高中物理单元测试——第五章电能与能源的可持续发展（较易版02）

高中物理单元测试 —— 第五章 电能与能源的可持续发展（较易版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）如图，若在一段导体两端加上电压后，在时间内有电量的自由电荷由导体的一端移动到另一端，形成电流。则此过程的电功和电功率分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】电流做的功 电流的电功率 故C正确。 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）电动机正常工作时主要是（　　） A．电能转化为内能 B．电能转化为机械能 C．内能转化为机械能 D．机械能转化为电能 【答案】B 【详解】电动机正常工作时，虽然内阻会消耗一小部分电能而转化为内能，但电动机更主要的是将电能转化为机械能，选项B正确，ACD错误； 故选B。 4．（本题4分）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是（　　） A．电功率越大，则电流做功越快，电路中产生的热量一定越多 B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中， D．热量适用于任何电路 【答案】A 【详解】A．电功率越大，则电流做功越快，但电路中产生的热量不一定多，故A错误； B．电功的定义式为 适用于任何电路，而计算式 只适用于纯电阻电路，故B正确； C．在非纯电阻电路中，电流所做的功等于产生的热量与其他形式的能之和，所以 即 故C正确； D．电路热功率的定义式为 适用于计算任何电路中产生的热量，故D正确。 故选A。 5．（本题4分）有一家用电熨斗，其内部电路结构如图所示，改变内部连线方式可以使电熨斗处于断开状态或获得低、中、高三个不同的温度挡，电源电压恒为U，对于不同的连接方式，下列说法正确的是（　　） A．连接1、3时，电熨斗的发热功率为 B．连接2、4时，电熨斗的发热功率为 C．连接1、4时，电熨斗的发热功率为 D．连接2、3时，电熨斗的发热功率为 【答案】D 【详解】A．连接1、3时，由电路图可知电熨斗的发热功率为，故A错误； B．连接2、4时，由电路图可知电熨斗的发热功率为0，故B错误； C．连接1、4时，由电路图可知电熨斗的发热功率为0，故C错误； D．连接2、3时，由电路图可知电熨斗的发热功率为，故D正确。 故选D。 6．（本题4分）如图所示，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻为1Ω，为6Ω。（开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V，线圈电阻为0.5Ω，则电动机正常工作时产生的机械功率是（　　） A．6W B．10W C．12W D．20W 【答案】B 【详解】设流过干路的电流为I，根据闭合电路的欧姆定律有 解得 设流过的电流为，则有 设流过电动机的电流为 电动机的输入功率为 电动机的热功率为 电动机的机械功率为。 故选B。 7．（本题4分）风力发电是清洁电力供应的重要方式。风力发电机叶片转动时可形成与风向垂直的圆面，并将经过此圆面的40%的空气动能转化为电能。已知风速为v时，发电机的发电功率为P，则风速为2v时，发电机的发电功率为（　　）。 A．2P B．4P C．8P D．16P 【答案】C 【详解】发电功率来源于单位时间内通过叶片圆面的空气动能，其中40%转化为电能。时间内通过圆面的空气质量流量 发电功率 当风速从增至时，发电功率变为8倍，即。 故选C。 二、多选题 8．（本题6分）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（    ） A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻的电路 C．在不是纯电阻的电路中， D．焦耳热适用于任何电路 【答案】BCD 【详解】A．电功率表示电流做功的快慢，越大只能说明电流做功越快；焦耳热 还与电压、电阻和通电时间有关，不能由电功率单独确定，故A错误； B．电功定义式适用于任何电路；和都要用到欧姆定律，只适用于纯电阻电路，故B正确； C．非纯电阻电路中，电流做功除产生焦耳热外，还要转化为机械能、化学能等其他形式的能量，因此，从而，故C正确； D．焦耳定律描述电流通过导体产生焦耳热的规律，适用于任何电路中的焦耳热计算，故D正确。 故选BCD。 9．（本题6分）研究微型电动机的性能可采用如图所示的实验电路。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1.0A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。不考虑温度对电阻的影响，则当这台电动机正常运转时（　　） A．电动机的内阻为1Ω B．电动机的输出功率为26.0W C．电动机的输出功率为30.0W D．电动机的内阻为2.0Ω 【答案】AB 【详解】AD．