高中物理单元测试——第五章电能与能源的可持续发展（适中版01）

高中物理单元测试 —— 第五章 电能与能源的可持续发展（适中版01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）室内有几种用电器，1.8kW的电热器，300W的电冰箱，900W的取暖器，350W的电视机和2kW的空调器，如果进线处有15A保险丝，供电电压为220V，下列情况中不能同时使用的是（　　） A．电热器和电冰箱 B．取暖器和空调器 C．电热器和空调器 D．电冰箱、电视机和空调器 【答案】C 【详解】进线处有15A保险丝，供电电压为220V，则使用的电器的最大功率为 A．电热器和电冰箱同时使用的功率为 可以同时使用，故A不符合题意； B．电取暖器和空调器同时使用的功率为 可以同时使用，故B不符合题意； C．电热器和空调器同时使用的功率为 不可以同时使用，故C符合题意； D．电冰箱、电视机和空调器同时使用的功率为 可以同时使用，故D不符合题意。 故选C。 2．（本题4分）下列对能量守恒定律的认识正确的是（　　） A．黄河的水能是取之不尽，用之不竭的 B．化石能源是凭空产生的 C．一块石头从嵩山上滚下后静止，说明能量会凭空消失 D．在自然界中，能量的总量保持不变 【答案】D 【详解】由能量守恒定律可知，能量不会凭空消失也不会凭空产生，能量只会从一个物体转移到另一个物体，整个自然界中的能量的总量保持不变。所以ABC错误，D正确。 故选D。 3．（本题4分）能量转化和守恒定律是自然界最基本的定律之一．下列电器正常工作时，将电能大部分转化为动能的是（   ） A．电熨斗 B．电风扇 C．电饭煲 D．电热水器 【答案】B 【详解】A. 电熨斗是纯电阻元件，主要是将电能转化为内能，故A项错误； B. 电风扇是非纯电阻元件，电风扇电能主要转化为动能，故B项正确； C. 电饭煲是纯电阻元件，主要是将电能转化为内能，故C项错误； D. 电热水器是纯电阻元件，主要是将电能转化为内能，故D错误． 4．（本题4分）中国江苏某一品牌的太阳能热水器中含有辅助电加热控制器，当太阳能不足时，热水器中的水温达不到所需要的温度，热水器内安装的电阻丝辅助加热装置会自动工作，如图所示，如要在最短的时间内将水加热到预期的温度，应将选择开关置于哪一个挡位（　　） A．“”挡 B．“”挡 C．“”挡 D．“”挡 【答案】B 【详解】根据焦耳定律有 可知在电压一定的情况下，电阻越小，发热功率越大，产生相同的内能需要的时间越短，故 应将选择开关置于“”挡。 故选B。 5．（本题4分）室内有几种家庭常用电器：的电饭煲、的电冰箱、的取暖器、的电视机和的空调器，如果进线处有的保险丝，供电电压为，下列情况下不能同时使用的是（　　） A．电饭煲和电冰箱 B．取暖器和空调器 C．电饭煲和空调器 D．电冰箱、电视机和空调器 【答案】C 【详解】A．总电流超过13A时保险丝熔断，家用电器为并联，电饭煲和电冰箱的总功率为 根据公式，可知总电流为，故A可以同时使用，不符合题意。 B．取暖器和空调器的总功率，可知总电流为，故B可以同时使用，不符合题意。 C．电饭煲和空调器的总功率为 总电流为，故C不能同时使用，符合题意。 D．电冰箱、电视机和空调器的总功率为 电流为，故D可以同时使用，不符合题意。 故选C。 6．（本题4分）如图甲所示，随着人工智能的发展，机器人用于生产生活中的场景越来越普遍．如图乙为某款配送机器人内部电路结构简化图，电源电动势，内阻。机器人和配送货物的总质量为50kg，匀速行驶的速度为1.2m/s，行驶过程中受到的阻力大小为总重力的0.2倍，工作电流为4A。不计电动机的摩擦损耗，取，则下列说法正确的是（    ） A．电动机消耗的电功率为144W B．电动机的线圈电阻消耗的电热功率为24W C．电动机的线圈电阻为 D．电动机的机械效率约为70% 【答案】C 【详解】A．电动机两端的电压 电动机消耗的电功率 解得，A错误； BC．行驶过程中受到的阻力大小 匀速行驶时牵引力和阻力相等，所以匀速运行时的机械功率 则电动机的线圈电阻消耗的电热功率 又 解得，，B错误，C正确； D．电动机的机械效率，故D错误。 故选C。 7．（本题4分）水能是优质的零碳排的绿色能源。水轮机利用水流带动叶片旋转，将水的部分动能转换成电能。