力做負(fù)功,體驗者的機(jī)械能削減;加速下降過程中,加速度方向向下,體驗者處于失重狀態(tài),故B正確.答案B2.設(shè)三峽水電站的平均水位落差為100m,每秒約有1×104m3的水用來發(fā)電,水的重力勢能約有20%轉(zhuǎn)化為電能.已知水的密度為1.0×103kg/m3.若火力發(fā)電廠每發(fā)一度電需消耗標(biāo)準(zhǔn)煤0.3kg,同時排放二氧化碳1kg,則關(guān)于三峽水電站,下列說法正確的是()A.發(fā)電平均功率約為2×1012WB.每天發(fā)電約4.8×107kW·hC.相比于同功率的火電廠,每天約可削減煤炭消耗2×106kgD.相比于同功率的火電廠,每天約可削減二氧化碳排放4.8×106kg解析發(fā)電功率P=W=2×109W,A錯誤;每天發(fā)電W1=Pt1=2×106×24kW·h=4.8×107kW·h,B正確;相比于同功率的火電廠,每天約可削減煤炭消耗4.8×107×0.3kg=1.44×107kg,削減二氧化碳排放約為4.8×107×1kg=4.8×107kg,C、D錯誤.答案B3.下表為某電飯鍋銘牌上的一部分內(nèi)容.依據(jù)表中的信息,可計算出電飯鍋正常工作時的電流約為()電器名稱電飯鍋額定功率700W額定電壓220V額定容量4.0LA.6.2A B.4.6AC.3.2A D.5.5A解析依據(jù)P=UI可知,電飯鍋正常工作時的電流I=A=3.2A,故C正確.答案C4.電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比.在測電源電動勢和內(nèi)電阻的試驗中得到的試驗圖線如圖所示,圖中U為路端電壓,I為干路電流,a、b為圖線上的兩點(diǎn),相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為ηa、ηb.由圖可知ηa、ηb的值分別為()A. B.C. D.解析電源效率η=,E為電源的總電壓(即電動勢),依據(jù)題圖可知Ua=E,Ub=E,所以ηa=,ηb=,故D正確.答案D5.在如圖甲所示的電路中,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器(最大阻值20Ω).閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑動觸頭P從最右端滑到最左端,兩個電壓表(內(nèi)阻極大)的示數(shù)隨電路中電流變更的完整過程圖線如圖乙所示.則下列說法正確的是()A.圖線甲是電壓表V1示數(shù)隨電流變更的圖線B.電源內(nèi)阻的阻值為10ΩC.電源的最大輸出功率為1.5WD.滑動變阻器R2的最大功率為0.9W解析當(dāng)滑片左移時,滑動變阻器的接入電阻減小,則電路中總電阻減小,由閉合電路歐姆定律可知,電路中電流增大,而R1兩端的電壓增大,故乙表示V1示數(shù)的變更,甲表示V2示數(shù)的變更,故A錯誤.當(dāng)只有R1接入電路時,電路中電流為0.6A,電壓為3V,則由E=U+Ir可得E=3V+r·0.6A.當(dāng)滑動變阻器全部接入時,兩電壓表示數(shù)之比為,故.由閉合電路歐姆定律可得E=5V+r·0.2A,解得r=5Ω,E=6V,故B錯誤.因當(dāng)內(nèi)阻等于外阻時,電源的輸出功率最大,故當(dāng)外阻等于5Ω時,電源的輸出功率最大,故此時電流I==0.6A,故電源的最大輸出功率P=UI=1.8W,故C錯誤.由以上分析可知,R1的阻值為5Ω,R2電阻為20Ω.若R1等效為內(nèi)阻,則當(dāng)滑動變阻器的阻值等于R+r時,滑動變阻器消耗的功率最大,故當(dāng)滑動變阻器阻值為10Ω時,滑動變阻器消耗的功率最大,由閉合電路歐姆定律可得,電路中的電流I'=A=0.3A,則滑動變阻器消耗的最大功率P'=I'2R'=0.9W,D正確.答案D6.如圖所示為一種“重力燈”,讓重物緩慢下落,拉動繩子,從而帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動,使小燈泡發(fā)光.某“重力燈”中的重物為18kg,它在30min內(nèi)緩慢下落了2m,使規(guī)格為“1.5V0.12W”的小燈泡正常發(fā)光.不計繩子重力,則以下說法正確的是()A.繩子拉力對重物做正功B.重物重力做功的功率為0.12WC.30min內(nèi)產(chǎn)生的電能為360JD.重物重力勢能轉(zhuǎn)化為燈泡電能的效率為60%解析繩子對重物的拉力方向豎直向上,重物豎直向下運(yùn)動,故繩子拉力對重物做負(fù)功,故A錯誤;重物重力做功的功率為P=W=0.2W,故B錯誤;30min內(nèi)產(chǎn)生的電能為W電=P燈泡t=0.12×30×60J=216J,故C錯誤;重物重力勢能轉(zhuǎn)化為燈泡電能的效率為η==60%,故D正確.答案D7.一電動自行車動力電源上的銘牌標(biāo)有“36V10A·h”字樣.假設(shè)工作時電源(不計內(nèi)阻)的輸入電壓恒為36V,額定輸出功率為180W.電動機(jī)發(fā)熱造成能量損耗(其他損耗不計)使得電動自行車的效率為80%,則下列說法正確的是()A.額定工作電流為10AB.動力電源充溢電后總電荷量為3.6×103CC.電動自行車電動機(jī)的內(nèi)阻為7.2ΩD.