第五章电能与能源的可持续发展 章节综合练（Word版含解析）

粤教版（2019）必修三 第五章 电能与能源的可持续发展 章节综合练
一、单选题
1．如图为某扫地机器人，已知其工作的额定电压为15V，额定功率为30W，充电额定电压为24V，额定电流为0.5A，电池容量为2000mA·h，则下列说法中错误的是（　　）
A．机器人充满电大约需要4h
B．电池容量是指电池储存电能的大小
C．机器人正常工作时的电流为2A
D．机器人充满电后连续工作时间约为1h
2．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置。充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值，一般在0.60～0.70之间（包括移动电源和被充电池的线路板、接头和连线的损耗）。如图为某一款移动充电宝，其参数见表，下列说法正确的是（　　）
容量 20000mAh 兼容性 所有智能手机
边充边放 否 保护电路 是
输入 DC：5V2AMAX 输出 DC：5V0～1A～2.5A
尺寸 56×82×22mm 转换率 0.60
产品名称 索扬SY10-200 重量 约430g
A．给充电宝充电时将电能转化为内能
B．20000mA h的mA h是能量的单位
C．参数“DC5V”中“DC”指直流电的意思
D．充电宝以最大电流输出时可工作10小时
3．电动自行车具有低噪声、无废气、无油污的环保性，而且骑行简单方便，受到广大上班族的喜欢。下表为某品牌电动自行午的铭牌，显示了电动车的信息及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗，则由该铭牌可以求得电动自行车的电动机内阻约为（　　）
自重 额定电压
载重 额定电流
最大运动速度 额定输出功率
A． B． C． D．
4．重庆市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯，已知高压钠灯功率为400W，LED灯功率为180W，若更换4000盏，则一个月（取30天，每天约10h）可节约的电能约为（　　）
A．9×102 kWh B．3×105kWh C．6×108 kWh D．1×1011 kWh
5．如图，便携式小风扇用可充电直流电源连接电动机驱动，电源电动势为E、内阻为r，电动机内部电阻为，电动机正常工作时，回路电流为I，则（　　）
A．t秒内电源的总功为
B．电动机的额定电压为
C．电动机将机械能转化为电能
D．通过电动机电流做功功率大小为
6．如图所示电路中，电源电动势E = 9 V，内阻r = 1 Ω。M为直流电动机，其线圈电阻R = 1 Ω，限流电阻R′ = 3 Ω。当电动机正常工作时，理想电压表示数为 1.5 V。则电动机的输出功率是（　　）
（　　）
A．3.25W B．3.50W C．3.75W D．49W
7．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路，闭合开关S，当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V，重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V，电压表、电流表均为理想电表，则这台电动机正常运转时的输出功率为（　　）
A．32W B．44W C．47W D．48W
8．某款移动充电宝的部分相关参数如图所示。小张同学通过网络查阅得知，额定容量是由制造商标定的移动电源可输出容量。下面说法错误的是（　　）
产品型号 A5
电池容量 3.7V20000mAh（74Wh）
额定容量 13000mAh（5V=1A）
输入接口 MicroUSB
输出接口 USB-A/MicroUSB
输入 BC5.0V/2.4A（Max）
输出 2DC5.0V/2.4A（3.5AMax）
A．20000mAh指的是充电宝能够储存72000C的电荷量
B．74Wh指的是充电宝能够储存266400J的电能
C．该充电宝理论上可以按最大电流输出约5.71h
D．输入接口的输入功率为12W
9．一个电阻接入某电路后，消耗的功率为110 W，通过3 C的电荷量时，有330 J的电能转化为内能，则下列说法错误的是（　　）
A．电阻两端所加电压为330 V
B．电阻通电时间为3s
C．通过电阻的电流为1 A
D．这个电阻的阻值为110 Ω
10．一台电动机工作时的功率是，要用它匀速提升的货物，已知，则电动机提升货物的速度的大小为（　　）
A． B．
C． D．
11．某型号玩具小车的电动机额定工作电压为5V，工作电流为200mA，车上装有的太阳能电板，可用太阳能电板为该模型的电池供电。已知太阳辐射的总功率约为，太阳到地球的距离为，假设太阳光传播到达地面约有40%的能量损耗，小车的太阳能电板的光电转化效率为16%，若垂直电板光照6h，则该玩具小车可工作时间约为（　　）
A．4h B．6h C．8h D．10h
12．如图，电动机M与灯泡L串联在电路中，M的线圈电阻为2，电源的电动势为16V、内阻为1，灯泡电阻为5。闭合开关S后，M正常运转，M线圈上产生的热功率为2W，V为理想电压表，则（　　）
A．电压表示数为2V
B．电动机的输出功率为8W
C．电源的输出功率为16W
D．电源的效率为87.5%
13．某教室中有一台电风扇，其电动机内电阻是，接上的恒定电压后，电风扇正常工作，消耗的总功率是。下列说法正确的是（　　）
A．通过电风扇电动机的电流为 B．通过电风扇电动机的电流为
C．电风扇输出的机械功率为 D．电风扇输出的机械功率为
14．扫地机器人是一种智能家用电器，其主要原理是利用自身携带的小型吸尘部件对地面进行吸尘清扫，某品牌的扫地机器人的电机内阻为r，正常工作时输入电压为U，工作电流为I。以下说法正确的是（　　）
A．扫地机器人工作时，将电能全部转化为机械能
B．t时间内扫地机器人消耗的电能为UIt
C．工作电流
D．扫地机器人电机的输入功率为UI+I2r
15．扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图所示为某款扫地机器人，已知其电池是容量为3000mA·h的锂电池，额定工作电压为15V，额定功率为30W，则下列说法正确的是（　　）
A．题中“mA·h”是能量的单位
B．扫地机器人正常工作时的电流是2A
C．扫地机器人充满电后可以工作的时间约为2h
D．扫地机器人储存的电能大约是2000J
二、填空题
16．如图所示电路，电阻、、。保持闭合，接通和断开时电源的总功率之比为9：5，则电源的内电阻为______，接通和断开时电流表的示数之比为______。
17．在非纯电阻电路（像含有电动机、电解槽的电路）中，电流做的功只有_______一部分转化为电热，_______部分转化为其他形式的能（机械能或化学能等）。因此，W>Q，即UIt>I2Rt，根据能量守恒定律知，在非纯电阻电路中满足：电功=电热+其他形式的能，即_______=_______+_______。
18．我国太阳能利用技术发展现状和采集太阳能的主要装置有：
(1)____________________________；(2)____________________________；
(3)____________________________；(4)____________________________；
(5)____________________________。
19．某电热器的工作原理如图所示。、是两个发热电阻，该电热器有高低两个档位，，，该电热器处于高温档时的功率是低温档的______倍。小明想在电路中加一个“防倾倒开关”，以保证电热器被碰倒后能自动断开电路，以免引起火灾。该开关最好安装在图中、、、四点中的______点。
三、解答题
20．水能是可再生能源，可持续地利用水能来发电，为人类提供“清洁”的能源．若一水力发电站水流的平均流量为Q（m3/s），落差为h（m），发电效率为η，则该电站一年的发电量（kW·h）是多少？（一年按365天计算，g取10 m/s2，水的密度ρ＝1×103 kg/m3）
21．如图为利用某直流电动机提升重物的装置，所用电源内阻为r=2.0Ω。闭合开关K，当电动机以v=1m/s的恒定速度竖直向上提升质量为m=1.0kg的重物时，理想电压表V的示数为U=8.0V，理想电流表A的示数为I=2.0A。不计空气阻力和各处摩擦，重力加速度g取10m/s2.。求：
（1）电源的电动势E；
（2）电动机的内阻R0。
22．如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机。P是一个质量为 m的重物，它用细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是I=5.0A和U=110V，重物P上升的速度v=0.70m/s。已知重物的质量m=45kg，（g取10m/s2）求：
（1）电动机消耗的电功率P电；
（2）细绳对重物做功的机械功率P机；
（3）电动机线圈的电阻R。
23．直流电动机是一个把电能转化为机械能的装置，其结构由永磁铁和矩形线圈构成，如图1所示，通电后，线圈中的电流在磁场中受到安培力的作用而转动。现将标有“3V，3W”的直流电动机，串联一个滑动变阻器接在电动势为E=4.0V、内阻为r=0.40Ω的电源的两端，如图2所示。已知电动机线圈的电阻R0=0.10Ω，不计其它电阻。
（1）若滑动变阻器接入电路的阻值R1=3.5Ω，且电动机卡住不转，求此时电路中的电流I1。
（2）调节滑动变阻器接入电路的阻值或改变电动机工作时的负载，都会导致回路中的电流I及电源的输出功率发生变化。请写出电源的输出功率P与电流I的函数式，并在图3中定性画出P-I图像；
（3）调节滑动变阻器使电动机转动起来，此时滑动变阻器接入电路的阻值为R，请写出电动机的机械输出功率P机与电流I的关系式（用题中字母表达）。如果某时电动机突然卡住无法转动，请问电路中的电流将变大还是变小？分析并说明你的理由。
24．某学校科技小组同学利用图甲所示的电路进行相关测试，为滑动变阻器，为定值电阻、电源内阻不计。实验时，他们调节滑动变阻器的阻值，得到了各组电压表和电流表的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出图像如图乙所示，已知电流表和电压表都是理想电表。求：
（1）电源的电动势E和定值电阻；
（2）图线从A状态变化到B状态的过程中，滑动变阻器阻值的变化范围；
（3）当的阻值为多大时，消耗的功率最大？最大功率为多少？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．机器人充满电大约需要
故A正确；
B．电池容量是指电池储存电荷量的大小，故B错误；
C．机器人正常工作时的电流为
故C正确；
D．机器人充满电后连续工作时间约为
故D正确。
本题选错误的，故选B。
2．C
【详解】
A．充电宝充电时将电能转化为化学能，不是内能，选项A错误；
B．20000mA h的mA h是电量的单位，选项B错误；
C．参数“DC5V”中“DC”指直流电的意思，选项C正确；
D．充电宝以最大电流2.5A输出时可工作
选项D错误。
故选C。
3．A
【详解】
由表格中数据可得
解得
故选A。
4．B
【详解】
一个月可节约的电能为
故选B。
5．A
【详解】
A．t秒内电源的总功
A正确；
B．电动机为非纯电阻用电器，不适用欧姆定律，电动机的额定电压不等于，选项B错误；
C．电动机消耗的电能转化为机械能和内能，C错误；
D．通过电动机电流做功功率即为电功率大于热功率，D错误。
故选A。
6．A
【详解】
通过电动机的电流I与流过限流电阻R′的电流相同，由
电动机两端电压
电动机的输出功率
故选A。
7．A
【详解】
电动机停止转动时，电能完全装化为电热，电动机为一电阻，根据欧姆定律得
正常运转后，其输出功率为
故选A。
8．D
【详解】
A．20000mAh指的是能储存的电荷量为
故A正确；
B．74Wh指的是充电宝能够储存的电能为
故B正确；
D．该充电宝理论上可以按最大电流输出的时间为
故C正确；
D．输入口的最大电流为2.4A，电压为5.0V，故最大输入功率
输入功率可以小于12W，故D错误。
本题选错误项，故选D。
9．A
【详解】
A．通过3C的电荷量时，有330J的电能转化为内能，根据
W=qU
有
A符合题意；
BC．根据
P=UI
电流为
根据
q=It
时间为
BC不符合题意；
D．根据欧姆定律，电阻为
D不符合题意。
故选A。
10．A
【详解】
要用它匀速提升的货物，则绳子的拉力为
根据
代入数据解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
11．C
【详解】
由于太阳辐射为球面状，则单位面积上接收的功率
P = ，S = 4π × (1.5 × 1011)2m2
垂直电板光照6h，玩具小车吸收太阳能后转化成的电能为
E = P × 60% × 16% × 0.01 × 6 × 3600
玩具小车的电动机消耗的功率为
P0 = UI = 5 × 0.2W = 1W
则玩具小车最长可工作时间约为
t = = 3.84 × 1025s = 8h
故选C。
12．B
【详解】
A．M线圈上产生的热功率为2W，则
可得
I=1A
则电压表读数
选项A错误；
B．电动机的输出功率为
选项B正确；
C．电源的输出功率为
D．电源的效率为
选项D错误。
故选B。
13．B
【详解】
AB．正常工作时通过电动机的电流大小为
A错误，B正确；
CD．已知电动机正常时总功率为
电动机正常工作时热功率为
电动机正常工作时机械功率为
CD错误。
故选B。
14．B
【详解】
A．扫地机器人工作时，电动机内阻上会发热，故电能转化为机械能和内能，A错误；
B．据电功的定义可知，t时间内扫地机器人消耗的电能为UIt，B正确；
C．由于电动机为非纯电阻电路，故工作电流
C错误；
D．扫地机器人电机的输入功率为UI，D错误。
故选B。
15．B
【详解】
A．题中“mA·h”是电荷量的单位，故A错误；
B．扫地机器人正常工作时的电流
I＝＝2A
故B正确；
C．扫地机器人充满电后可以工作的时间
t＝＝＝1.5A
故C错误；
D．扫地机器人额定功率30W，根据
E＝W＝Pt＝30×5400J＝162000J
故D项错误。
故选B。
16． 0.3 9：4
【详解】
[1]保持S1闭合，S2接通时，外电路总电阻为
S2断开时，外电路总电阻为
由电源的总功率公式
总功率之比为9：5，得
代入解得
[2]根据电源的总功率公式P=I2(R+r)得
S2接通和断开时电流表的示数之比
17． 很少 绝大 UIt I2Rt E其他
【详解】
[1][2][3][4][5]在非纯电阻电路（像含有电动机、电解槽的电路）中，电流做的功只有很少一部分转化为电热，绝大部分转化为其他形式的能（机械能或化学能等）。因此，，即，根据能量守恒定律知，在非纯电阻电路中满足：电功=电热+其他形式的能，即
18． 全玻璃真空集热管和家用太阳能热水器 太阳能制冷技术 太阳能发电 太阳房 太阳灶
【详解】
我国太阳能利用技术发展现状和采集太阳能的主要装置有
(1)[1]全玻璃真空集热管和家用太阳能热水器；
(2)[2]太阳能制冷技术；
(3)[3]太阳能发电；
(4)[4]太阳房；
(5)]5]太阳灶。
19． 4 C
【详解】
[1]旋转开关接1时，电热器功率为
旋转开关接2时，电热器功率为
代入数据解得
[2] 保证电热器被碰倒后能自动断开电路，以免引起火灾，该开关最好安装在火线上，且在开关之前，即安装在C点。
20．
【详解】
每秒钟水能转化为电能为
也就是发电功率，所以一年内的发电量
21．（1）12V；（2）
【详解】
（1）由闭合电路欧姆定律可得
得
（2）匀速提升有
电动机提升重物做功的功率即电动机的输出功率
电动机的总功率
由能量守恒定律，电动机的发热功率
解得
22．（1）550W；（2）315W；（3）9.4Ω
【详解】
（1）电动机消耗的电功率为
（2）细绳对重物做功的机械功率为
（3）电动机线圈消耗的功率为
解得
23．（1）1A；（2）P=EI-I2r；图像见解析；（3）；变大
【详解】
（1）若滑动变阻器接入电路的阻值R1=3.5Ω，且电动机卡住不转，则电动机可看做纯电阻，则此时电路中的电流
（2）电源的输出功率
P=EI-I2r=4I-0.4I2
P-I图象如图所示
（3）电动机的机械输出功率
其中
则P机与电流I的关系式
根据关系可知，图像为开口向下的抛物线，如果某时电动机突然卡住无法转动，则电动机的输出功率变为零，图像与I轴的交点为此时的电流，根据数学知识可知，此时电路中电流变大。
24．（1），；（2）；（3），
【详解】
（1）由闭合电路欧姆定律可知
，
解得
，
（2）由图像可知，在A点
在B点
所以滑动变阻器的阻值范围为
（3）根据功率计算公式
当
时，消耗功率最大
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页