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、多选题
1．如图所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表V1和V2的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示，已知电流表读数在以下时，电动机没有转动。不考虑电表对电路的影响，下列判断正确的是（　　）
A．图线①为V2示数随电流表的变化图线
B．电路中电源电动势为
C．此电路中，电动机的最大输入功率是
D．变阻器R的最大阻值大于
2．如图甲所示，闭合开关，调节电阻箱的阻值，同时记录电阻箱的阻值R，电压表的数U1，电压表的示数U2。根据记录数据计算出流过电阻箱的电流I，分别描绘了a、b两条U I图线，如图乙所示。则（　　）
A．流过电阻箱的电流的表达式为I＝
B．小灯泡两端电压随电流变化的图像是a
C．根据图乙可以求得电源的电动势E＝3.0V、内阻r＝0.4Ω
D．该电路中小灯泡消耗的最大功率为1W
3．如图所示，电源内阻可忽略不计，电路中接有一小灯泡和一电动机，小灯泡L上标有“12V 12W”字样，电动机的线圈内阻若灯泡正常发光,电源的输出电压为16V,此时
A．电动机的输入功率为12W
B．电动机的输出功率为3W
C．小灯泡的热功率是12W
D．整个电路消耗的电功率为12W
4．如图所示为某一电路的一部分，其中R1＝10 Ω，R2＝R3＝20 Ω，下列关于R1、R2、R3消耗电功率P1、P2、P3，以及R1、R2、R3两端的电压U1、U2、U3的关系正确的是(　 )
A．U1∶U2 ∶U3＝1∶2∶2
B．U1∶U2 ∶U3＝1∶1∶1
C．P1∶P2∶P3＝2∶1∶1
D．P1∶P2∶P3＝1∶2∶2
二、单选题
5．某同学用如图所示的电路进行小电机M的输出功率的研究，其实验步骤如下所述，闭合电键后，调节滑动变阻器，电动机未转动时，电压表的读数为U1，电流表的读数为I1；再调节滑动变阻器，电动机转动后电压表的读数为U2，电流表的读数为I2，则此时电动机输出的机械功率为( )
A．U2I2－ B． C．U2I2－U1I1 D．U2I2
6．如图所示，电源的输出电压恒定。将一根粗细均匀由同一材质做成的导线，接入两接线柱a、b之间，闭合开关S，理想电流表的示数为。断开开关，取下导线，将它均匀拉升到原来长度的2倍，记为导线；再将接入两接线柱a、b之间，闭合开关S。不考虑温度变化对导线电阻大小的影响，下列分析合理的是（　　）
A．导线CD的电阻大小
B．导线电阻是导线电阻的2倍
C．导线接入两接线柱a、b之间，闭合开关S，理想电流表的示数变为
D．导线接入两接线柱a、b之间，闭合开关S，电源的输出功率变为原来的4倍
7．下列有关电能开发与利用的说法正确的是（　　）
A．我国以火力发电为主，是因为火力发电无污染
B．利用太阳能发电可以做到干净、不产生公害
C．电能的转换效率明显低于其他能源
D．核能发电的优点是低成本、零污染
8．在如图所示的电路中，电源电压U恒定不变，当S闭合时电阻R1消耗的电功率为P1，当S断开时R1消耗的电功率为P2，P1：P2＝9：4，则下列判断正确的是
A．电阻R1与R2的比值是2：1
B．电阻R1与R2的比值是1：2
C．电阻R1与R2的比值是3：2
D．电阻R1与R2的比值是2：3
9．低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式，日常生活注意节电、节油、节气、节水，从点滴做起，保护环境，保护地球．下列关于能源与能量理解正确的是( )
A．能量是守恒，没有必要提倡节约能源
B．能量耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
C．自然界中石油、煤炭等能源取之不尽，用之不竭，只需不断开发
D．人类应积极开发与利用风能、太阳能、潮汐能等能再生的新能源
10．电动机的电枢阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是(　　)
A．电动机消耗的电能为 B．电动机消耗的电能为I2Rt
C．电动机线圈产生的热量为I2Rt D．电动机线圈产生的热量为UIt
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：_________.
