第五章 电能与能源的可持续发展 单元能力提升综合检测训练（B卷）-2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

第五章 电能与能源的可持续发展 单元能力提升综合检测训练（B卷） 一、单选题 1．电动机是将电能转化为机械能的设备，下列使用了电动机的电器是（） A．电风扇 B．电热毯 C．日光灯 D．家用电热水壶 2．2020年5月8日13时49分，新一代载人飞船试验船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆。返回舱关闭发动机，在引力作用下从大气层外向地球运动，进入大气层后，在离地面一定高度处打开降落伞沿竖直方向做减速运动，最后平稳着陆，关于返回舱下列说法中正确的是（　　） A．返回舱从关闭发动机到打开降落伞过程中，机械能守恒 B．打开降落伞后，返回舱受到的合力做正功 C．进入大气层前，返回舱机械能守恒 D．返回舱打开降落伞减速时，重力势能减少，动能减少，因此能量不守恒 3．下列说法中正确的是(   ) A．随着科技的发展，永动机是可以制成的 B．某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加 C．能量耗散表明，在能量的转化过程中能的总量逐渐减少 D．不用电池，也不用上发条的“全自动”手表，说明能量可以凭空产生的 4．能源问题关乎国家建设和社会发展，下列关于能量和能源的说法中正确的是 A．人类在历史的进程中不断地开发和利用新能源，创造了新的能量 B．自然界的能量是守恒的，我们没有必要节约能源 C．在利用能源的过程中，能量在数量上逐渐减少 D．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性 5．生产、生活中使用的许多设备和电器都可看作能量转换器，它们把能量从一种形式转化为另一种形式．下列设备或电器在工作过程中把电能转化为动能的是 A．电风扇 B．电饭煲 C．发电机 D．汽油机 6．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图为 “iRobot”扫地机器人，已知其电池容量 1000 mA·h，额定工作电压 15 V，额定功率 30 W，则下 列说法正确的是(  ) A．题中“mA·h”是能量的单位 B．扫地机器人充满电后一次工作时间约为 0.5h C．扫地机器人正常工作时的电流是 0.5A D．扫地机器人充满电的电能是 1.0×105J 7．物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下，分别做匀速上升、加速上升和减速上升三种运动．在这三种情况下，物体机械能的变化情况是（　　） A．匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减小 B．匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小 C．由于该拉力与重力大小的关系不明确，所以不能确定物体机械能的变化情况 D．三种情况中，物体的机械能均增加 8．我国提出“力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”的绿色发展目标，今后多能互补的清洁能源的使用将更加广泛。下表为如图所示“风光互补路灯”中风力发电机部分的配置参数。已知风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积，风力发电机的输出功率与单位时间内流向风轮机的最大风能成正比。则当风垂直通过叶片旋转扫过的平面且风速为6m/s时，风力发电机的输出功率为（　　） 风力发电机 最小启动风速 1.0m/s 最小充电风速 2.0m/s 最大限制风速 12.0m/s 最大输出功率 400W A．200W B．100W C．50W D．25W 9．某品牌的手机充电器铭牌如表所示，用该充电器在正常工作状态下给容量为、额定电压为4V的手机电池充电，则完全充满所需时间约为（　　） 输入：100~240V 50/60Hz 输出：4V4A A．210min B．1050min C．1.05h D．2.1h 10．衢州市某校学生赴常山巨石阵研学，如图为学生在景区内“喊泉”的情景。某同学玩“喊泉”时，喷泉达到的最大高度约20m，喷管直径约10cm。水的密度，假设喷泉电动机的能量全部转化为水的动能，不计空气阻力，取，则此次“喊泉”喷水最高时（　　） A．水离开喷管口时的速度大小约为10m/s B．单位时间内喷出管口的水柱的体积约为0.60m3 C．单位时间内喷出管口的水柱的质量约为300kg D．给喷泉喷水的电动机的输出功率约为30kW 二、多选题 11．