第五章 电能与能量的可持续发展 单元检测（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
单元检测（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．在物理学发展史上，许多科学家通过恰当的运用科学研究方法，超越了当时研究条件的局限性，取得了辉煌的研究成果，下列表述符合物理学史实的是（　　）
A．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
B．伽利略首先引入电场线和磁感线来形象描绘电场和磁场，揭开电磁学研究的新篇章
C．库仑利用库仑扭秤巧妙地实现了他对电荷间相互作用力规律的研究
D．焦耳应用欧姆定律和电流做功表达式，推导得出焦耳定律
2．如图甲所示，用内阻为充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为，则时间t内（　　）
A．充电宝输出的电功率为
B．充电宝的总功率为
C．手机电池产生的焦耳热为
D．手机电池增加的化学能为
3．把标有“12V，3W”和“12V，4.5W”的两个灯泡并联后接到电压为12V的电源上，若通过两个灯丝的电荷量之和是2C，则电流对两个灯泡所做的功为（　　）
A．2J
B．7.5J
C．15J
D．24J
4．电源、开关、小灯泡、电压表等连接成如图所示的电路，小灯泡上标有“0.6A1.5W”字样，电源的电动势为3V，电压表为理想表，导线电阻不计。闭合开关，小灯泡恰好正常发光。小灯泡正常发光时，电压表的读数多大（　　）
A．0.9V
B．2.0V
C．2.5V
D．3.0V
5．质量为的人，站立在电梯中的台秤表面，电梯向上运动的速度—时间图像如图所示，则下列分析正确的是（　　）
A．人的机械能守恒
B．人的机械能在减少
C．和台秤面对人的支持力做功相等
D．人的机械能增加量小于人的机械能增加量
6．新能源电动汽车是当代生活中重要的交通工具。某品牌观光新能源电动车的动力电源上的铭牌标有“”字样。假设工作时电源的输出电压恒为，额定输出功率。根据上述有关数据，下列说法不正确的是（　　）
A．电动汽车保持额定功率行驶的最长时间是
B．额定工作电流为
C．动力电源充满电后储存的电能为
D．电动机的内阻为
7．如图甲所示，滑沙运动是一项惊险刺激的娱乐活动，可简化为如图乙所示的模型。点是斜面与水平地面的连接处，质量为的物块（可视为质点）从斜面上的点由静止释放，最后停在点。物块与斜面、地面之间的动摩擦因数均为。不计物块经过点时的能量损失；已知，物块在斜面上做匀加速直线运动过程的正中间的位移为，、两点的连线与地面的夹角，重力加速度，，，下列说法正确的是（　　）
A．物块沿斜面下滑的加速度大小为
B．物块与接触面间的动摩擦因数为0.8
C．物块的重力势能的减少量小于
D．物块从运动到，因摩擦产生的热量为
8．下列能源中，属于一次能源的有
A．煤
B．电能
C．太阳能
D．风能
9．对纯电阻用电器，下列说法中正确的是（　　）
A．如果额定功率相同，额定电流大的用电器电阻大
B．如果额定功率相同，额定电流大的用电器电阻小
C．如果额定电压相同，额定功率大的用电器电阻大
D．如果额定电流相同，额定功率大的用电器电阻大
10．USB电风扇体积小、便于携带，并且采用了新型的无刷直流电机，比传统的马达风扇更安静、更省电。目前，USB电风扇已经成了上班族、学生党的常备利器。关于USB电风扇，以下说法正确的是（　　）
A．风扇正常工作时，同一扇叶上各点角速度大小相等
B．风扇正常工作时，同一扇叶上各点线速度大小相等
C．若风扇内部电机两端电压为U，输入电流为I，则电机消耗的总功率：P总=UI
D．若风扇内部电机两端电压为U，输入电流为I，则电机输出机械功率：P出11．下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗，若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则（
）
A．电动机的输入功率为576W
B．电动机的内电阻为4Ω
C．该车获得的牵引力为104N
D．该车受到的阻力为63N
12．如图是某品牌电动平衡车，其部分参数如表所示，其中标准里程是满电时在平坦路面以舒适速度行驶测试所得，则该电动平衡车（　　）
最大速度
充电器输出电压
舒适速度
充电器输出电流
标准里程
电池组总容量
A．充电器的输出功率约为70W
B．充满电后在平坦路面以舒适速度能行驶1.1h