（2）在实验中，通过A、B测得的物理量的数值分别是x、y，电动机线圈的电阻为r，则此时电动机的输入功率的表达式_________；
（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的高度，则电动机的效率_________。
12．在“测定直流电动机的效率”实验中：
（1）根据电路图补充完成实物图的连线_______；
（2）记录质量为m的重物做匀速运动时，上升的高度为h时，所用的时间为ｔ；电动机两端电压为U、通过的电流为Ｉ。则电动机输入功率为_______，效率为_____________。（重力加速度大小为g）
四、解答题
13．如图所示电路中Ω，电源电动势V，电源及电流表内阻不计，求：
（1）当变阻器的滑片滑到A端时，和上电功率之比为2∶1，的值．
（2）当滑片滑到的中点时，电路消耗的功率．
（3）当滑片滑到B端时，电流表的示数．
14．如图所示，物块A、C的质量均为m，B的质量为2m，都静止于光滑水平台面上，A、B间用一不可伸长的轻质短细线相连．初始时刻细线处于松弛状态，C位于A右侧足够远处．现突然给A一瞬时冲量，使A以初速度v0沿A、C连线方向向C运动，A与C相碰后，粘合在一起．
①A与C刚粘合在一起时的速度为多大？
②若将A、B、C看成一个系统，则从A开始运动到A与C刚好粘合的过程中系统损失的机械能．
15．如图所示的电路中，定值电阻R=4Ω，电动机M的额定电压U=8V，内阻R0=1Ω，电源的电动势E=9V．不计电动机的摩擦损耗等，闭合开关S，电动机正常工作后，流过电动机的电流I1=2A．求：
(1)电源的内阻；
(2)电动机输出的机械功率．
16．我国太阳能发电机的应用技术已经日趋成熟，多年前的农村光明工程．通过太阳能发电已经为300万人口解决基本用电问题，2020年我国太阳能发电装机有望达到1.6亿千瓦．如图所示，某太阳能发电机输出的交流电压U1=500V，输出的电功率P=50kW，通过电阻R=3Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为U4=220V供用户使用（两个变压器均为理想变压器）．求：
（1）输电线上的电流为多少？
（2）两个变压器的匝数比分别为多少？
17．内蒙古拥有得天独厚的风力资源，是我国北部的风能富集区。在2008年奥运会之前分两期兴建了总装机容量约为11万千瓦的风力发电厂。建成后，若采用110kV电压向北京输电。已知从内蒙古到北京的输电线电阻为1Ω。
(1)求输电导线损耗的功率；
(2)若把输电电压提高为220kV，求提高输电电压后比原来少损耗的功率。
18．如图所示，顶端安装有轻质定滑轮，倾角为37°的光滑斜面固定在水平地面上，离斜面的顶端距离为L=0.4m下方粘贴有一厚度不计、宽度是d=0.2m的橡胶带，小物块A、B用轻绳连接并跨过定滑轮。A的质量m1=1kg，宽度d=0.2m，其上边缘与斜面顶端齐平，B的质量m2=0.4kg。现由静止释放A，已知A与橡胶带之间的动摩擦因素μ=0.5，在运动过程中与A相连的绳子始终与斜面平行，A未离开斜面，B未上升到滑轮处，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力和滑轮与绳子间的阻力，求：
(1)A物体刚进入橡胶带时的速度大小；
(2)A物体穿过橡胶带克服摩擦力所做的功；
(3) A物体完全离开橡胶带时的速度大小。
19．市场推出一种“全自动”智能电热壶，其创新功能有自动加水和温度识别两大功能，下为某款产品的图样及铭牌．
（1）估算这种电热壶工作时加热部分的电阻值．
（2）所谓“自动加水”是由一水泵（电动机）和传感器来实现的，单独对这一部分进行测试时发现，当其两端所加电压U1=10V时，电动机带不动负载，因此不转动，此时通过它的电流I1=2A；当其两端所加电压U2=36V时(通过变压器实现），电动机能带动负载正常运转，这时电流I2=1A．求电动机正常运转时，输出的机械功率是多少？（不计电动机的摩擦损耗）
20．无线充电技术已经广泛应用于日常生活中，图甲是手机无线充电原理图，经简化后如图乙所示。设线圈处于平行于线圈轴线的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图丙所示（设磁场方向垂直纸面向里为正方向），虚线框内是整流电路，其作用是使流过电流表的电流方向始终向右，其他影响忽略不计。已知线圈匝数n=100匝，线圈面积S=1×10-3m2，电流表示数为1A，充电电池内阻r=0.5Ω，充电电池容量为2000mAh（1mAh=3.6C），设充电过程中电流恒定，充电前电池电量为零。求：
（1）在0至0.5×10-2s时间内，线圈产生的感应电动势大小以及线圈中感应电流的方向；
（2）充电电池的发热功率；