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——第一类永动机是不可能制成的 D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了 12．下列说法正确的是（    ） A．物体受变力作用时，可能做直线运动 B．匀速圆周运动是匀变速曲线运动 C．功和能可以相互转化，功是能量转化的量度 D．物体所受合外力为零时，其机械能可能不守恒 13．现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式。下列做法符合节能要求的是（    ） A．电脑使用完毕后关机并切断电源 B．电视机长时间处于待机状态 C．长时间外出需要切断热水器电源 D．手机充电结束后拔掉充电器 14．下列说法中正确的是（　　） A．能量只以势能和动能两种形式存在 B．能量只存在于具有高度或处于运动状态的物体中 C．任何物体都具有能量 D．能量的存在形式多种多样，且不同形式的能量之间可以相互转化，并且在转化过程中，总能量是守恒的 15．2016年10月19日凌晨3点31分，天宫二号在离地球393公里的近圆轨道上绕地球500多圈后与神舟十一号在太空牵手，完成了交会对接。由于组合体运行的轨道处有极稀薄的气体，若组合体只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，将组合体的轨道看作圆周。则组合体在之后的运动过程中，下列判断正确的是：（　　） A．卫星的高度将逐渐降低 B．由于气体阻力做负功，卫星动能将逐渐减少 C．由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变 D．卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小量 16．如图所示，电源电动势，内阻为，，，开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机的额定电压为5V，电动机的线圈的电阻为，下列说法正确的是（　　）    A．通过电动机线圈的电流为10A B．通过电阻的电流为2A C．电动机输出的机械功率为50W D．电源的输出功率为16W 三、填空题 17．能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量_________。 18．用电器______工作时的电压叫做额定电压，在额定电压下工作时的电功率叫做______，而实际功率是指用电器在______下的电功率。 19．能源的开发与应用： 近年来，我国在能源开发方面取得了很大的成就：如：______发电、水力发电、______发电、______发电。 20．能量的转化∶做机械运动的物体具有_____和_____，相互之间可以转化；在电路中，电源将___________转化为____，负载又将_____转化为内能、光能、机械能等。 四、解答题 21．在一些大城市（例如广州）禁止排气不符合环保标准的机动车上路，同时大力发展以电为动力的公交车．随着科技的发展，以电力为能源的汽车已研制成功，而且性能好、时速可以和热机发动机媲美．请你从能源利用和环保的角度谈谈从热机到电动机的技术变革对工业发展所起的作用？ 22．如图甲所示，一质量为的小物块在空中以的初速度水平抛出，刚好在点相切于固定在竖直面内的光滑轨道滑入轨道，其中圆弧轨道的半径，其对应的圆心角，小物块到达最低点后，水平滑上静止在地面上的匀质长木板，其中长木板的质量，长度，小物块与长木板间的动摩擦因数，长木板与地面间的动摩擦因数，不计空气阻力，（，，小物块可视为质点） (1)求小物块到达轨道的点时对轨道的压力大小； (2)求出小物块滑离长木板时的速度大小； (3)如图乙所示，其它条件不变，若将匀质木板平均分割成相同的四个木板，试求出小物块与长木板之间因摩擦而产生的热量。 23．风能是一种环保型能源，目前我国风力发电总装机容量已达，风力发电是将风的动能转化为电能。设空气的密度为，水平风速为，风力发电机每个叶片的长度为，风力发电机将风能转化为电能的效率为。 (1)求该风力发电机的发电功率的表达式； (2)若某地平均水平风速为，空气密度，所用风力发电机的叶片长度，效率，平均每天发电，则平均每天能获得多少电能？（结果保留3位有效数字） 24．汽车相关现象：当汽车的电动机启动时，车灯亮度瞬间变小。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，若汽车电源的电动势E=15V，内阻r =0.1Ω。 (1)车灯接通、电动机未起动时，电流表示数为I1 =，此时车灯功率P1多大？ (2)电动机启动的瞬间，电流表示数达到I2 =50A，电动机启动时车灯的功率减少量ΔP多大？（结果保留1位小数） (3)在（2）所述情况下，电动机的功率P3多大？