第五章 电能与能量的可持续发展 单元测试（Word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册
第五章
电能与能量的可持续发展
单元测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．如图所示，理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机的线图电阻为，它与电热丝的电阻串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有（　　）
A．
B．
C．
D．
2．图中虚线框内是一个非纯电阻电路，测得它的两端点a，b之间的电阻是R，在a，b之间加上电压U，测得流过这电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是（　　）
A．I2R
B．
C．UI
D．I2R+UI
3．某电动汽车自重2.0t，其电池额定容量为50kWh，车行驶时受到的阻力约为车重的十分之一，电动机输出功率最高可达90kW，理论续航里程为400km。国家电网的充电桩可在电池容量为额定容量的20%~80%范围内应用快充技术（500V，50A）充电，而便携充电器（220V，16A）可将电池容量从零充至额定容量的100%，不计充电电源的内阻。当汽车电池剩余容量为其额定容量的20%时，下列说法正确的是（　　）
A．汽车至少还能行驶180km
B．用国家电网充电桩应用快充技术将该电池容量充至其额定容量的80%，理论上需要72min
C．用便携充电器将该电池容量充至其额定容量的80%，理论上需要10h以上
D．此电动汽车的最高行驶速度可超过60m/s
4．A、B两灯的额定电压都是110V，A灯的额定功率PA=100W，B灯的额定功率PB=60W，若将两灯同时接入电压恒为220V的电路上，且使两灯均能正常发光，同学们设计了如图所示的甲、乙两种电路，则甲、乙两电路消耗的电功率之比为（　　）
A．
B．
C．
D．
5．电动自行车具有快捷、环保的优势，已经成为人们出行的重要交通工具。某品牌电动自行车的电动机额定电压为36V，额定电流为6A，额定输出功率为180W，电动机的内电阻为（　　）
A．7.2
B．6.0
C．5.0
D．1.0
6．如图所示是某品牌吊扇的相关参数，取g=10m/s2，以下说法正确的是（　　）
A．吊扇正常工作时通过吊扇电机的电流为0.25A
B．天花板对吊杆的拉力大于等于50N
C．吊扇正常工作时消耗的电能用于对空气做功
D．吊扇边沿A点的最大线速度大小为896πm/s
7．现有规格为“220V，36W”的排气扇，如图所示，排气扇电动机的线圈电阻为40Ω，当正常工作时，排气扇的（　　）
A．通电电流计算式为
B．输出功率计算式为
C．发热功率计算式为
D．电功率大于36W
8．用某型号的充电器给一款锂电池充电，在电池电量从零直至充满的过程中，充电电压和充电电流随时间变化的曲线简化后如图所示。据图可知（　　）
A．充电时通过锂电池的电流是直流电
B．实线是电流曲线，虚线是电压曲线
C．锂电池的充电功率先增大后减小
D．锂电池的平均充电功率约为4.0W
9．有一个直流电动机，把它接入0.2
V电压的电路中，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4
A；若把电动机接入2
V电压的电路中，正常工作时的电流是1
A，此时，电动机的输出功率是P出；如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是P热，则（　　）
A．P出＝2
W
B．P出＝1.5
W
C．P热＝8
W
D．P热＝0.5
W
10．风力发电是利用风能的一种方式，风力发电机可以将风能
(气流的动能)转化为电能，其主要部件如图所示．已知某风力发电机风轮机旋转叶片正面迎风时的有效受风面积为S，运动的空气与受风面作用后速度变为零，正常发电时风力发轮机将能能转化为电能的效率可当成恒定，空气密度一定．关于正常发电时风力发电机发电功率的说法正确的是
A．若有效受风面积提高到原来的2倍，则发电功率提高到原来的2倍
B．若有效受风面积提高到原来的2倍，则发电功率提高到原来的4倍
C．若风速提高到原来的两倍，则发电功率提高到原来的4倍
D．若风速提高到原来的两倍，则发电功率提高到原来的8倍
11．如图所示，汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为，电动机启动时电流表读数为，若电源电动势为，内阻为0.05Ω，电动机绕组的电阻0.1Ω，电流表内阻不计，则（　　）
A．车灯的电阻值为1.2Ω
B．电动机启动时流过车灯的电流
C．电动机的输出功率
D．因电动机启动，车灯的电功率降低了
12．如图所示，圆筒形铝管竖直置于水平桌面上，一磁块从铝管的正上方由静止开始下落，穿过铝管落到水平桌面上，下落过程中磁块不与管壁接触。忽略空气阻力，则在下落过程中（　　）
A．磁块做匀加速直线运动，但加速度小于重力加速度
B．磁块在整个下落过程中动能的增加量等于重力势能的减少量
C．在磁块穿过铝管的过程中，一定有机械能转换成电能
D．若将铝管换成塑料管，磁块在塑料管中运动时，管对桌面的压力等于管的重力
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．一台电动机的额定电流为5
A,电动机线圈的电阻是0.4
Ω。当该电动机正常工作时,每秒产生的热量是多少？
14．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？
