第5章 电能与能源的可持续发展 本章小结（word版含答案）

2019粤教版必修第三册 第5 章 本章小结
一、单选题
1．下列关于能源开发和利用的说法中，正确的是（　　）
A．能源利用的过程是内能转化成机械能的过程
B．能量是守恒的，因此不需要节约能源
C．能源利用的过程是一种形式的能向另外一种形式的能转化的过 程
D．无论是节约能源还是开发能源，我国都要外国支援
2．在抗击新冠肺炎期间，欢乐送机器人为数十家医院提供了无接触配送服务。该机器人正常工作时电源输出电压为，输出电流为，整机重量为。在某次无接触配送服务时承载药品重量为，行驶速度为，在行驶过程中受到的阻力大小为总重力的0.15倍，重力加速度g取。不计其他能量损耗，则该机器人内部电阻的阻值为（　　）
A． B． C． D．
3．一只电熨斗，内部电路如图1所示，其中M是测温旋钮的内部接线端子．旋钮上分别标有“高”、“中”、“低”、“关”四挡，每挡对应图2中的一种接线端子的接线方法．下列判断正确的是(　　)
A．②为“高”挡 B．③为“中”挡
C．①为“低”挡 D．④为“关”挡
4．如果家里的微波炉(1000 W)、 电视机(100 W)和洗衣机(400 W)平均每天都工作1 h，一个月(30天计)的用电量是(　　)
A．10 kW·h B．20 kW·h
C．45 kW·h D．40 kW·h
5．下列属于可再生的一次能源是(　　)
A．电能
B．煤炭
C．核能
D．地热能
6．下列用电器中属于纯电阻用电器的是：（ ）
A．电风扇和电吹风机
B．洗衣机和电冰箱
C．电磁铁和电解槽
D．白炽灯和电炒锅
二、多选题
7．如图所示，两个电源的电动势均为，内阻均为，，直流电动机内阻。当调节滑动变阻器时，图甲电路输出功率最大。调节滑动变阻器使图乙电路中的电流与图甲电路中的电流相等，此时电动机消耗的电功率为，则此时的阻值和电动机的热功率为（ ）
A． B． C． D．
8．一个用钨材料制成的电阻器D，其伏安特性曲线如图所示，若将它与标准电阻R并联后接在电压为U的恒压电源两端，2个电阻消耗的电功率均为P。现将它们串联后接在电压为U的恒压电源两端，D和R消耗的电功率分别是PD和P1，下列关系正确的是（　　）
A．PD=P1 B．PD＜P1
C． D．
9．一辆电动车蓄电池的电动势为E，内阻不计，当空载的电动车以速度v在水平路面上匀速行驶时，流过电动机的电流为I，电动车的质量为m，受到的阻力是车重的k倍，忽略电动车内部的摩擦，则（ ）
A．电动机的内阻为r＝E/I
B．电动机的内阻为
C．如果电动机突然被卡住而停止转动，则电源消耗的功率将变小
D．如果电动机突然被卡住而停止转动，则电源消耗的功率将变大
10．如图所示，R1＝2Ω，R2＝10Ω，R3＝10Ω，A、B两端接在电压恒定的电源上，则 ( )
A．S断开时，R1与R2的功率之比为1∶5
B．S闭合时通过R1与R2的电流之比为2∶1
C．S断开与闭合两情况下，电阻R1两端的电压之比为2∶1
D．S断开与闭合两情况下，电阻R2的功率之比为7∶12
三、实验题
11．如图所示是利用测定电动机效率的电路，请完成下列问题：
（1）图中方框A、B所采用的传感器分别是：A______，B_______。若已知被提升的物体质量为m,该实验还需要的测量工具为_________。
（2）在实验中，通过A、B测得的物理量的数值分别是U、I，电动机线圈的电阻为r，则此时电动机的输出功率的理论表达式________。
（3）在实验中，由于电动机的转动使质量为m的物体在t时间内匀速上升了h高度，则电动机的效率_____。
12．某实验小组设计如图所示的实验装置电路图，探究电机中的能量转化过程。
（1）简要实验步骤
①把玩具小电动机固定在木板上，然后把木板固定在方座支架的底座上，保证不倾斜。
②在方座支架顶端装上十字夹。把定滑轮固定在横杆上，再将细线一头系在电机的转轴上，并按电机的转动方向先绕两圈，然后把另一头穿过定滑轮，钩挂在地面上的钩码上。
③按照电路图把电动机、开关、小灯泡、电源连接起来。
④实验时用开关使电机接通电源，调节滑动变阻器，使质量为m的钩码缓缓上升（可看成匀速），用秒表测量钩码从地面上升到最高点的时间t，记录电压表和电流表测量电动机的输入电压U和电流I，断开开关。
⑤将开关扳向小灯泡一侧，使小灯泡与电动机构成闭合电路，由静止释放钩码，同时注意观察小灯泡的发光情况。
（2）分析与论证
①接通电源时，______做功使电动机转动，牵引重物上升，将______能转化为______能；当开关扳向小灯泡一侧，释放钩码，钩码在下落过程中，灯泡发光，这一过程将______能转化为______能，表明不同形式能量之间可以______；