（结果保留1位小数） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第五章 电能与能源的可持续发展 单元能力提升综合检测训练（B卷）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C B D A B D C C D 题号 11 12 13 14 15 16 答案 ABC AD ACD CD AD BD 1．A 【详解】在各电器中，使用了电动机将电能转化为机械能的电器有电风扇。 故选A。 2．C 【详解】AC．返回舱未进入大气层时只有引力做功，机械能守恒，进入大气层后除引力做功外还有大气阻力做功，则机械能不守恒，故A错误，C正确； B．打开降落伞后返回舱沿竖直方向做减速运动，说明合力方向竖直向上，则合力做负功，故B错误； D．返回舱打开降落伞减速时，重力势能减少，动能减少，由于克服大气阻力做功产生内能，因此能量是守恒的，故D错误。 故选C。 3．B 【详解】A．永动机违背了热力学第一和第二定律，故是不可能制造成功的，故A错误； B．根据能量守恒定律，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，故B正确； C．能量耗散表明，能量的总量虽然守恒，但其转化和转移具有方向性，故C错误； D．根据能量守恒定律，能量是不能创生的，故D错误。 故选B。 4．D 【详解】A、人类在不断地开发和利用新能源，但是能量不能被创造，也不会消失，故A错误； B、自然界的能量是守恒的，但是由于可用能源是有限的，故需要节约能源，故B错误； C、在利用能源的过程中，由于能量是守恒得，能量在数量上并没有减少，故C错误； D、根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故D正确． 5．A 【详解】电风扇是把电能转化为动能、电饭煲是把电能转化为热能、发电机是把其他形式的能量转化为电能、汽油机是把化学能转化为内能，故A正确； 综上所述本题答案是：A 6．B 【详解】A、电池容量是指电池的存储电量（电流与时间的乘积）多少，单位是“Ah”或“mAh”，不是储存电能的大小，故A错误．C、机器人正常工作的电压为15V，机器人正常工作时的电流，故C错误．B、机器人充满电后一次工作时间为，故B正确．D、根据电能的公式，故D错误．故选B． 【点睛】本题是信息给予题，要求同学们能从题目中获取有用信息，知道电池容量是指电池储存电量的大小． 7．D 【详解】无论物体怎样向上运动，拉力都做正功，物体的机械能均增加，故ABC错误，D正确。 故选D。 8．C 【详解】设风速为v，空气密度为，风力发电机可接受风能的面积为S，则单位时间内流向风轮机的最大风能为 则风力发电机的输出功率为 由表格数据知,风力发电机的最大输出功率为Pm=400W 最大限制风速为vm=12m/s，则有 将v=6m/s代入解得P=50W 故选C。 9．C 【详解】法一：电池容量为（即），充电电流由充电器输出参数确定为4A。 充电时间公式为 法二：电池总能量为 充电器输出功率为 充电时间 两种方法均得出充电时间为1.05小时，C正确。 故选C。 10．D 【详解】A．水离开喷口做竖直上抛运动，上升到最大高度时速度为0，由运动学公式 代入、得，故A错误； B．喷管直径，半径，横截面积 单位时间喷出的水体积，故B错误； C．单位时间喷出的水质量，故C错误； D．电动机输出功率等于单位时间喷出水获得的动能， 故D正确。 故选D。 11．ABC 【详解】A．不同形式的能量间的转化过程中能量是守恒的，即某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，A正确； B．能量在不同的物体间发生转移过程中能量是守恒的，即某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，B正确； C．第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律，C正确； D．石子从空中落下的过程中，机械能在变化，比如受空气阻力作用使机械能减少，最后停止在地面上时机械能并没有消失，而是转化成其他形式的能，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失，D错误； 故选ABC。 12．AD 【详解】A．做直线运动的条件是合力为零或合力方向与初速度方向在同一直线上；不取决于是恒力还是变力，故A正确； B．匀速圆周运动的加速度方向始终指向圆心，时刻变化，不是匀变速运动，故B错误； C．功是过程量，能是状态量，功是能量转化的量度，做功的过程就是物体能量的转化过程，所以功和能是两个不同的物理量，不可以相互转化，故C错误； D．