电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0A和1.0V，则电动机的电阻为 故A正确，D错误。 BC．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，电动机的总功率为 电动机内阻消耗的热功率为 电动机的输出功率为 故B正确，C错误。 故选AB。 10．（本题6分）在图甲的电路中是可调电阻，是定值电阻，电源内阻。实验时调节的阻值，得到各组电压表和电流表数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U-I图像如图乙中所示，下列说法正确的是（　　） A．该电源电动势为 B．的阻值为 C．时，电源的输出功率最大 D．当电流为时，滑动变阻器接入电路中的阻值为 【答案】AD 【详解】AB．根据闭合电路的欧姆定律可得由图可知，当时，；当时，。代入上式可得，故A正确，B错误； C．电源的输出功率，当外电阻等于电源内阻时，输出功率有最大值 因，应使尽可能接近时输出功率最大，此时，C错误； D．当电流为0.2A时，电路中总电阻为 解得，D正确。 故选AD。 三、填空题 11．（本题6分）如图所示为风力发电机，风力带动叶片转动，叶片再带动转子（磁极）转动，使定子（线圈，不计电阻）中产生电流，实现风能向_________能的转化。若叶片长为l，设定的额定风速为v，空气的密度为，额定风速下发电机的输出功率为P，则风能转化为电能的效率为_________。 【答案】 电 【详解】[1][2]风能转化为电能的工作原理为将风的动能转化为输出的电能，设风吹向发电机的时间为t，则在t时间内吹向发电机的风的体积为 则风的质量 因此风吹过的动能为 在此时间内发电机输出的电能 则风能转化为电能的效率为 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）额定电流为5A，电阻为44Ω的电暖器正常工作10min，求： (1)电暖器产生的热量为多少？ (2)电暖器的电功率为多大？ 【答案】(1)6.6×105J；(2)1100W 【详解】(1)已知电流与电阻值，则产生的热量为 (2)由电功率的计算公式 可得 14．（本题14分）如图，电源电动势为24V，内阻为4Ω，电阻R1为 2Ω，R2为12Ω。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为12V，线圈电阻RM为1Ω，问： (1)电动机正常工作时通过R2的电流多大？ (2)电动机正常工作时机械效率是多大？（保留三位有效数字） 【答案】(1)1A (2)91.7% 【详解】（1）电动机正常工作时通过R2的电流 解得I2 =1A （2）电动机正常工作时，总电流 解得I0=2A 通过电动机的电流为IM=I0-I2=1A 电动机的机械功率 解得P机=11W 电动机效率 解得η=91.7% 15．（本题18分）物理兴趣小组利用磁性开关设计了烟雾报警与自动喷淋联动模拟系统，当烟雾达到一定浓度时触发自动报警喷淋。如图甲为该模拟系统示意图，为控制电路中的气敏电阻，定值电阻。控制电路中的电流时，磁性开关动触片被电磁铁吸引与触点a接触，安全指示灯L熄灭，报警喷淋系统正常工作，控制电路中的电流时，动触片被释放，与触点b接触，安全指示灯亮，报警喷淋系统停止工作。已知控制电路电源电压U控大小可调节，电磁铁线圈电阻，气敏电阻的阻值与烟雾浓度C的关系如图乙所示。工作电路电源电压，报警电铃标有“36V  18W”字样，安全指示灯L标有“24V  12W”。 (1)报警电铃响时电流表示数为2.5A，喷淋系统工作20s消耗的电能是多少？ (2)工作电路中阻值多大？ (3)通过调节大小，可改变该装置对烟雾探测的灵敏度。调节，当触发报警喷淋的最低烟雾浓度时，则控制电路此时消耗的电功率是多少？ 【答案】(1)1440J (2)24Ω (3)0.12W 【详解】（1）由图甲的工作电路知，报警电铃响时，电铃与喷淋系统并联，电流表测干路的电流。电流表示数为2.5A，工作电路工作20s消耗的总电能 报警电铃消耗的电能 喷淋系统消耗的电能 （2）工作电路中，安全指示灯工作时，与电阻串联接入电路，此时电路中的电流 两端的电压 的阻值 （3）由乙图可知，RC与浓度成一次函数关系，当浓度为0时，RC为300，当浓度为5%时，RC为250，所以当浓度为8%时，有 解得RC的电阻 控制电路中，两个电阻及电磁铁串联接入电路，电路的总电阻 触发报警喷淋时，电路中的电流大于等于0.02A，所以控制电路此时消耗的电功率 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（较易版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）如图，若在一段导体两端加上电压后，在时间内有电量的自由电荷由导体的一端移动到另一端，形成电流。则此过程的电功和电功率分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 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）电动机正常工作时主要是（　　） A．