如图所示，某水轮机叶片长为r，水流垂直于水轮机叶片所在平面速度（流速）大小为v，水的密度为ρ，通过水轮机后水的动能减小了50%，水轮机机械能转换为电能的效率为80%，则水轮机发电功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设时间内流过水轮机的水的质量为，水流通过的横截面积 水流的初动能 水流的动能功率 根据题意，水轮机获得的机械功率 发电功率 故选A。 二、多选题 8．（本题6分）关于电功W和电热Q的说法正确的有（　　） A．在电动机正常工作电路中电功W=UIt、电热Q=I2Rt，且W>Q B．在任何电路中都有电功W=UIt、电热Q=I2Rt，且W=Q C．电功W=UIt、电热Q=I2Rt只在纯电阻电路中才成立 D．电功W=UIt、电热Q=I2Rt在任何电路中都成立 【答案】AD 【详解】BCD．任何电路中电功公式 电热 这两个公式都适应，但两者不一定相等，只有在纯电阻电路中 BC错误D正确； A．电动机正常工作电路中，电动机不是纯电阻电路，电路中电能一部分转化为内能，还有一部分转化为其他形式的能，所以此时W大于Q，A正确。 故选AD。 9．（本题6分）某型号直流电动机在空载情况下启动阶段的部分伏安特性曲线如图所示，电动机线圈的电阻记为。对图示过程，下列分析正确的是（　　） A． B．电压为时电动机消耗的总功率为 C．若不计一切摩擦和空气阻力，电压为时电动机的热功率为 D．若不计一切摩擦和空气阻力，电压为时电动机的机械功率为 【答案】ABC 【详解】A．由图可知，开始阶段，电动机的电流和电压成线性关系，可知，电动机未转动，则由欧姆定律可得，电动机的电阻为 故A正确； B．电压为时，电动机未转，相当于纯电阻电路，则电动机消耗的总功率为 故B正确； CD．当电压为时，电动机的电流随电压增大而减小，可知，电动机转动，则电动机的热功率为 由于 则有 电动机的机械功率为 由于 则电压为时电动机的机械功率不是，故D错误，C正确。 故选ABC。 10．（本题6分）图甲为一款电位器调光台灯，改变电位器接入阻值即可调节灯泡亮度，其等效电路如图乙所示。已知电源电动势，内阻，灯泡阻值恒为，电位器接入电路的阻值调节区间为。下列说法正确的是（　　） A．灯泡消耗功率最大时，电位器的接入阻值为 B．灯泡最大消耗功率为 C．电位器可获得的最大功率为 D．电源输出效率随外电路总电阻阻值增大而减小 【答案】BC 【详解】AB．电路为串联，电流 灯泡功率 在内，越小，越大，故时灯泡功率最大，最大值=，故A错误，B正确； C．将电源内阻和灯泡看成等效电源的定阻，等效内阻为 根据电源对外电阻输出功率最大条件，时最大。此时==，故C正确； D．电源效率== 随外电路总电阻增大而增大，故D错误。 故选BC。 三、填空题 11．（本题6分）在摩擦生热的现象中，_______能转化为_______能，如克服摩擦做了100J的功，就有_______J的_______能转化为_______能. 【答案】 机械 内 100 机械 内 【详解】[1][2][3][4][5] 在摩擦生热的现象中机械能转化为内能，根据能量守恒可知，克服摩擦做了100J的功，就有100 J的机械能转化为内能。 12．（本题6分）如图所示为探究外电压、内电压间关系的仪器---可调高内阻电池。实验中调节滑动变阻器使得两个理想电压表示数相同。将挡板缓慢下压的过程中，滑动变阻器的电功率_____，电池内部消耗的电功率_____。（均选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”） 【答案】 减小 减小 【详解】[1]实验中调节滑动变阻器使得两个伏特表示数相等，故电路电源的内外电压相等，此时内外电阻相等，滑动变阻器的功率为 将挡板缓慢下压，内电阻横截面积减小，内电阻增大，滑动变阻器功率减小； [2]电池内部消耗的电功率为 可知开始时内外电阻相等，内电阻消耗功率最大。 将挡板缓慢下压，内电阻横截面积减小，内电阻增大， 内电阻消耗功率减小。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，电源的电动势E为3V，内阻r为1Ω，定值电阻R1为1Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为4Ω，求： (1)滑动变阻器R2接入电路的阻值为0时，通过R1的电流； (2)滑动变阻器R2接入电路的电阻为1Ω时，通电10s电阻R1上产生的热量。 