②电动机消耗的电能E = ______，用刻度尺量出重物上升的高度h，则电动机的效率为 = ______，______1（选填“ > ”“ = ”或“ < ”），说明______。
四、解答题
13．甲图所示电路中，电源的路端电压随电流的变化图像如图乙。闭合开关，调节滑动变阻器R的阻值改变电路中的电流，已知R的最大值为12Ω，定值电阻R0为6Ω，电容器的电容C为1.0×10-5F。
（1）根据图乙求出电源的电动势E和内阻r；
（2）求定值电阻R0的最大功率Pm；
（3）求R从12Ω减小到0的过程中通过R1的电荷量ΔQ。
14．光滑水平面有两个物块A、B在同一直线上相向运动，A的速度为4 m/s，质量为2 kg，B的速度为2 m/s，二者碰后粘在一起沿A原来的方向运动，且速度大小变为1 m/s.求：
（1）B的质量；
（2）这一过程产生的内能．
15．下表为“洪都”牌电动车一最新产品.
规　格 后轮直流电动机
型号 TDR06Z 额定电压 48 V
电动车的质量 40 kg 额定连续输出功率 240 W
人的质量 75 kg 效率 ≥75%
最高车速 20 km/h
电动车工作在额定状态，则：
(1)工作电流多大？
(2)电动机内阻多大？
(3)若在平直公路上匀速行驶，则人及车受的阻力为人车重力的多少倍．
16．如图所示，某小型交流发电机向远处用户供电，输电时先用理想变压器将电压升高，到达用户区再用理想变压器将电压降下来后供用户使用。已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电导线的总电阻为，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区两盏白炽灯均标有“”，电动机标有“”，电灯及电动机均正常工作，电表均为理想表，其余导线电阻可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）升压变压器原线圈电流；
（3）线圈匀速转动一周的过程中，产生的电能。
17．微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，当加上0.4V的电压时，通过的电流为0.4A，此时电机不转．当加在电动机两端的电压为2.5V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作．则吸尘器的机械功率为多少？
18．如图甲，在水平地面上固定一倾角为θ的动摩擦因数为μ的斜面，一劲度系数为k的轻质弹簧的一端固定在斜面底端，弹簧处于自然状态。一质量为m的滑块从距离弹簧上端为s0处由静止释放，设滑块与弹簧接触过程中没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内（不计空气阻力，重力加速度大小为g）。
（1）求滑块与弹簧上端接触瞬间的动能。
（2）若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm，求此时弹簧所具有的弹性势能。
（3）从滑块静止释放瞬间开始计时，请在乙图中定性画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间的关系图像。图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻，纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小，vm是题中所知的物理量。（本问不要求写出计算过程）
19．为了合理的利用能源，发电站要修建在靠近天然资源的地方．用电的地方往往很远，因此，需要高压输送线路把电能输送到远方．如果某发电站将U＝6000 V的电压直接地加在高压输电线的输入端，向远方供电，且输送的电功率为P＝800 kW.则此时安装在高压输送线路的输入端和终端的电能表一昼夜读数就相差ΔE＝9600 kW·h(1 kW·h＝1 度电)．求：
(1)该输电线路的电阻为多少？
(2)此种情况下，高压线路的输电效率和终端电压．
(3)若要使此高压输电线路的输电效率为98%，则在发电站处应安装一个变压比(n1∶n2)是多少的变压器？
20．如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6 Ω, R=10 Ω,U=160 V，电压表的读数为110 V，求：
（1）通过电动机的电流是多少？
（2）输入到电动机的电功率是多少？
（3）在电动机中发热的功率是多少？
（4）电动机工作1h所产生的热量是多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
