高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册 第五章电能与能源的可持续发展 同步训练(Word版含答案)

第五章电能与能源的可持续发展
一、选择题（共14题）
1．能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，以下现象、规律不能体现能量守恒定律的是（　　）
A．行驶的汽车 B．牛顿第三定律
C．神舟飞船返回地面 D．机械能守恒定律
2．一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示．根据表中提供的数据，此电热水器在额定电压下处于加热状态时，下列判断正确的是（ ）
额定容量 54L 最高水温 75。C
额定功率 1200W 额定压强 0.75MPa
额定电压 220V 电器类别 I类
A．通过热水器的电流约为 0.15A
B．通过热水器的电流约为 4.4A
C．热水器工作5小时耗电6W h
D．热水器工作5小时耗电60W h
3．某同学用多用电表测一电学元件的电阻读数为1200欧姆，该电学元件最有可能是下列哪一个( )
A．220V 800W 电饭煲 B．220V 100W 电炉子
C．220V 40W 白炽灯 D．220V 20W 咖啡壶
4．如图，一电动自行车动力电源上的铭牌标有"36V，12Ah"字样．它正常工作时电源输出电压为30V，额定输出功率180W．由于电动机发热造成损耗，电动机的效率为80%，不考虑其它部件的摩擦损耗．已知运动时自行车受到阻力恒为288N，下列正确的是　
A．电源内阻为1Ω，额定工作电流为5A
B．自行车电动机的内阻为5Ω
C．自行车保持额定功率匀速行驶的最长时间是2.4h
D．自行车保持额定功率匀速行驶的最远距离是3600m
5．某品牌折叠式电动自行车续航能力十分出色，最大可达30m，它是由4个规格为“12V，20A·h”的可充电的锂电池串联组成的电池组对电动机提供能量的，则该款电动自行车充满电后可大约存储电能（　　）
A．0.1度 B．0.25度 C．1度 D．5度
6．如图所示，R1＝10Ω，R2＝20Ω，R3＝30Ω，接在电源上时，功率分别为P1、P2、P3，则（ ）
A．P1＞P2＞P3 B．P1＝P2＝P3
C．P2＜P1＜P3 D．P1＜P2＜P3
7．如图所示，这是安装在潜水器上的深度表的电路原理图，显示器由电流表改装而成，压力传感器的电阻随压力的增大而减小，电源的电动势和内阻均为定值，R0是定值电阻。在潜水器上浮的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．通过显示器的电流增大 B．压力传感器两端的电压减小
C．电源内阻的功率一定减小 D．压力传感器的功率一定减小
8．在如图甲所示的电路中，电源电动势为3V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，其伏安特性曲线如图乙所示．将开关闭合，电路工作一段时间后达到稳定状态，此时（　　）
A．灯泡L1、L2、L3的电阻相等
B．通过灯泡L1，的电流为灯泡L2电流的2倍
C．灯泡L1消耗的电功率为0.75W
D．灯泡L2消耗的电功率为0.375W
9．下列说法正确的是（　　）
A．能量是守恒的，不会消失，因此我们不用节约能源
B．“月一地检验”表明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力是同一种性质的力
C．经典力学仍然适用于接近光速运动的物体
D．牛顿发现了万有引力定律并首次在实验室测出了引力常量
10．电阻R和电动机M串联，电阻R与电动机线圈的电阻相等，当开关闭合，电动机正常工作，设电阻R与电动机两端的电功率分别是P1和P2，经过时间t电流产生的热量分别是Q1和Q2，则有（ ）
A．P1>P2 B．P1=P2 C．Q111．如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻r=1Ω，电动机两端的电压为5V，电路中的电流为1A，物体A重20N，不计摩擦力，则电动机线圈电阻上消耗的热功率为（ ）
A．1W B．2W C．3W D．5W
12．我国水能资源的特点不正确的是
A．资源量大，居世界第一位
B．分布不均匀，大部分集中在西南地区
C．大型水电站比重大
D．东部沿海地区水能资源丰富
13．下列说法中正确的是__________；
A．能量的转化和守恒定律是普遍规律，能量耗散不违反能量守恒定律
B．一般来说物体的温度变化时，它的内能都要随之改变
C．有规则外形的物体是晶体，没有确定的几何外形的物体是非晶体
D．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势
14．在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图所示，由于这种特性，使PTC元件具有发热、保温双重功能。以下关于电热灭蚊器的判断正确的是（　　）
A．当温度低于t1时通电，通电后，其电功率先增大，后减小
B．当温度低于t1时通电，通电后，其电功率先减小，后增大
C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变
D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变
二、填空题
15．2016年发生了多起手机爆炸事故，主要原因是手机电池周边没有空隙，使用时发热膨胀导致爆炸．如果某电池的内阻为1.0 Ω，以0.1 A的电流持续工作1 h，则此过程中，电池消耗的功率为________ W，产生的热量为________ J.
