高中物理单元测试——第五章电能与能源的可持续发展（较难版01）

高中物理单元测试 —— 第五章 电能与能源的可持续发展（较难版01）（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）能源（Energy-Source）亦称能量资源或能源资源，是发展国民经济的重要物质基础，国家未来的命运取决于对能源的掌控．能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志，下列能源为可再生能源的是（    ） A．石油 B．天然气 C．风能 D．煤炭 3．（本题4分）“风光互补路灯”系统在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆具备时则同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。该系统（　　） A．只可以实现风能转化为电能 B．只可以实现太阳能转化为电能 C．可以实现电能转化为风能 D．可以同时实现风能、太阳能转化为电能 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）长为L的均匀金属丝总电阻为4R，弯成如图所示的圆形闭合导线环，A、B、C、D四点将圆环等分。将A、C两点接入电压恒为U的电源上时，圆环消耗的功率为P。若将A、B两点接入同样的电源上时，圆环消耗的功率为（　　） A．P B．P C．P D．2P 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）塔拉滩曾是青海风沙危害最严重的地区之一。如今建成了全球装机容量最大的光伏发电园区，也是全球重要的清洁能源基地，其总装机功率为，年发电量可达180亿千瓦时。园区内光伏占地约609平方公里，该园区所在区域太阳辐照峰值功率约为，其中标准煤的热量值为 ，标准煤的二氧化碳排放约，则（     ） A．该电站的年均满负载发电小时数约为3000小时 B．该电站的年发电量峰值，与燃烧2.16万吨标准煤所释放的热量相当 C．该电站每年可减少二氧化碳排放约1500万吨 D．该电站将光能转化为电能的平均效率约为25.8% 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．焦耳热适用于任何电路 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．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热不一定越多 9．（本题6分）如图所示，一电动自行车动力电源上的铭牌标有“36V、10Ah”字样，假设工作时电源（不计内阻）的输出电压为36V，额定输出功率为180W，由于电动机发热造成能量损耗（其它损耗不计），电动自行车的效率为80%，在水平路面上行驶的最大速度为25km/h，则下列说法正确的是（　　） A．在水平路面上受到的阻力约为21N B．自行车电动机的内阻为7.2Ω C．电池充满电后总电量为 D．自行车保持额定功率行驶的最长时间是2h 10．（本题6分）如图所示电路中，是定值电阻，是滑动变阻器，是小灯泡，是电容器，电源内阻为。开关闭合后，在滑动变阻器的滑片向下滑动过程中，下列说法正确的是（     ） A．小灯泡变暗 B．电压表示数变大 C．电容器所带电荷量减少 D．电源的输出功率一定一直减小 三、填空题 11．（本题6分）如图所示，热熔钻工艺是在金属薄板上一次加工出孔的技术。钻头与薄板接触时，钻头高速旋转，与薄板剧烈摩擦，将________能转化为内能，使钻头附近的金属迅速升温熔化，从而钻出一个孔。这是通过________的方式改变了物体的内能。 12．（本题6分）如图为一种服务型机器人，其额定功率为50W，额定电压为25V，机器人的锂电池容量为，则机器人额定电流为______A，电池充满电后总电量为______C，充满电后最长工作时间为______h。 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）共享电动自行车是目前常见的代步工具，图甲为某品牌的共享电动自行车。天津某中学兴趣小组的同学对共享电动自行车的工作原理产生了浓厚的兴趣，现将其电源、车灯、电动机构成的电路简化为图乙。查阅资料得知该电动车的电源电动势，内阻，车灯的电阻，电动机的内阻，电流表的内阻忽略不计，当都接通时，电流表的示数，此时电动机正常工作。 (1)只接通时，电流表的示数； (2)电动机正常工作时的发热功率； (3)电动机正常工作时的输出功率。 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） 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（较难版01）（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）能源（Energy-Source）亦称能量资源或能源资源，是发展国民经济的重要物质基础，国家未来的命运取决于对能源的掌控．能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志，下列能源为可再生能源的是（    ） A．石油 B．天然气 C．风能 D．煤炭 【答案】C 【详解】化石能源无法在短时间内再生，这类能源为不可再生能源，比如煤炭、石油和天然气；而水能、风能和潮汐能为可再生能源。 故选C。 3．（本题4分）“风光互补路灯”系统在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆具备时则同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。该系统（　　） A．只可以实现风能转化为电能 B．只可以实现太阳能转化为电能 C．可以实现电能转化为风能 D．可以同时实现风能、太阳能转化为电能 【答案】D 【详解】“风光互补路灯”系统在有阳光时通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，有风时通过风力发电机将风的机械能转化为电能。 故选D。 