AC、能源利用是将一种形式的能转化为另一种形式能的转化过程，并不是单纯的应用内能；故A错误，C正确；
B、能量虽然是守恒的，但是能直接利用的能源越来越少，因此需要节约能源，选项B错误；
D、在能源利用上，要注意独立自主，不能单纯依赖外国；故D错误。
故选C。
2．A
【解析】
【详解】
由能量关系可知
解得
r=1.625Ω
故选A。
3．B
【解析】
【分析】
电源的电压保持不变，根据接线端子的接线方法，分析电路中电阻的大小，确定功率大小，判断旋钮的挡位高低．
【详解】
A项：接线端子接②时，两电阻R串联，电路中总电阻最大，而电源的电压不变，发热功率最小，则旋钮为“低”挡．故A错误；
B项：接线端子接③时，左侧的电阻R工作，电路介于最大与最小之间，发热功率居中，则旋钮为“中”挡，故B正确；
C项：接线端子接①时，电路断开，则旋钮为“关”挡，故C错误；
D项：接线端子接④时，两电阻R并联，电路中总电阻最小，而电源的电压不变，发热功率最大，则旋钮为“高”挡．故D错误．
故选B．
【点睛】
本题考查对电路连接方式的理解．两个电阻连接时电路中电阻有四种可能值：R、2R、R/2、．
4．C
【解析】
【详解】
P=1000+100+400W=1500W=1.5kW，则W=Pt=1.5kW×1h×30=45kW·h，故C项正确，ABD三项错误．
5．D
【解析】
【详解】
能从自然界源源不断获得的能源是可再生能源如氢气、风能、水能、电能、潮汐能、地热能、太阳能、管道煤气、化学能；不能从自然界源源不断获得的能源是不可再生能源如天然气、石油、煤、核能；从自然界直接获得不需要加工的能源是一次能源如天然气、风能、水能、石油、煤、潮汐能、地热能、核能、太阳能、管道煤气、化学能、生物质能；对一次能源通过加工转化而获得的能源是二次能源如氢气、电能、管道煤气属于二次能源；故选D.
【点睛】本题考查了能源分类，知道能源分类的方法、知道各种能源的概念即可正确解题．
6．D
【解析】
【详解】
A、电扇和电吹风都有机械功的输出，故是非纯电阻电器，故A错误；
B、洗衣机和电冰箱都不是只发热，故是非纯电阻电器，故B错误；
C、电解槽不是只发热，还有其他形式能量的转化，故C错误；
D、白炽灯、电烙铁和电炒锅只发热没有机械功的输出，故是纯电阻电器，故D正确．
7．AD
【解析】
【详解】
AB．对于甲图，当电路的内阻和外阻相等时，电路的输出功率最大，则甲图中电流为
根据题意知，图乙电路中的电流也为 I=1A
电动机消耗的电功率 PM=2W，根据PM=UMI，得
UM=2V
则变阻器两端的电压
U2=E-Ir-UM=6-1×3-2=1V
故A正确，B错误。
CD．电动机的热功率
P=I2R0′=1W
故C错误，D正确。
故选AD。
8．BD
【解析】
【详解】
由图可知，该半导体电阻器的电阻值随电压的增大而增大。当电阻器D与标准电阻R并联后接在电压恒为U的电源两端，它们消耗的电功率均为P，此时两个电阻的阻值相等，即
RD=R
流过电阻器的电流
电功率
当将它们串联接在该电源的两端时，电阻器D的电压小于电源的电压，电阻减小，则
RD′＜R
电路中的电流
由于流过电阻器与标准电阻的电流相等，由
P1=I′2R
PD＝I′2RD′
可知电阻器上消耗的电功率小，即
PD＜P1
标准电阻消耗的电功率
故AC错误，BD正确。
故选BD。
9．BD
【解析】
【详解】
AB.由功能关系
电动机发热的功率为
则电动机的内阻为
故B正确A错误；
CD. 若电动机突然被卡住而停止转动，相当于纯电阻，电路中总电流变大，则电源消耗的功率将变大，故D正确C错误。
故选BD。
10．AB
【解析】
【详解】
A．S断开时，R1与R2串联，功率，与电阻成正比，则功率之比为2:10=1∶5，A对；
B．S闭合时，R2和R3电阻相等，则分得的电流相等，R1在干路，所以通过R1与R2的电流之比为2∶1，B对；
C．S断开与闭合两情况下，电阻R1两端的电压之比，C错；
D．S断开与闭合两情况下，电阻R2的功率 ，之比为49:36,D错。
故选AB。
11． 电压传感器 电流传感器 秒表，刻度尺
【解析】
【详解】
（1）[1][2][3]．图中方框A、B所采用的传感器分别是：A电压传感器，B电流传感器。若已知被提升的物体质量为m，要测量电动机的机械功率P=mgv，则实验还需要的测量工具为刻度尺和秒表。
（2）[4]．电动机的输出功率：
（3）[5]．电路消耗的电能是IUt，产生的机械能等于重力势能的增加量mgh，故效率为：
12． 电流 电能 机械能 机械能 电能 相互转化 UIt × 100% < 能量在转化的过程中会损耗，也就是说，能量转化或转移的效率都不能达到100%
【解析】
【详解】