（3）将充电电池电量充满需要多长时间？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．随着滑动变阻器滑片向左移，使总电阻减小，干路电流增大，在以下时，电动机相当于纯电阻电路，两端电压随电流增大而增大，故图线②为V1示数随电流表的变化图线，而V2测的是路端电压，由
可知，示数随电流增大而减小，故图线①为V2示数随电流表的变化图线，A正确；
B．由图线①可知，当路端电压为3.4V时，干路电流为0.1A，当路端电压为3.0V时，干路电流为0.3A，代入A解析中的表达式，可解得
，
B错误；
C．由图线②可知，当电动机两端电压最大3.0V时，流过电动机电流0.3A，电动机的输入功率最大，最大值为
C正确；
D．当滑动变阻器滑片处于最右端时阻值最大，此时干路电流为0.1A，路端电压3.4V，电动机两端电压0.4V，可知R与R0并联部分的总电阻为
考虑到R0的阻值，可知变阻器R的最大阻值大于，D正确。
故选ACD。
2．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．电阻箱两端的电压
则通过电阻箱的电流
A正确；
B．灯泡与电阻箱串联，电压表测灯泡两端的电压，灯泡两端的电压随电流的增大而增大，由题图乙所示图像可知，图线b是灯泡两端电压随电流变化的图像，B错误；
C．随着电流的增大，路端电压减小，故题图乙中图线a是电源的U-I图像，由图线a可知，电源电动势
内阻
C错误；
D．由图线a可知，灯泡两端的最大电压为2V，电流为0.5A，则灯泡的最大功率
D正确。
故选AD。
3．BC
【解析】
【分析】
根据题图可知，考查了欧姆定律，电功率；由电动机与灯泡串联，根据串联电路电流处处相等，可知通过它们的电流相等；已知小灯泡额定电压与额定功率，由电功率公式的变形公式求出灯泡正常工作时的电流；由电功率公式分析求解．
【详解】
灯泡正常发光，则电路电流为：I＝ILA；灯泡的热功率等于它的额定功率12W，电动机的热功率为：PQ＝I2RM＝12×1＝1W；灯泡正常发光时，电动机电压为：UM＝U﹣UL＝16﹣12＝4V，电动机的输入功率为：P＝UMI＝4×1＝4W；电动机的输出功率为：P出＝P﹣PQ＝4W﹣1W＝3W；整个电路的电功率为，故BC正确，AD错误．
【点睛】
电动机是非纯电阻电路，电动机的输出功率等于输入功率与热功率之差．
4．BC
【解析】
【详解】
R2和R3并联，并且它们的电阻也是相等的，设R2、R3的电流大小为I，那么R1的电流的大小为2I，所以R1的电压为U1=IR=2I×10=20I，R2、R3的电压U2=U3=IR=I×20=20I，所以U1=U2 =U3；选项B正确，A错误；R1的功率为P1=（2I）2R1=（2I）2×10=40I2，R2、R3消耗电功率P2=P3=I2R2=I2×20=20I2，所以P1：P2：P3=2：1：1，所以C正确，D错误．故选BC．
【点睛】
分析清楚电路的串并联的关系，根据它们之间的电流和电压的关系，利用电压和功率的公式逐个计算可以求得它们的电压和功率的大小关系．
5．A
【解析】
【分析】
闭合电键后，电动机未转动时，其电路是纯电阻电路，利用欧姆定律求出电动机的内阻R，电动机转动后，由电压表的读数为U2，电流表的读数为I2求出电动机的电功率，由求出发热功率，根据能量守恒得到电动机的输出功率；
【详解】
闭合电键后，电动机未转动时，电动机的内阻
电动机转动后，电动机的电功率，发热功率，则电动机的输出功率，故选项A正确，选项BCD错误．
【点睛】
对于电动机电路是不是非纯电阻电路不能一概而论，要具体情况具体分析，当电动机不转动时，其电路是纯电阻电路，而转动时是非纯电阻电路．
6．C
【解析】
【详解】
A．导线的电阻
选项A错误；
B．将导线均匀拉长至原来的2倍，导线的横截面积变为原来的，不考虑温度的影响，根据电阻定律，导线的电阻变为原来的4倍，选项B错误；
C．在电压不变的情况下电路中的电流变为原来的，选项C正确；
D．再根据
电路中的电功率变为原来的，选项D错误；
故选C。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．火力发电会产生较为严重的大气污染，而且会产生很多废弃物，我国正逐渐取消这种发电方式，故A错误；
B．利用太阳能发电可以做到干净、不产生公害，故B正确；
C．目前人类主要利用电能就是因为电能的转换效率高于其他能源，故C错误；
D．核能发电会产生高低阶放射性核废料，若处理不当，会造成重大的核污染事故。显然，其优点并不是零污染，故D错误。
故选B。
8．A
【解析】
【详解】
当S闭合时电阻R1消耗的电功率为P1，则有
当S断开时R1消耗的电功率为P2
P1：P2＝9：4
联立以上三式可得
故A正确，BCD错误。
故选A。
9．D
【解析】
【详解】
A、在能源的利用过程中,虽然能量在数量上并未减少,但可利用率越来越小,故仍需节约能源.故A错误.