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）长为L的均匀金属丝总电阻为4R，弯成如图所示的圆形闭合导线环，A、B、C、D四点将圆环等分。将A、C两点接入电压恒为U的电源上时，圆环消耗的功率为P。若将A、B两点接入同样的电源上时，圆环消耗的功率为（　　） A．P B．P C．P D．2P 【答案】A 【详解】由题可知，每段金属丝的电阻为，当A、C两点接入电压恒为U的电源上时，电路中的总阻值为 则圆环消耗的功率为 当将A、B两点接入同样的电源上时，电路中的总阻值 此时圆环消耗的功率为 故选A。 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）塔拉滩曾是青海风沙危害最严重的地区之一。如今建成了全球装机容量最大的光伏发电园区，也是全球重要的清洁能源基地，其总装机功率为，年发电量可达180亿千瓦时。园区内光伏占地约609平方公里，该园区所在区域太阳辐照峰值功率约为，其中标准煤的热量值为 ，标准煤的二氧化碳排放约，则（     ） A．该电站的年均满负载发电小时数约为3000小时 B．该电站的年发电量峰值，与燃烧2.16万吨标准煤所释放的热量相当 C．该电站每年可减少二氧化碳排放约1500万吨 D．该电站将光能转化为电能的平均效率约为25.8% 【答案】C 【详解】总装机功率，年发电量，园区占地，太阳能功率密度，煤热值，排放系数。 A．满负载发电小时数，远小于3000h，故A错误； B．年发电量对应的总能量 所需标准煤质量万吨，故B错误； C．年减少质量万吨，故C正确； D．光电转换效率，远小于25.8%，故D错误。 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．焦耳热适用于任何电路 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．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热不一定越多 【答案】AD 【详解】A．焦耳热适用于任何电路，故A正确； B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路，故B错误； C．在非纯电阻电路中，电功率大于热功率，即，故C错误； D．电功率越大，电流做功越快，但电路中产生的焦耳热不一定越多，因为根据，产生的焦耳热与电路中的电流、电阻和通电时间都有关系，故D正确。 故选AD。 9．（本题6分）如图所示，一电动自行车动力电源上的铭牌标有“36V、10Ah”字样，假设工作时电源（不计内阻）的输出电压为36V，额定输出功率为180W，由于电动机发热造成能量损耗（其它损耗不计），电动自行车的效率为80%，在水平路面上行驶的最大速度为25km/h，则下列说法正确的是（　　） A．在水平路面上受到的阻力约为21N B．自行车电动机的内阻为7.2Ω C．电池充满电后总电量为 D．自行车保持额定功率行驶的最长时间是2h 【答案】AD 【详解】A．电动自行车实际功率为 解得电动自行车在水平路面上受到的阻力，故A正确； B．电动自行车电动机的发热功率， 电动自行车的额定电流 联立解得电动自行车电动机的内阻，B错误； C．电池充满电后总电量为，故C错误； D．电动自行车保持额定功率行驶的最长时间，D正确。 故选AD。 10．（本题6分）如图所示电路中，是定值电阻，是滑动变阻器，是小灯泡，是电容器，电源内阻为。开关闭合后，在滑动变阻器的滑片向下滑动过程中，下列说法正确的是（     ） A．小灯泡变暗 B．电压表示数变大 C．电容器所带电荷量减少 D．电源的输出功率一定一直减小 【答案】AB 【详解】AB．滑动变阻器的滑片向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流减小，路端电压 减小，因此增大，则电压表示数变大；由于流过小灯泡的电流减小，所以小灯泡变暗，故AB正确； C．两端电压 减小，因此增大，电容器电压 由 可知电容器带电荷量增大，故C错误； D．电源的输出功率为 根据数学知识可知，当时，电源的输出功率最大，但由于不清楚外电阻与电源内阻的大小关系，所以电源的输出功率变化情况不能确定，故D错误。 故选AB。 三、填空题 11．（本题6分）如图所示，热熔钻工艺是在金属薄板上一次加工出孔的技术。钻头与薄板接触时，钻头高速旋转，与薄板剧烈摩擦，将________能转化为内能，使钻头附近的金属迅速升温熔化，从而钻出一个孔。这是通过________的方式改变了物体的内能。 【答案】 机械 做功 【详解】[1][2]当钻头与薄板相互摩擦时，要克服摩擦做功，此过程中将机械能转化为内能，两者的内能都会增大，温度急剧升高，这是通过做功的方式改变了物体的内能。 12．（本题6分）如图为一种服务型机器人，其额定功率为50W，额定电压为25V，机器人的锂电池容量为，则机器人额定电流为______A，电池充满电后总电量为______C，充满电后最长工作时间为______h。 【答案】 2 1.08×105 15 【详解】[1]根据电功率公式 可得机器人额定电流 将，代入公式，可得 [2]已知锂电池容量为，根据电荷量公式 则电池充满电后总电量 [3]根据公式 已知电池容量，机器人额定电流,则充满电后最长工作时间 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）共享电动自行车是目前常见的代步工具，图甲为某品牌的共享电动自行车。天津某中学兴趣小组的同学对共享电动自行车的工作原理产生了浓厚的兴趣，现将其电源、车灯、电动机构成的电路简化为图乙。查阅资料得知该电动车的电源电动势，内阻，车灯的电阻，电动机的内阻，电流表的内阻忽略不计，当都接通时，电流表的示数，此时电动机正常工作。 (1)只接通时，电流表的示数； (2)电动机正常工作时的发热功率； (3)电动机正常工作时的输出功率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由题可知，只接通时，电路中只有车灯工作，根据闭合电路的欧姆定律可得，电流表的示数为 （2）当都接通时，电流表的示数 此时路端电压 通过灯的电流为 则此时通过电动机的电流为 故电动机的热功率 （3）电动机的电功率为 其中 联立解得 故电动机正常工作时的输出功率为 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 $