電動自行車保持額定功率行駛的最長時間是2h解析I=A=5A,所以額定工作電流為5A,故A錯誤;由動力電源上的銘牌可知,q=It=10×3.6×103C=3.6×104C,故B錯誤;由題意可知,額定輸出功率180W,發(fā)熱功率為Pr=-P額=45W,額定工作電流為5A,由公式Pr=I2r,解得r=1.8Ω,故C錯誤;依據(jù)電池容量Q=10A·h,電流為5A,則可得t==2h,故D正確.答案D二、多項選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個選項中,有多個選項符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)8.(2024江蘇卷)某汽車的電源與啟動電機(jī)、車燈連接的簡化電路如圖所示.當(dāng)汽車啟動時,開關(guān)S閉合,電機(jī)工作,車燈突然變暗,此時()A.車燈的電流變小B.路端電壓變小C.電路的總電流變小D.電源的總功率變大解析開關(guān)S閉合,電路中總電阻減小,總電流變大,選項C錯誤;電源的內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir變大,外電壓U=E-U內(nèi)變小,選項B正確;車燈的電流IL=變小,選項A正確;電源的總功率P總=EI變大,選項D正確.答案ABD9.某電動單車采納“充電寶+單車的方式”,其電池與一般充電寶類似,電池容量只有20000mA·h,輸入、輸出電壓均為10V,輸入電流為8A,輸出電流為15A,可以支持驅(qū)動人和單車行駛10km左右.已知人在路上騎電動單車時所受阻力約為20N,則()A.該單車電池最多儲存的電能為7.2×104JB.該單車電池充電時,從無電充至滿電大約須要時間2.5hC.該單車電池電能的有效利用率約為27.8%D.人采納“電動+人力”方式騎行時,最大行車速度為7.5m/s解析此電動單車電池最多存儲的電能為W電=UIt=Uq=10V×20000mA·h=10V×20×3600C=7.2×105J,故A錯誤;此電動單車充電時間t=h=2.5h,故B正確;此電動單車行駛的過程中受到的阻力為20N,則消耗的電能W=fs=20×10×103J=2.0×105J,電動單車電池電能的有效利用率約為η=×100%=×100%=27.8%,故C正確;由題知,單車輸出電壓為10V,輸出電流為15A,則人在路上騎單車時,只靠電動時,P=UI=10×15W=150W,又知P=Fv,速度最大時F=f,解得最大速度vm=7.5m/s,假如存在人力,則速度大于7.5m/s,故D錯誤.答案BC10.某同學(xué)將始終流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變更的圖線畫在了同一坐標(biāo)系中,如圖中的a、b、c所示.則推斷正確的是()A.在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標(biāo)相同的A、B、C三點(diǎn),這三點(diǎn)的縱坐標(biāo)肯定滿意關(guān)系PA=PB+PCB.b、c線的交點(diǎn)與a、b線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)之比肯定為1∶2,縱坐標(biāo)之比肯定為1∶4(非原點(diǎn))C.電源的最大輸出功率Pm=9WD.電源的電動勢E=9V,內(nèi)電阻r=3Ω解析在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標(biāo)相同的A、B、C三點(diǎn),因為直流電源的總功率PE等于輸出功率PR和電源發(fā)熱功率Pr的和,所以這三點(diǎn)的縱坐標(biāo)肯定滿意關(guān)系PA=PB+PC,故A正確.當(dāng)內(nèi)電阻和外電阻相等時,電源輸出的功率最大,此時即為b、c線的交點(diǎn)N,表示電源的輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr相等;a、b相交時只有電源的內(nèi)電阻,所以此時電流的大小為,功率的大小為,所以橫坐標(biāo)之比為1∶2,縱坐標(biāo)之比為1∶4,故B正確.圖線c表示電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖像,可得最大輸出功率小于3W,故C錯誤.當(dāng)I=3A時,外電路短路,知電源的電動勢E=3V,內(nèi)電阻r=1Ω,故D錯誤.答案AB三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(7分)水庫上建筑一條攔河壩,利用水庫水位與攔河壩下游水位之間的落差,使水輪機(jī)轉(zhuǎn)動,可以帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電.若水的重力勢能有60%轉(zhuǎn)化為電能,已知每分鐘5000t的水流量可以使發(fā)電機(jī)得到的發(fā)電功率為4.9×107W.則水的落差是m;已知水的比熱容C=4.2×103J/(kg·℃),若水的重力熱能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,則能使同質(zhì)量的水上升℃.