B、能量耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用率越来越小，但总量不会减小，故B错误；
C、自然界中石油、煤炭指的是亿万年前的大量生物经过地壳变化,被埋藏在地下,受地层压力和温度的影响,缓慢地形成的可以燃烧的矿物质,在短时间内不能再生,是不可再生能源,故C错误；
D、太阳能、风能是可再生能源,人类应多开发与利用,故D正确
故选D
点睛：能量的转化是有方向性的,故即使能量符合守恒定律,某些能量也是在短期内无法再生的;太阳能不但丰富而且无污染,如现在的太阳能电池就是将太阳能转化为电能的装置;煤、石油和天然气是目前使用的主要能源;
10．C
【解析】
【分析】
本题考查电功和电热的基本应用，要掌握纯电阻电路和非纯电阻电路两种情况的区别
【详解】
A B．因为电动机不是纯电阻电路，所以欧姆定律不适用，电动机消耗的电能应为，故AB均错误；
C D．根据焦耳定律，电动机线圈产生的热量为I2Rt，故C正确，D错误；
综上所述，本题应选C．
11． 电压传感器 电流传感器
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]A并联在电动机两端，用来测电动机两端的电压，为电压传感器，B串联在电路上，用来测流过电动机的电流，为电流传感器。
(2)[3]电动机的输入功率的表达式为
(3)[4]电动机输出的机械功率为
电动机的效率为
12．
【解析】
【详解】
（1）[1]如下图
（2）[2]电动机输入功率为
[3]输出机械功率为
效率为
13．（1）40Ω （2）1.2W （3）0.15A
【解析】
【详解】
（1）当变阻器的滑片滑到A端时，与并联，电压相等，由题知和上电功率之比为2∶1，根据：
可知两者电阻之比为：：=1：2，则：
=2=40Ω
（2）当滑片滑到的中点时，电路的总电阻为：
Ω
电源及电流表内阻不计，则电路消耗的功率为：
W
（3）当滑片滑到B端时，短接，则回路中的电流为：
A
14．① ②
【解析】
【详解】
①轻细线绷紧的过程，A、B这一系统动量守恒，以水平向右为正，则
解得
，
之后A、B均以速度v1向右匀速运动，在A与C发生碰撞过程中，
A、C这一系统动量守恒，则有，
解得
，
②轻细线绷紧的过程，A、B这一系统机械能损失为△E1，则
，
在A与C发生碰撞过程中，A、C这一系统机械能损失为△E2，则
，
则A、B、C这一系统机械能损失为
15．（1）0.25Ω （2）12W
【解析】
【详解】
（1）流过R的电流
解得
=2A
总电流
=4A
解得
r=0.25Ω
（2）电动机的输入功率
P入=UI1
解得
P入=16W
电动机的热功率
P热==4W
所以电动机的输出功率
P出=P入-P热=12W
16．（1）；（2）；
【解析】
【详解】
（1）由
输电线上的电流
（2）升压变压器原线圈的输入电流为
则升压变压器的匝数之比为
输电线上损失的电压为
升压变压器的输出电压为
则降压变压器的输入电压为
故降压变压器原副线圈匝数之比为
17．(1)1000kW；(2)750kW
【解析】
【详解】
(1)输电线上电流为
则输电线上损耗的功率为
(2)若输电电压为220KV，则输电电流为
则输电线上损耗的功率为
则
18．（1）；（2）0.8J；（3）
【解析】
【详解】
（1）A物体从静止释放到刚进入橡胶带过程中，A、B组成的系统机械能守恒定律
设A物体刚进入橡胶带速度为v1：
解得：
(2)A物体从进入橡胶带到离开，滑动摩擦力是变力，
由Ff－x 图象：
可得：
W=0.8J
(3) A物体完全离开橡胶带时的速度大小v2，由能量守恒定律得：
又因为：
解得：
19．（1）R=32Ω（2）P′=31W
【解析】
【详解】
(1)由部分电路欧姆定律知，
则，
则电热水壶工作时加热部分的电阻值
(2)电动机不转时，由部分电路的欧姆定律得
正常工作时，电动机内阻两端电压
则其输出的机械功率为
【点睛】电动机不转时是纯电阻电路，由欧姆定律求出电动机的电阻；电动机正常工作时，根据P=UI-I2R求解电动机的机械功率．
20．（1），顺时针方向；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由公式可得
由楞次定律可知，线圈中感应电流方向为顺时针方向
（2）充电电池的发热功率为
（3）由公式可得
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