C．以舒适速度行驶时百公里消耗电能约为1.1kW?h
D．该电池电量从零到充满电所需的时间约为3.4h
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．图中电源电动势，内电阻。将一盏额定电压为，额定功率为的灯泡与一只线圈电阻为的直流电动机并联后和电源相连，灯泡刚好正常发光，通电。问：
(1)电源输出的能量是多少？
(2)电动机的效率为多少？
14．如图,电路中电源电动势E=11V，内阻r=2.5Ω，小灯泡L额定电压U=8V，额定功率字迹模糊不清，电动机M线圈电阻RM=4Ω。闭合开关S后，灯泡恰好正常发光，电动机输出机械功率P=4W。求：
(1)电源中电流I；
(2)电动机线圈中电流IM；
(3)小灯泡额定功率PL。
15．无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，它具有体积小、造价低、使用方便等优点．随着民用无人机的快速发展，广告、影视、婚礼视频记录等正越来越多地出现无人机的身影．如图所示是我国新研究生产的一款航拍器无人机．该款无人机的总质量为，内置、的智能电池．若该款无人机正常工作时产生稳定的电流为，飞行时电动机工作效率为80％，智能电池还要提供其他设施正常工作的功率为，假设无人机飞行时所受到空气阻力恒为，（取）
（1）充满一次电，该无人机理论上正常工作的最长时间及电动机的输出功率；
（2）该款无人机垂直上升飞行时的最大速度；
（3）若无人机沿竖直方向起飞时电动机提供恒力，则无人机达到额定功率时所用的时间及对应的高度．
16．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电阻，重物质量。闭合电键，当将重物固定时，电压表的示数为5V；当重物不固定且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为求：不计摩擦，g取
电动机的内阻。
重物匀速上升时电动机的输入功率。
重物匀速上升的速度大小。
参考答案
1．C
【详解】
A．开普勒在第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，但并没有找出行星按照这些规律运动的原因，故A错误；
B．法拉第首先引入电场线和磁感线来形象描绘电场和磁场，极大地促进了他对电磁现象的研究，故B错误；
C．库仑利用库仑扭秤实验巧妙地实现了他对电荷间相互作用力规律的研究，故C正确；
D．焦耳通过实验，并应用控制变量法得到焦耳定律，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．充电宝输出的电功率为，A错误；
B．充电宝的总功率为，B正确；
C．手机电池产生的焦耳热为，C错误；
D．手机电池增加的化学能为，D错误。
故选B。
3．D
【详解】
由电流的定义式可知
根据电功的定义可知，电流对两个灯泡所做的功为
故选D。
4．C
【详解】
闭合开关，小灯泡恰好正常发光，说明小灯泡中的电流及小灯泡的功率恰好都达到了额定值，由电功率公式P=IU可得小灯泡两端电压
即电压表的读数是2.5V。
故选C。
5．D
【详解】
AB．该模型支持力做功等于机械能增加，支持力始终做正功，机械能增加，故AB错误；
C．根据牛顿第二定律，内
解得
内
内
解得
和支持力不等，位移相等，所以做功不同，故C错误；
D．内有
内有
故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
B．工作时电源的输出电压恒为，额定输出功率，则额定电流
选项B正确；
A．根据可得电动汽车保持额定功率行驶的最长时间
选项A正确；
C．动力电源充满电后储存的电能
选项C正确；
D．由所给条件无法求得电动机的内阻，选项D错误。
本题选不正确的，故选D。
7．D
【分析】
本题通过滑沙运动考查考生的认识理解能力、建立模型能力和分析综合能力。
本题考查的知识有匀变速直线运动规律、平均速度、动能定理、能量守恒定律等，需要考生正确分析物块的运动过程，选用相应的规律解题。
【详解】
A．设物块沿斜面下滑的加速度为，正中间的位移为，则正中间的平均速度，正中间的平均速度也是物块沿斜面下滑的平均速度，由初速度为0的匀加速直线运动规律有
综合解得
A错误；
B．如图所示，为在地面上的投影，设斜面的倾角为，
物块从到，由动能定理有
由几何关系有
综合可得
又因为
则
B错误；
C．设为物块在段因摩擦产生的热量，由、可得，在物块沿斜面下滑过程中，由能量守恒定律有