（2）①[1][2][3][4][5][6]接通电源时，电流做功使电动机转动，牵引重物上升，将电能转化为机械能；当开关扳向小灯泡一侧，释放钩码，钩码在下落过程中，灯泡发光，这一过程将机械能能转化为电能，表明不同形式能量之间可以相互转化。
②[7]电动机消耗的电能
E = UIt
[8]用刻度尺量出重物上升的高度h，则机械能为
E′ = mgh
则电动机的效率为
η = × 100%
[9][10]由于电机线圈内阻会产生焦耳热，以及重物下落的过程中有空气阻力等相关因素的影响，则导致η < 1，说明能量在转化的过程中会损耗，也就是说，能量转化或转移的效率 都不能达到100%。
13．（1）12V，6Ω；（2）6W；（3）3×10-5C
【解析】
【详解】
（1）电源U-I图像的纵截距表示E，斜率的绝对值表示r，即
（2）当R=0时，电路中电流最大，定值电阻R0的功率最大，即
（3）当R=12Ω时，电容器两端电压为
R从12Ω减小到0的过程中通过R1的电荷量为
14．（1）2kg；（2）18J．
【解析】
【详解】
（1）设A、B两物块的质量分别为mA、mB，碰前速度为vA、vB，碰后共同速度为v，以A物块的运动方向为正方向，由动量守恒定律得：mAvA-mBvB=（mA+mB）v
解得：．
（2）由能量守恒定律得：mAvA2+mBvB2=Q+（mA+mB）v，
解得：Q=mAvA2+mBvB2-（mA+mB）v2=×2×42+×2×22-×（2+2）×12=18J．
15．(1) A　(2)1.8 Ω　(3)0.0 4
【解析】
【详解】
解：(1)输入电机的功率：
由可得电动车的工作电流为：
(2)电动机内耗热功率：
由可得：
(3)平直公路上匀速行驶，则
16．（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，灯正常发光，电动机正常工作得
代入数据可得
由于
解得
所以输电线路上损耗的电功率
代入数据得
（2）由
可得
升压变压器副线圈两端电压
发电机产生的电动势的最大值
有效值为
由于
解得
（3）线圈匀速转动一周的过程所用时间为
由能量守恒定律可得线圈匀速转动一周的过程中产生的电能
解得
17．1.36W
【解析】
【分析】
电机不转时，其电路是纯电阻电路，由欧姆定律求出其电阻．当电机正常工作时，根据能量守恒定律求出电机输出的功率．
【详解】
当电机不转时，由欧姆定律得电机的电阻为：
当电机正常工作时，电机的发热功率为：
电机输出的功率为：P出=U2I2-P热=2.5×0.8-0.64=1.36W
【点睛】
对于电动机，不转时，其电路是纯电阻电路，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．
18．（1）；（2）；（3）图像如图：
【解析】
【分析】
【详解】
（1）滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中，由动能定理得
（2）滑块速度最大时受力平衡，设此时弹簧压缩量为x0，弹簧弹性势能为EP，则有
所以速度最大时弹簧所具有的弹性势能
（3）滑块从静止释放到接触弹簧做匀加速直线运动，滑块接触弹簧到第一次速度最大过程中做加速度减小的加速运动，滑块从第一次速度最大到第一次速度减为零过程中做加速度增大的减速运动。画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间的关系图像如图：
19．(1) 22.5 Ω(2) 3000 V. (3)
【解析】
【详解】
(1)由ΔE＝9600 kW·h可知
ΔP＝＝400 kW，由P＝UI可知ΔP＝ΔUI，
且I1＝＝ A，则ΔU＝＝3000 V.
由ΔP＝得R线＝22.5 Ω.
(2)P有＝P－ΔP＝400 kW
输电效率η＝×100%＝50%
终端电压U 1＝U－ΔU，则U 1＝3000 V.
(3)损失功率为总功率的2%
则P损＝P×2%＝16 kW=I22R线 ，I2=80/3
输入端P=I1U=800KW I1＝， 则
本题考查电能的远距离传输，先根据线路损耗电压求出电路电阻，再由能量守恒计算出有用功率，求效率，由电压比等于匝数比求匝数比
20．（1）5A；（2）550W；（3）15W；（4）54000J
【解析】
【详解】
(1)电动机和电阻串联，所以电流相等，
电阻R两端电压
U1=160 110=50V
I=U/R=50/10A=5A
(2)电动机的电功率
P=UI=110×5=550W
(3)电动机的热功率
P热=I2R=52×0.6=15W
(4)热量为
Q=I2Rt=52×0.6×3600J=54000J
答案第1页，共2页
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