16．现有两只电阻，规格分别为“0.1W，250Ω”和“1W，100Ω”，则将它们串联在电路中允许消耗的最大功率为_____W；将它们并联在电路中允许消耗的最大功率为_____W。
17．小明高一以来一直想测出他书桌表面的动摩擦因数，这天学习了“探究弹性势能的表达式”这个实验后，小明回到家迫不及待的拿出来一根轻质弹簧开始他的实验探究。如图，轻质弹簧的左端固定，右端连接一个质量为m的小物块，开始时小物块静止在粗糙水平桌面的A点，弹簧恰好处于原长，小明将物块缓慢的向左推动s后松手，压缩弹簧将物块弹回，运动到A点恰好静止，已知弹簧的劲度系数为，弹性势能表达式为EP=x2， 重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。则：
(1)小明书桌的动摩擦因数为： ______；
(2)向左推动物块过程中，小明做的功：______；
(3)弹回过程中，物块的最大速度：______。
18．一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过电动机的电流是0.2 A，在30 s内可将该物体匀速提升3 m。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，则电动机的输入功率为________；线圈的电阻为________。
三、综合题
19．某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，电动机线圈的电阻为，重物的质量，不计电源内阻及各处的摩擦。当电动机以的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流。（g取）
（1）求电源输出总功率；
（2）求电源电动势；
（3）求该装置的效率。
20．一辆玩具电动车，车内电路由4节干电池（每节电压为，内阻为）、电动机、电阻（）和开关组成，被提升重物的质量为。其中4节干电池作为电源，电动机控制起重机运作。工作原理如图所示，为了研究方便，接入一个电压表。当将重物固定时，电压表的示数为；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：
（1）电动机的内阻；
（2）重物匀速上升时，电源的输出功率；
（3）重物匀速上升时的速度大小（不计一切阻力，取）。
21．如图，电源电动势、内阻，定值电阻、，为电阻箱，电容器的电容C=50μF，开关S闭合电路稳定后，求：
（1）开关闭合前，通过的电流大小；
（2）开关闭合后，调节电阻箱时，电容器所带的电量；
（3）开关闭合后，要使与的总电功率最大，的阻值大小。
22．如图所示电路中，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω。D为直流电动机，其电枢线圈电阻R=2Ω，限流电阻R′=3Ω。当电动机正常工作时，电压表示数为0.3V。求：
(1)通过电动机的电流是多大？
(2)电动机输入的电功率、转变为热量的功率和输出机械功率各是多少？
参考答案：
1．B
【详解】
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只会从一种能量转化为另一种能量，或者从一个物体转移到另一个物体上，在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变。能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，生产生活、自然现象无一例外都遵守能量守恒定律，如行驶的汽车、神舟飞船返回地面等，机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊情况，而牛顿第三定律描述的是作用力与反作用力间的关系，它不能体现出能量守恒定律。
故选B。
2．C
【详解】
A、由可的通过热水器的电流为，所以AB错误；
C、热水器工作5小时消耗的电能为，所以C正确，D错误．
3．C
【详解】
由得，则：
解得A中的电阻为：，
B中的电阻为：，
C中的电阻为：，
D中的电阻为：，故C正确，ABD错误．
4．D
【详解】
由P=UI可知，额定电流，电源内阻为，故A错误；电动车的热功率，则由P热=I2r可得，，故B错误；根据电池容量Q=12Ah，电流为6A，则可得：，故C错误．电动车匀速行驶时F=f，则由，解得v=0.5m/s，则自行车保持额定功率匀速行驶的最远距离是x=vt=7200×0.5m=3600m，选项D正确；故选D.
5．B
【详解】
该款电动自行车充满电后可大约存储电能
故选B。
6．C
【详解】
设R2两端电压为U，则
同理
所以
，
则R3的功率为
所以
故C正确。
故选C。
7．C
【详解】
ABC．在潜水器上浮的过程中，压力减小，压力传感器的电阻增大，回路总电阻增大，总电流减小，通过显示器的电流减小，电源内阻的功率一定减小，电源内电压减小，路端电压增大，根据串联电路分压规律可知压力传感器两端的电压增大，故AB错误，C正确；
D．设电源电动势为E，内阻为r，电流表内阻为rA，压力传感器电阻为R，则压力传感器的功率为
根据数学知识可知当时，P最大；当时，P随R的增大而增大；当时，P随R的增大而减小。由于开始时R与的大小关系不确定，所以R增大后压力传感器的功率不一定减小，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
当开关闭合后，灯泡L1的电压U1=3V，由图读出其电流I1=0.25A，则灯泡L1的电阻为
功率为
灯泡L2、L3串联，电压为
由图读出其电流为
灯泡L2、L3的电阻均为
功率为
故选C。
9．B
【详解】
A．能量是守恒的，不会消失；随着能源的消耗，人类可利用的能源越来越少，故我们要节约能源，故A错误；
B．“月—地检验”表明，地面物体所受地球的引力与太阳、行星间的引力是同一种力，故B正确；
C．经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不能适用于接近光速运动的物体，故C错误；
D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
试题分析：设开关接通后，电路中电流为I．对于电阻R，由欧姆定律得U1=IR；对于电动机，U2＞IR，则U1＜U2．根据功率表达式P=UI；可知，P1＜P2，故AB错误；根据焦耳定律得Q1=I2Rt，Q2=I2Rt，则Q1=Q2．故C错误，D正确；故选D．
11．A
【详解】
试题分析：根据焦耳定律PQ=I2r直接求解电动机线圈电阻上消耗的热功率．
解：根据焦耳定律，热功率为：PQ=I2r=12×1 W="1" W
故选A
12．ACD
【详解】
A、我国水能资源只能居于世界第6倍，故A不正确；
B、我国水次源分布不均匀，大部分集中在西南地区，故B正确；
C、我国大型水电站所占比重较小，目前以火电为主，故C不正确；
D、东部沿海地区由于落差较小，故水能资源贫乏，故D不正确．
本题选不正确的，故选ACD．
13．ABD
【详解】
A、能的转化和守恒定律是普遍规律，能量耗散是能量的形式发生了转化，能量的利用品质下降，但总能量仍守恒，所以不违反能量守恒定律．故A正确．
B、物体的内能与物体的温度、体积质量有关，物体的温度或体积变化时它的内能都要随之改变，故B正确；
C、有规则外形的物体是单晶体，没有确定的几何外形的物体是非晶体和多晶体，故C错误．
D、由表面张力产生的本质可知，液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，故D正确．
14．AD
【详解】
在电热灭蚊器温度由初温升高到t1的过程中，电阻器的电阻率随温度的升高而减小，其电阻也随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的电功率P增大，当t=t1时，功率达到最大；在温度由 t1升高到 t2的过程中，ρ增大，R增大，P减小，因此在t1~t2之间的某一温度会有产热功率等于散热功率，这时是保温状态，故AD正确，BC错误。
故选AD。
15． 0.01　 36
【详解】
由P=I2r可知，电池消耗的电功率为：P=I2r=0.12×1.0=0.01W；
1h内产生的热量为：Q=Pt=0.01×3600=36J．
16． 0.14 0.35
【详解】
由
可知
则通过两个灯泡的额定电流为0.02A和0.1A，所以两灯泡串联允许通过的最大电流为0.02A，
此时电路允许消耗的最大功率为
由
可知，通过两个灯泡的额定电压为5V和10V，所以两灯泡并联允许的最大电压为5V，此时电路允许消耗的最大功率为
17．
【详解】
(1)小明将物块缓慢的向左推动s后松手，压缩弹簧将物块弹回，运动到A点恰好静止，根据功能关系可得
求得
(2)向左推动物块过程中，由功能关系可得，小明做的功
(3)弹回过程中，当弹簧弹力与物块受到的摩擦力相等时，物块速度最大，设此时物块与A点距离为，则有
由能量守恒定律可得
联立求得
18． 0.6 W 5
【详解】
电动机的输入功率
电动机提升重物的速度
电动机提升重物的机械功率
则热功率为
解得
19．（1）1250W；（2）250V；（3）80%
【详解】
（1）电动机的输出功率为
电动机的热功率为
故源的输出总功率即为电动机的总功率
（2）根据P=EI可得，电源电动势为
=250V
（2）该装置的效率为
20．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）设电源内阻为，电动机内阻为，当将重物固定时
解得
（2）当重物不固定时
对电源
（3）电阻和电动机内阻的功率为
所以提升重物的功率
解得。
21．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律，开关闭合前，通过的电流大小为
（2）开关闭合后，调节电阻箱时，电容器两端电压为
此时电容器所带的电量为
（3）开关闭合后，设和的并联电阻为R23，则与的总电功率为
由上式根据数学知识可知P最大时有
解得
22．(1)0.1A；(2)电动机输入功率P入=0.56W；电动机发热功率P热=0.02W；电动机输入功率P出=0.54W
【详解】
(1)通过电动机的电流与流过限流电阻R′的电流相同，由
得
A
(2)由
可得电动机两端电压
V
所以电动机的输入功率
P入=UDI=0.56W
电动机发热功率
P热=I2R=0.02W
电动机输入功率
P出=P入-P热=0.54W