单元检测卷(五) 电能与能源的可持续发展-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义配套练习（粤教版）

单元检测卷(五)　电能与能源的可持续发展 (时间：90分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求) 1．关于能量和能源，下列说法正确的是(　　) A．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失 B．物体沿粗糙斜面下滑，减少的重力势能全部转化为动能 C．煤炭和石油是取之不尽、用之不竭的能源 D．能量是守恒的，不可能消失，所以人类不需要节约能源 答案：A 解析：根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，故A正确；物体沿粗糙斜面下滑，减少的重力势能转化为动能和内能，故B错误；煤炭和石油是不可再生资源，故C错误；能量是守恒的，不可能消失，但能量转化有方向，所以人类需要节约能源，故D错误。 2．下列对能量转化的描述，正确的是(　　) A．电暖气工作时，电能转化为动能 B．汽油发动机运转时，电能转化为化学能 C．雨滴下落过程中，部分动能转化为重力势能 D．水力发电机工作时，水的部分机械能转化为电能 答案：D 解析：电暖器工作时，电能转化为内能，故A错误；汽油发动机运转时，化学能转化为机械能，故B错误；雨滴下落过程中，部分重力势能转化为动能，故C错误；水力发电机工作时，水的部分机械能转化为电能，故D正确。 3．在正常照射下，太阳能电池的光转换效率可达到23%。单片晶体硅太阳能电池可产生0.6 V的电动势，可获得0.1 A的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上太阳光的能量是(　　) A．0.14 J　 B．0.23 J C．0.26 J D．2.6 J 答案：C 解析：电阻能电池每秒产生的电能为W＝UIt＝0.6×0.1×1 J＝0.06 J，则照到太阳能电池上的光能为W光＝＝ J≈0.26 J，故C正确。 4.电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作。设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有(　　) A．U1<U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2 C．W1＝W2，Q1>Q2 D．W1<W2，Q1<Q2 答案：A 解析：电动机是非纯电阻用电器，其两端电压U2>IR＝U1，电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此，W1<W2，根据焦耳定律Q＝I2Rt可判断Q1＝Q2，故A正确。 5.(2025·广东广州期末)如图所示，R1＝R3<R2＝R4。在A、B两端接上电源后，比较各电阻消耗电功率P的大小(　　) A．P1＝P3<P2＝P4 B．P2>P1>P4>P3 C．P2>P1>P3>P4 D．P1>P2>P4>P3 答案：C 解析：R3与R4并联，电压相等，而R3<R4，根据公式P＝，可知P3>P4；通过R1的电流大于通过R3的电流，而R1＝R3，根据公式P＝I2R，可知P1>P3；R1与R2串联，电流相等，而R1<R2，根据公式P＝I2R，可知P2>P1，所以P2>P1>P3>P4，故A、B、D错误，C正确。 6.在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路，电路中电表均为理想电表。当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V。则当这台电动机正常运转时(　　) A．电动机的内阻为20 Ω B．电动机的内阻为7.5 Ω C．电动机的输出功率为30 W D．电动机的输出功率为22 W 答案：D 解析：电动机停止转动时可把电动机看成纯电阻，由欧姆定律可得电动机内阻为r＝＝ Ω＝2 Ω，故A、B错误；电动机正常运转时消耗电能并将其转化为输出的机械能和内能，因此电动机输出功率P出＝UI－I2r＝22 W，故C错误，D正确。 7．