解析由P=,得h=m=100m若重力勢能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,則mgh=cmΔt,Δt=℃=0.23℃.答案100m0.2312.(9分)如圖所示,在光滑的水平面上,有一質(zhì)量為M的長木塊以肯定的初速度向右勻速運(yùn)動,將質(zhì)量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長木塊右端,小鐵塊與長木塊間的動摩擦因數(shù)為μ.當(dāng)小鐵塊在長木塊上相對長木塊滑動L時與長木塊保持相對靜止,此時長木塊對地的位移為l,在這個過程中:小鐵塊增加的動能為;長木塊削減的動能為;系統(tǒng)機(jī)械能的削減量為;系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為.

解析依據(jù)動能定理得μmg(l-L)=ΔEk,即小鐵塊動能的增加量等于滑動摩擦力對小鐵塊做的功.摩擦力對長木塊做負(fù)功,依據(jù)功能關(guān)系得Δ=-μmgl,即長木塊削減的動能等于長木塊克服摩擦力做的功μmgl.系統(tǒng)機(jī)械能的削減量等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功ΔE=μmgL.m、M間相對滑動的位移為L,依據(jù)能量守恒定律,有Q=μmgL,即摩擦力對系統(tǒng)做的總功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量,也等于系統(tǒng)削減的機(jī)械能.答案μmg(l-L)μmglμmgLμmgL13.(10分)電動玩具汽車的直流電動機(jī)電阻肯定,當(dāng)加上0.3V的電壓時,通過的電流為0.3A,此時電動機(jī)沒有轉(zhuǎn)動.當(dāng)加上3V的電壓時,電流為1A,這時電動機(jī)正常工作.求:(1)電動機(jī)的電阻大小;(2)電動機(jī)正常工作時消耗的電功率;(3)電動機(jī)正常工作時的機(jī)械功率.解析(1)當(dāng)電動機(jī)沒有轉(zhuǎn)動時電動機(jī)的電阻為R=Ω=1Ω.(2)電動機(jī)正常工作時消耗的電功率為P=UI=3×1W=3W.(3)電動機(jī)正常工作時的機(jī)械功率為P'=P-I2R=3W-12×1W=2W.答案(1)1Ω(2)3W(3)2W14.(12分)圖中電源電動勢E=12V,內(nèi)阻r=0.5Ω.將一盞額定電壓為8V、額定功率為16W的燈泡與一臺線圈電阻R=0.5Ω的直流電動機(jī)并聯(lián)后和電源相連,燈泡剛好正常發(fā)光,通電100min.問:(1)電源輸出的能量是多少?(2)電流對燈泡和電動機(jī)所做的功各是多少?(3)燈絲和電動機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量各是多少?解析(1)燈泡兩端電壓等于電源兩端電壓,且U=E-Ir得總電流I==8A電源輸出的能量E電=IUt=8×8×100×60J=3.84×105J.(2)通過燈泡的電流I1==2A電流對燈泡所做的功W1=Pt=16×100×60J=9.6×104J通過電動機(jī)的電流I2=I-I1=6A電流對電動機(jī)所做的功W2=I2U2t=6×8×100×60J=2.88×105J.(3)燈絲產(chǎn)生的熱量Q1=W1=9.6×104J電動機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量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)如圖所示,已知路端電壓U=18V,電容器C1=6μF、C2=3μF,電阻R1=6Ω、R2=3Ω.當(dāng)開關(guān)S斷開時,A、B兩點(diǎn)間的電壓UAB等于多少?當(dāng)S閉合時,電容器C1的電荷量變更了多少?當(dāng)S閉合時,R1的熱功率為多少?解析在電路中電容器C1、C2相當(dāng)于斷路.當(dāng)S斷開時,電路中無電流,B、C等電勢,A、D等電勢,因此UAB=U=