【答案】(1)1.5A (2)10J 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律有 解得 I1 = 1.5A （2）根据闭合电路欧姆定律有 解得 根据焦耳定律有 解得 14．（本题14分）在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路，其中电流表和电压表均为理想电表。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0.5A和1.0V；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2.0A和15.0V。求这台电动机正常运转时： (1)电动机的内电阻； (2)输入电动机的电功率； (3)若电动机以v=2m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量？（g取10m/s2） 【答案】(1)2Ω (2)30W (3)1.1kg 【详解】（1）电动机停止转动时，电动机的内电阻 （2）这台电动机正常运转时，电动机的输入功率为 （3）电动机的内电阻发热功率 电动机正常运转时的输出功率是 又 得 15．（本题18分）如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器的最大阻值为R。若只闭合开关S1，将滑动变阻器的滑片P置于A端时，电压表V1示数为U1，电压表V2示数为U2；若此时将滑动变阻器的滑片P移至B端，电压表V1示数为U1'，电压表V2的示数为U2'，电流表A1的示数为0.4A。已知：。求， （1）R1的电阻为多大？ （2）电源电压为多大？ （3）当开关都闭合，且滑动变阻器电阻调到4.8Ω时，电路消耗的总功率为多大？ 【答案】（1）2Ω；（2）6V；（3）37.5W 【详解】（1）将滑动变阻器的滑片P置于A端时，电路如图甲所示；将滑动变阻器的滑片P移至B端，设滑动变阻器的阻值为R3，电路如图乙所示；根据欧姆定律得 根据题意 解得 （2）电源电压为 （3）电路如图丙所示，此时滑动变阻器阻值为，根据并联电路的特点得 电路消耗的总功率为 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 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第五章 电能与能源的可持续发展（适中版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）室内有几种用电器，1.8kW的电热器，300W的电冰箱，900W的取暖器，350W的电视机和2kW的空调器，如果进线处有15A保险丝，供电电压为220V，下列情况中不能同时使用的是（　　） A．电热器和电冰箱 B．取暖器和空调器 C．电热器和空调器 D．电冰箱、电视机和空调器 2．（本题4分）下列对能量守恒定律的认识正确的是（　　） A．黄河的水能是取之不尽，用之不竭的 B．化石能源是凭空产生的 C．一块石头从嵩山上滚下后静止，说明能量会凭空消失 D．在自然界中，能量的总量保持不变 3．（本题4分）能量转化和守恒定律是自然界最基本的定律之一．下列电器正常工作时，将电能大部分转化为动能的是（   ） A．电熨斗 B．电风扇 C．电饭煲 D．电热水器 4．（本题4分）中国江苏某一品牌的太阳能热水器中含有辅助电加热控制器，当太阳能不足时，热水器中的水温达不到所需要的温度，热水器内安装的电阻丝辅助加热装置会自动工作，如图所示，如要在最短的时间内将水加热到预期的温度，应将选择开关置于哪一个挡位（　　） A．“”挡 B．“”挡 C．“”挡 D．“”挡 5．（本题4分）室内有几种家庭常用电器：的电饭煲、的电冰箱、的取暖器、的电视机和的空调器，如果进线处有的保险丝，供电电压为，下列情况下不能同时使用的是（　　） A．电饭煲和电冰箱 B．取暖器和空调器 C．电饭煲和空调器 D．电冰箱、电视机和空调器 6．（本题4分）如图甲所示，随着人工智能的发展，机器人用于生产生活中的场景越来越普遍．如图乙为某款配送机器人内部电路结构简化图，电源电动势，内阻。机器人和配送货物的总质量为50kg，匀速行驶的速度为1.2m/s，行驶过程中受到的阻力大小为总重力的0.2倍，工作电流为4A。不计电动机的摩擦损耗，取，则下列说法正确的是（    ） A．