15．如图所示电路中，电源的电动势E=10V，内电阻r=0.50Ω，电动机电阻R0=1.0Ω，电阻R1=1.5Ω。电动机正常工作时，电压表示数U1为3.0V。求
(1)电源的总电功率；
(2)电动机将电能转化为机械能的功率；
(3)电源的输出功率。
16．功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。一直流电动机，线圈电阻R＝2.0Ω，当它两端所加的电压U＝24V时，电动机正常运转，测得通过其电流I＝0.50A。求此工作状态下，这台电动机将电能转化为机械能的效率是多少？（保留三位有效数字）
参考答案
1．D
【详解】
AC．电吹风机消耗的电功率P是总的功率，总功率的大小应该是用P=IU来计算，所以总功率P=IU，故AC错误；
BD．电吹风机中发热的功率要用I2R来计算，所以总的发热功率为I2(R1+R2)，吹风机的总功率一部分转化为机械能，另一部分转化为热量，所以消耗的电功率要大于发热部分的功率，故B错误，D正确。
故选D。
2．C
【详解】
AB．若虚线框内是一个纯电阻电路时，欧姆定律适用，求解功率可以用和，若虚线框内是一个非纯电阻电路时，欧姆定律不适用，求解功率不能用和故AB错误；
C．无论虚线框内是纯电阻电路还是非纯电阻电路，功率公式P=UI均成立，故C正确；
D．公式P=I2R+UI不能用来计算未知电路的电功率，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．由题干可知汽车还能够行使的距离为
故A错误；
B．用充电桩充电的时间为
故B错误；
C．用便携式充电器充电的时间为
故C正确；
D．当汽车匀速行使时速度最大，此时速度为
故D错误。
故选C。
4．C
【详解】
由P=UI可得到
，
甲、乙两电路消耗的电功率之比为
故选C。
5．D
【详解】
根据题意得
解得
故ABC错误，D正确。
故选D。
6．A
【详解】
A．由可知，吊扇正常工作时通过吊扇电机的电流为
故A正确；
B．吊扇的质量为5kg，则重力为50N，吊扇正常工作时，对空气有向下的作用力，根据牛顿第三定律可知，空气对吊扇有向上的作用力，所以天花板对吊杆的拉力小于50N，故B错误；
C．吊扇正常工作时，根据能量守恒可知，消耗的电能一部分变成热能，一部分输出为机械能，则吊扇正常工作时消耗的电能部分用于对空气做功，故C错误；
D．吊扇的直径为1.4m，则半径为0.7m，转速为
则A点的线速度为
故D错误；
故选A。
7．C
【详解】
A．电动机正常工作时为非纯电阻电路，不能直接根据计算通电电流。通电电流计算式
故A错误；
B．不是纯电阻电路，故，故输出功率的计算式为
故B错误；
C．发热功率计算式为
故C正确；
D．正常工作时的电功率为额定功率，为，故D错误。
故选C。
8．ACD
【详解】
A．根据图像可知，电流方向未发生改变，故充电时通过锂电池的电流是直流电，故A正确；
B．开始充电后，电压逐渐增大，达到电动势后，充电电流逐渐减小，故实线是电压曲线，虚线是电流曲线，故B错误；
C．根据
可知，锂电池的充电功率先增大后减小，故C正确；
D．结合图像，充电总电能略小于
功率
其中
解得
故D正确；
故选ACD。
9．BC
【详解】
当电动机不转时，电动机的内阻为
电动机正常工作时输出功率为
P出=U2I2﹣I22r=1.5W．
卡住后热功率
故选BC。
10．AD
【详解】
单位时间内垂直吹向旋转叶片有效受风面积的空气的质量为m=ρSv；
这些空气所具有的动能为???Ek=ρSv3
设风力发电机将风能转化为电能的效率为k，则风力发电机输出的电功率为
P=kEk=kρSv3
则若有效受风面积提高到原来的2倍，则发电功率提高到原来的2倍，选项A正确，B错误；
若风速提高到原来的两倍，则发电功率提高到原来的8倍，选项D正确，C错误；故选AD.
11．ABD
【详解】
A．电动机未启动时车灯两端的电压
车灯的电阻值
A正确；
B．电动机启动时车灯两端的电压
流过车灯的电流
B正确；
C．流过电动机的电流
电动机的输出功率
C错误；
D．电动机启动时车灯的电功率
电动机未启动时车灯的电功率
车灯的电功率降低
D正确。
故选ABD。
12．CD
【详解】
A．磁块在穿铝管的过程中，铝管中会产生感应电流，阻碍磁块的下落，即磁块会受两个力，重力和向上的安培力，所以加速度小于重力，但是磁块速度在变，安培力也在改变，所以加速度不是恒定的，是变化的，所以磁块做的不是匀加速直线运动，所以A错误；
BC．磁块由于在下落过程中受向上的安培力，所以要克服安培力做功，将机械能转化为电能，所以磁块在整个下落过程中动能的增加量与电能的增加量等于重力势能的减少量，所以C正确，B错误；
D．若将铝管换成塑料管，磁块在塑料管中运动时，不会产生感应电流，磁块不会受到安培力，将会做自由落体运动，所以对与管来说，管对桌面的压力与其所受重力平衡，大小相等，方向相反，所以D正确。
故选CD。
13．10J
【解析】
【分析】
已知电流和线圈的电阻以及通电时间，由就可计算出线圈产生的热量；
【详解】
解：电流是5A，线圈电阻是0.4Ω
则线圈每秒钟产生的热量：
14．(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
15．(1)20W；(2)8W；(3)18W
【详解】
(1)电路中的电流为
电源的总功率为
(2)电源内阻分得电压为
电动机两端的电压为
电动机消耗的电功率为
电动机将电能转化为机械能的功率为
(3)电源内阻消耗的功率为
电源的输出功率为
16．95.8%
【详解】
线圈电阻R＝2.0Ω，两端所加的电压U＝24V时，电动机正常运转，通过线圈的电流I＝0.50A。
由热功率表达式
得线圈的热功率
而电动机的总功率为
则电动机的机械功率为
因此电动机将电能转化为机械能的效率是