可得重力势能的减小量为
即物块重力势能的减少量大于，C错误；
D．物块从运动到，设为物块在段因摩擦产生的热量，由能量守恒定律有
D正确。
故选D。
8．ACD
【解析】
【详解】
所谓一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，所以煤、太阳能、风能属于一次能源；由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源，所以电能属于二次能源，故选项A、C、D正确，B错误。
9．BD
【详解】
AB．根据
可知，如果额定功率相同，额定电流大的用电器电阻小，A错误B正确；
C．根据
可知，如果额定电压相同，额定功率大的用电器电阻小，C错误；
D．根据
可知，如果额定电流相同，额定功率大的用电器电阻大，D正确。
故选BD。
10．ACD
【详解】
A．风扇正常工作时，同一扇叶上各点属于同轴转动，角速度大小相等，选项A正确，B错误；
C．若风扇内部电机两端电压为U，输入电流为I，则电机消耗的总功率：P总=UI，选项C正确；
D．若风扇内部电机两端电压为U，输入电流为I，电机消耗的总功率：P总=UI，同时又由于电动机线圈生热消耗一部分能量，因此电机输出机械功率：P出故选ACD。
11．AD
【解析】
试题分析：额定电压48V，额定电流12A，故电动机的输入功率为：，故A正确；由表格数据得到电动机的输出功率为360W，根据能量守恒定律，有：，代入数据，有：，解得：，
故B错误；根据，有：
电动自行车匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，故阻力为N，故C错误，D正确．
考点：考查了机车启动
12．ACD
【详解】
A．1100mA=1.1A，充电器的输出功率
故A正确；
B．满电时在平坦路面以舒适速度行驶的标准里程为22km，舒适速度为15km/h，则满电后以舒适速度能行驶
故B错误；
C．由表格内的数据可知，电池的容量是，充电的电压为63V，则充电消耗的电能
满电时在平坦路面以舒适速度行驶的标准里程为22km，所以以舒适速度行驶时百公里耗电能约
故C正确；
D．由表格内的数据可知，电池的容量是，即
充电器输出电流为
所以充电的时间为
故D正确；
故选ACD。
13．（1）384000J；（2）62.5%
【详解】
(1)灯发光正常，其电压8V，根据并联电路特点，路端电压为8V，则电源内电压为
U内=12V-8V=4V
总电流
电源输出能量
W出=UIt=384000J
(2)灯的电流
I灯==2A
电动机电流
I1=I-I灯=8A-2A=6A
电流对电动机做功
P电=U灯I1=48W
电动机热功率
P热=I12R=18W
电动机输出机械功率
P机=P电-P热=30W
电动机效率
η==62.5%
14．(1)
1.2A
(2)
1A
(3)1.6W
【解析】
【详解】
(1)因灯泡正常发光，此时路端电压为8V，则电源内电压为
则电路中电流为
(2)由线圈的输出功率
解得
(3)由上可知，灯泡的电流为
小灯泡额定功率PL为
15．（1）　
（2）
（3）　
【详解】
（1）由题可得理论上正常工作的最长时间
由能量守恒定律得
解得
（2）当加速度时速度最大，即
，
解得
（3）由牛顿第二定律得
由功率表达式
得
由运动学公式
得
由运动学公式
求得
16．（1）1Ω
（2）1.6W
（3）
【解析】
【分析】
(1)根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流，重物固定相当于电动机不转动，视为纯电阻，利用欧姆定律求解电阻；
(2)根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流，根据部分电路欧姆定律求解电压，电动机消耗的电功率P=UI；
(3)根据能量转化和守恒定律列方程求解重物匀速上升时的速度大小。
【详解】
（1）由题，电源电动势，电源内阻，当将重物固定时，电压表的示数为5V，则根据闭合电路欧姆定律得，电路中电流为：
电动机的电阻：
（2）当重物匀速上升时，电压表的示数为：
电路中电流为：
电动机两端的电压为：，
故电动机的输入功率：
（3）根据能量转化和守恒定律得：
代入解得：
【点睛】
本题是欧姆定律与能量转化与守恒定律的综合应用。对于电动机电路，不转动时，是纯电阻电路，欧姆定律成立；当电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立。