电能转化为内能 B．电能转化为机械能 C．内能转化为机械能 D．机械能转化为电能 4．（本题4分）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是（　　） A．电功率越大，则电流做功越快，电路中产生的热量一定越多 B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中， D．热量适用于任何电路 5．（本题4分）有一家用电熨斗，其内部电路结构如图所示，改变内部连线方式可以使电熨斗处于断开状态或获得低、中、高三个不同的温度挡，电源电压恒为U，对于不同的连接方式，下列说法正确的是（　　） A．连接1、3时，电熨斗的发热功率为 B．连接2、4时，电熨斗的发热功率为 C．连接1、4时，电熨斗的发热功率为 D．连接2、3时，电熨斗的发热功率为 6．（本题4分）如图所示，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻为1Ω，为6Ω。（开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V，线圈电阻为0.5Ω，则电动机正常工作时产生的机械功率是（　　） A．6W B．10W C．12W D．20W 7．（本题4分）风力发电是清洁电力供应的重要方式。风力发电机叶片转动时可形成与风向垂直的圆面，并将经过此圆面的40%的空气动能转化为电能。已知风速为v时，发电机的发电功率为P，则风速为2v时，发电机的发电功率为（　　）。 A．2P B．4P C．8P D．16P 二、多选题 8．（本题6分）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（    ） A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻的电路 C．在不是纯电阻的电路中， D．焦耳热适用于任何电路 9．（本题6分）研究微型电动机的性能可采用如图所示的实验电路。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1.0A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。不考虑温度对电阻的影响，则当这台电动机正常运转时（　　） A．电动机的内阻为1Ω B．电动机的输出功率为26.0W C．电动机的输出功率为30.0W D．电动机的内阻为2.0Ω 10．（本题6分）在图甲的电路中是可调电阻，是定值电阻，电源内阻。实验时调节的阻值，得到各组电压表和电流表数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U-I图像如图乙中所示，下列说法正确的是（　　） A．该电源电动势为 B．的阻值为 C．时，电源的输出功率最大 D．当电流为时，滑动变阻器接入电路中的阻值为 三、填空题 11．（本题6分）如图所示为风力发电机，风力带动叶片转动，叶片再带动转子（磁极）转动，使定子（线圈，不计电阻）中产生电流，实现风能向_________能的转化。若叶片长为l，设定的额定风速为v，空气的密度为，额定风速下发电机的输出功率为P，则风能转化为电能的效率为_________。 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）额定电流为5A，电阻为44Ω的电暖器正常工作10min，求： (1)电暖器产生的热量为多少？ (2)电暖器的电功率为多大？ 14．（本题14分）如图，电源电动势为24V，内阻为4Ω，电阻R1为 2Ω，R2为12Ω。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压U为12V，线圈电阻RM为1Ω，问： (1)电动机正常工作时通过R2的电流多大？ (2)电动机正常工作时机械效率是多大？（保留三位有效数字） 15．（本题18分）物理兴趣小组利用磁性开关设计了烟雾报警与自动喷淋联动模拟系统，当烟雾达到一定浓度时触发自动报警喷淋。如图甲为该模拟系统示意图，为控制电路中的气敏电阻，定值电阻。控制电路中的电流时，磁性开关动触片被电磁铁吸引与触点a接触，安全指示灯L熄灭，报警喷淋系统正常工作，控制电路中的电流时，动触片被释放，与触点b接触，安全指示灯亮，报警喷淋系统停止工作。已知控制电路电源电压U控大小可调节，电磁铁线圈电阻，气敏电阻的阻值与烟雾浓度C的关系如图乙所示。工作电路电源电压，报警电铃标有“36V  18W”字样，安全指示灯L标有“24V  12W”。 (1)报警电铃响时电流表示数为2.5A，喷淋系统工作20s消耗的电能是多少？ (2)工作电路中阻值多大？ (3)通过调节大小，可改变该装置对烟雾探测的灵敏度。调节，当触发报警喷淋的最低烟雾浓度时，则控制电路此时消耗的电功率是多少？ 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 $