(2025·广东佛山高二上期中)创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可监测水位的蓄水池，如图是蓄水池的原理示意图，蓄水池底部安装有压敏电阻R，压敏电阻接入电路当中，已知压敏电阻受到压力越大，阻值越小。下列说法正确的是(　　) A．蓄水池水位升高时，电流表的示数变小 B．蓄水池水位下降时，电流表的示数变大 C．蓄水池水位下降时，R0的电功率变小 D．蓄水池水位升高时，电源的输出功率一定变大 答案：C 解析：蓄水池水位升高时，压敏电阻受到压力增大，则阻值减小，电流增大，电流表示数变大；下降时，压力减小，则阻值增大，电流减小，电流表示数变小，故A、B错误。蓄水池水位下降时，压敏电阻阻值增大，电流变小，根据P＝I2R0，可知R0的电功率变小，故C正确。当电路外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，由于电路内、外阻大小关系未知，则蓄水池水位升高时，无法判断电源输出功率的变化情况，故D错误。故选C。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8．一只电炉的电阻丝和一台直流电动机线圈电阻相同，都为R，设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同时间内(　　) A．电炉和电动机产生的热量相同 B．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率 C．电炉两端电压小于电动机两端电压 D．电炉和电动机两端电压相等 答案：ABC 解析：电炉和电动机线圈的电阻相同，通过它们的电流相同，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同的时间内电炉和电动机产生的电热相等，A正确；电动机消耗的电能一部分转化为内能，另一部分转化为机械能，电炉消耗的电能全部转化为内能，而相同时间内它们产生的热量相等，则在相同的时间内，电动机消耗的电能大于电炉消耗的电能，故电动机消耗的电功率大于电炉消耗的电功率，B正确；设电流为I，则电炉两端电压U炉＝IR，电动机两端电压U机>IR，所以U机>U炉，即电动机两端电压大于电炉两端电压，C正确，D错误。 9.某款扫地机器人如图所示，额定功率24 W，额定电流3 A，正常工作时电机输出的功率为19.5 W，锂电池容量9 A·h，为延长锂电池寿命，当剩余电量为总容量的20%时就需要充电，则(　　) A．电机的电阻为0.5 Ω B．额定电压为6.5 V C．正常工作时，电机的热功率为19.5 W D．充满电的电池可以正常工作时间为2.4 h 答案：AD 解析：由P＝P出＋I2r，得电机的电阻r＝0.5 Ω，故A正确；由P＝UI，得额定电压U＝8 V，故B错误；正常工作时，电机的热功率P＝I2r＝4.5 W，故C错误；由80%×q＝It，解得t＝2.4 h，故D正确。 10.如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是(　　) A．当R2＝R1＋r时，R2获得最大功率 B．当R1＝R2＋r时，R1获得最大功率 C．当R2＝0时，R1获得最大功率 D．当R2＝0时，电源的输出功率最大 答案：AC 解析：将定值电阻R1等效为电源的内阻，则可知当R2＝R1＋r时，R2获得最大功率，故A正确；根据P＝I2R，电流最大时，R1上的功率最大，当外电阻最小时，即R2＝0时，电流最大，R1上获得最大功率，故B错误，C正确；只有电源内阻等于外电阻时，电源的输出功率是最大的，因不能明确R1与r的大小关系，故无法确定R2＝0时电源的输出功率是否最大，故D错误。 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11．(9分)(2025·广东江门高一上开学考试)小明用如图甲所示的电路，测量额定电压为2.5 V小灯泡L的额定功率。 (1)闭合开关后，小灯泡不发光，电流表和电压表均无示数。小明用电压表进行电路检查。他把电压表负接线柱接在a接线柱上，将电压表正接线柱接先后接b接线柱和c接线柱上时电压表示数均为3 V。当把电压表正接线柱接d接线柱时，电压表数为零，则________(选填“bc”或“cd”)段电路出现了故障，其故障是________(选填“短路”或“开路”)。 (2)排除电路故障后闭合开关，滑动变阻器滑片P位于图甲所示的位置时，电压表示数如图乙所示，为使灯泡正常发光，滑动变阻器滑片P应向______(选填“A”或“B”)端适当滑动。 (3)当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，为________ A，小灯泡的额定功率是________ W，此时小灯泡电阻为__________ Ω。 答案：(1)cd　开路　(2)A　(3)0.30　0.75　8.3 解析：(1)他把电压表负接线柱接在a接线柱上，将电压表正接线柱接先后接b接线柱和c接线柱上时电压表示数均为3 V，说明bc电路没有出现开路；当把电压表正接线柱接d接线柱时，电压表数为零，则说明cd段电路出现了开路。 (2)电压表示数没有达到小灯泡的额定电压，则要使灯泡两端电压增加，由串联电路电压与电阻成正比可知，可以减小滑动变阻器两端的电压来增加灯泡两端的电压，即滑动变阻器滑片P向A端滑动。 (3)由题图丙得电流表示数0.30 A，小灯泡的额定功率是P＝UI＝0.75 W，小灯泡电阻为R＝≈8.3 Ω。 12．(6分) 某同学要测定直流电动机的效率，其设计电路如图所示。电键闭合后，调节变阻器滑动片，使电动机正常工作。重物G达到稳定速度后，记录数据如下表，其中s为重物t时间内通过的距离。 U(V) I(A) t(s) s(m) G(N) 1.5 0.15 5.0 1.2 0.75 (1)根据测定的物理量U、I、t、s、G，写出计算电动机效率的公式η＝____________。 (2)根据以上数据，求得电动机的效率为______(用百分比表示)。 答案：(1)×100%　(2)80% 解析：(1)电动机效率为有效功除以总功，故机械效率为η＝×100%。 (2)代入数据得η＝×100%＝×100%＝80%。 13.(10分)(2025·广东茂名高二上阶段练习)在如图所示的电路中，电流表均为理想电流表，电阻R1＝40 Ω，闭合开关后，电流表A1的示数为0.2 A，电流表A的示数为0.3 A。求： (1)R1的电功率； (2)R2的阻值； (3)在1 min内R2消耗的电能。 答案：(1)1.6 W　(2)80 Ω　(3)48 J 解析：(1)由题意，可得R1的电功率P1＝IR1＝0.22×40 W＝1.6 W。 (2)R2两端的电压U2＝U1＝I1R1＝8 V 可得R2＝＝＝ Ω＝80 Ω。 (3)在1 min内R2消耗的电能W＝Q＝IR2t＝0.12×80×60 J＝48 J。 14.(14分)如图所示，是用直流电动机提升重物的装置，重物质量m＝50 kg，电源电动势E＝110 V，内电阻r1＝1 Ω，电动机的内电阻r2＝4 Ω，阻力不计。当匀速提升重物时，电路中电流I＝5 A，取g＝10 m/s2。试求： (1)电源的总功率和电动机的输出功率； (2)重物上升的速度大小。 答案：(1)550 W　425 W　(2)0.85 m/s 解析：(1)电源的总功率P总＝E·I＝110×5 W＝550 W 电动机的输出功率P出＝P总－I2(r1＋r2)＝550 W－52×(1＋4) W＝425 W。 (2)由P出＝mgv 解得v＝＝ m/s＝0.85 m/s。 15.(15分)如图所示的电路中，电源电动势E＝12 V，内阻r＝1.0 Ω，电动机的电阻R0＝1.0 Ω，电阻R1＝2.0 Ω。电动机正常工作时，理想电压表的示数U1＝4.0 V，求： (1)电源的输出功率； (2)电动机转化为机械能的功率； (3)若电动机被卡住不转了，它消耗的功率又是多少？ 答案：(1)20 W　(2)8 W　(3)9 W 解析：(1)由欧姆定律可知，通过电阻R1的电流为I＝＝ A＝2 A 电源的输出电压为U＝E－Ir＝12 V－2×1.0 V＝10 V 电源的输出功率为P出＝UI＝10×2 W＝20 W。 (2)电动机的电压为UM＝U－U1＝10 V－4.0 V＝6.0 V 电动机的输入功率P入＝UMI＝6.0×2 W＝12 W 电动机的热功率为P热＝I2R0＝22×1 W＝4 W 电动机转化为机械能的功率为P机＝P入－P热＝12 W－4 W＝8 W。 (3)电动机被卡住不转时，电动机可看成纯电阻，则电路电流为I′＝＝ A＝3 A 电动机消耗的功率为P消＝I′2R0＝32×1.0 W＝9 W。 学生用书第125页 学科网（北京）股份有限公司 $