电动机消耗的电功率为144W B．电动机的线圈电阻消耗的电热功率为24W C．电动机的线圈电阻为 D．电动机的机械效率约为70% 7．（本题4分）水能是优质的零碳排的绿色能源。水轮机利用水流带动叶片旋转，将水的部分动能转换成电能。如图所示，某水轮机叶片长为r，水流垂直于水轮机叶片所在平面速度（流速）大小为v，水的密度为ρ，通过水轮机后水的动能减小了50%，水轮机机械能转换为电能的效率为80%，则水轮机发电功率为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．（本题6分）关于电功W和电热Q的说法正确的有（　　） A．在电动机正常工作电路中电功W=UIt、电热Q=I2Rt，且W>Q B．在任何电路中都有电功W=UIt、电热Q=I2Rt，且W=Q C．电功W=UIt、电热Q=I2Rt只在纯电阻电路中才成立 D．电功W=UIt、电热Q=I2Rt在任何电路中都成立 9．（本题6分）某型号直流电动机在空载情况下启动阶段的部分伏安特性曲线如图所示，电动机线圈的电阻记为。对图示过程，下列分析正确的是（　　） A． B．电压为时电动机消耗的总功率为 C．若不计一切摩擦和空气阻力，电压为时电动机的热功率为 D．若不计一切摩擦和空气阻力，电压为时电动机的机械功率为 10．（本题6分）图甲为一款电位器调光台灯，改变电位器接入阻值即可调节灯泡亮度，其等效电路如图乙所示。已知电源电动势，内阻，灯泡阻值恒为，电位器接入电路的阻值调节区间为。下列说法正确的是（　　） A．灯泡消耗功率最大时，电位器的接入阻值为 B．灯泡最大消耗功率为 C．电位器可获得的最大功率为 D．电源输出效率随外电路总电阻阻值增大而减小 三、填空题 11．（本题6分）在摩擦生热的现象中，_______能转化为_______能，如克服摩擦做了100J的功，就有_______J的_______能转化为_______能. 12．（本题6分）如图所示为探究外电压、内电压间关系的仪器---可调高内阻电池。实验中调节滑动变阻器使得两个理想电压表示数相同。将挡板缓慢下压的过程中，滑动变阻器的电功率_____，电池内部消耗的电功率_____。（均选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”） 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，电源的电动势E为3V，内阻r为1Ω，定值电阻R1为1Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为4Ω，求： (1)滑动变阻器R2接入电路的阻值为0时，通过R1的电流； (2)滑动变阻器R2接入电路的电阻为1Ω时，通电10s电阻R1上产生的热量。 14．（本题14分）在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路，其中电流表和电压表均为理想电表。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0.5A和1.0V；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2.0A和15.0V。求这台电动机正常运转时： (1)电动机的内电阻； (2)输入电动机的电功率； (3)若电动机以v=2m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量？（g取10m/s2） 15．（本题18分）如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器的最大阻值为R。若只闭合开关S1，将滑动变阻器的滑片P置于A端时，电压表V1示数为U1，电压表V2示数为U2；若此时将滑动变阻器的滑片P移至B端，电压表V1示数为U1'，电压表V2的示数为U2'，电流表A1的示数为0.4A。已知：。求， （1）R1的电阻为多大？ （2）电源电压为多大？ （3）当开关都闭合，且滑动变阻器电阻调到4.8Ω时，电路消耗的总功率为多大？ 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 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