一个物体所受的合外力为零时，可能出现机械能不守恒，如物体在竖直方向上做匀速直线运动，受合外力为零，但机械能不守恒，故D正确。 故选AD。 13．ACD 【详解】A．电脑使用完毕后关机并切断电源符合现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故A正确； B．电视机长时间处于待机状态，仍会消耗电能，不节能，因此不符合现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故B错误； C．长时间外出需要切断热水器电源符合现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故C正确； D．手机充电结束后拔掉充电器符合现代社会倡导“绿色、低碳、节能”的新型生活方式，故D正确。 故选ACD。 14．CD 【详解】能量的存在形式不单一，如动能、势能、电磁能、光能、化学能、核能等多种形式，且各种形式的能量在一定条件下可以相互转化，转化过程中，总能量是守恒的。任何一个物体都具有能量，不具有能量的物体是不存在的。不同的物体，能量的存在形式和能量的总量是不同的，故AB错误，CD正确。 故选CD。 15．AD 【详解】A．由于受到稀薄气体的阻力作用，卫星的轨道半径减小，则卫星的高度将逐渐降低，故A正确； B．根据 得 半径减小，则速度增大，所以动能增大，故B错误； C．由于气体阻力做负功，所以卫星与地球组成的系统机械能减少，故C错误； D．根据动能定理可知引力与空气阻力对卫星做的总功应为正值，而引力做的功等于引力势能的减少，即卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小量，故D正确。 故选AD。 16．BD 【详解】B. 开关闭合后，电动机恰好正常工作，由电路可知此时R2两端电压为5V，根据闭合电路欧姆定律可得中的电流为 故B正确； A. 根据电路可求得通过电动机线圈的电流为 故A错误； C. 电动机的电功率 电动机正常工作时内部消耗的热功率为 电动机输出的机械功率为 故C错误； D. 电源的输出功率为 故D正确。 故选BD。 17．保持不变 【详解】根据能量守恒定律可知，能量的总量是保持不变的。 18． 正常 额定功率 实际电压 【详解】[1][2][3]用电器正常工作时的电压是额定电压；额定电压下的功率是额定功率；用电器在实际电压下的功率为实际功率。 19． 太阳能 风能 核能 【详解】略 20． 动能 势能 其他形式的能 电能 电能 【详解】[1][2]能量的转化∶做机械运动的物体具有动能和势能，相互之间可以转化； [3][4][5]在电路中，电源将其他形式的能转化为电能，负载又将电能转化为内能、光能、机械能等。 21．见解析 【详解】热机消耗的是石油等常规律能源，而这些能源一旦用完将很难再形成；而电力机车使用的电能可以来自于核能等新能源；可以减小对常规能源的消耗；同时，热机会排放大量汽车尾汽而对大气层造成污染；而电动机车零排放；可以减小对环境的污染； 【点睛】环境污染及能源危机现在是我们必须面对的问题，故大力发展新能源是我们应该面对的问题． 22．(1) (2) (3) 【详解】（1）小物块在点时有   小物块由滑动到过程有   小物块在点   解得   由牛顿第三定律可得，小物块在点时对轨道的压力为 （2）因，故长木板不动。由能量守恒   解得 （3）假设小物块滑上第块木板时，小物块所受摩擦力与长木板受地面的摩擦力相等，有 解得，即小物块滑上第三块木板时木块依然不动。小物块从滑上第一个木板到第三个木板末端由能量守恒有   滑上第四块木板后木板就会滑动，对小物块有   对长木板有   以第四块木板为参考系，从滑上第四块木板到共速有   解得 可得共速时小物块没有掉出长木板。此后因，小物块和长木板不再发生相对 运动。因此小物块与长木板之间因摩擦而产生的热量为   解得 23．(1)；(2) 【详解】（1）叶片旋转所形成的圆面积为 时间内流过该圆面积的空气柱体积为 空气柱的质量为 空气柱的动能为 转化成的电能为 发电功率 （2）将已知数据代入可求得平均每天获得的电能为 24．(1)140W (2) (3)428.6W 【详解】（1）电动机未启动时，车灯、电流表和电源串联，根据闭合电路欧姆定律可知此时的路端电压 U1=E－I1 r 即 U1=15V－10×0.1V=14V 车灯两端电压即路端电压，则车灯的功率     P1=U1I1=14×10W=140W （2）根据欧姆定律可知，车灯的电阻   电动机启动瞬间，车灯两端电压   U2 = E－I2r =15V－50×0.1V = 10V 车灯的功率 车灯的功率减少了 （3）电动机启动瞬间，电源的输出功率为   电动机的功率等于电源输出功率减去车灯的功率，即 =500－71.4=428.6W 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $