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
1．一个定值电阻R两端加上电压U1，经2s时间通过的电荷量为0.2C，消耗的电能为0.6J。要在2s时间内通过电阻R的电荷量为0.4C，则其两端需加的电压U2为（　　）
A．1V B．3V C．6V D．9V
2．取两根完全相同的电阻丝，第一次将两根电阻丝串联，两端加电压U时，经t1时间产生的热量为Q；第二次将两根电阻丝分别均匀拉长一倍后再并联，两端加相同的电压U，经t2时间产生的热量为2Q。则为（ ）
A．4:1 B．2:1 C．1:2 D．1:4
3．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
4．关于功和能，下列说法正确的是（　　）
A．功就是能，功可以转化为能 B．做功越多，物体的能越大
C．能量转化中，做的功越多，能量转化越多 D．功是矢量，所以有正负
5．如图所示，雷雨时一头牛躲在树下，闪电击中了树，一个持续40μs的电流脉冲流过地面，这段时间地面形成的等势面如图。如果前后两脚间的身体电阻为500Ω，则闪电过程中耗散在体内的能量约为（　　）
A．1000J B．2000J C．3200J D．4000J
6．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
7．和是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体，的上、下表面积大于的上、下表面积，将和按图所示方式接到电源上，闭合开关后，下列说法正确的是：（ ）
A．若和的体积相同，则通过的电流大于通过的电流
B．若和的体积相同，则的电功率大于的电功率
C．若和的厚度相同，则和内自由电荷定向移动的速率相等
D．若和的厚度相同，则两端的电压大于两端的电压
8．功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算全国一年节省的电能最接近（　　）
A．8108kWh B．81010kWh C．81012kWh D．81014kWh
9．一款儿童电动汽车的部分参数如图所示，则下列说法正确的是（　　）
适用年龄　6个月～3岁家长遥控　3～4岁可自驾 核定载重　25kg 电源规格　12V　4.5Ah 充 电 器　12V　1 000mA 电　　机　RS390－12V　2A
A．电源规格中的4.5 Ah，Ah是能量的单位
B．电机的输出功率小于24W
C．电机线圈的电阻为6Ω
D．行驶过程中电机突发故障，被卡住无法转动，此时通过电机的电流为2A
10．在如图所示的U-I图像中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线b为某电阻R的电压与电流的关系图线。下列说法正确的是（　　）
A．电阻R的阻值随两端电压升高变大
B．该电源的电动势为6V，内阻为3Ω
C．该电源的最大输出功率为4W
D．若将该电源直接与电阻R连成闭合电路，电源的输出功率为4W
11．关于用电器的额定功率和实际功率，下列说法中正确的是（　　）
A．额定功率大的用电器，其实际功率一定大
B．实际功率大的用电器，其额定功率一定大
C．额定功率大的用电器，单位时间内电流做功一定多
D．实际功率大的用电器，单位时间内电流做功一定多
12．充电宝内部的主要部件是锂电池，充电宝中的锂电池在充电后，就是一个电源，可以给手机充电．充电宝的铭牌通常标注的是“”（毫安时）的数量，即锂电池充满电后全部放电的电荷量．机场规定：严禁携带额定能量超过的充电宝搭乘飞机．根据以下充电宝铭牌，不能带上飞机的是（　　）
A．“”和“” B．“”和“”
C．“”和“” D．“”和“”
13．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，上述不同现象中所包含的相同的物理过程是（　　）
A．物体机械能守恒
B．物体的动能转化为其它形式的能量
C．物体的势能转化为其它形式的能量
D．物体的机械能转化为其它形式的能量
14．2020年10月，某公司宣称其旗舰手机系列计划全面采用石墨烯电池技术。石墨烯电池充电速度极快，额定电压为3.7V、容量为3000mA·h的石墨烯电池能在30分钟内充满。下列说法正确的是（　　）
A．3000mA·h是该电池储存的电能
B．3.7V是该电池的电动势
C．该电池储存的电能为11.1kW·h
D．充电电流为0.2A
15．某无人值守彩色电视中转站采用太阳能电源工作，转换设备电压为24V，每天发射时间为15h，功耗20W，其余9小时为接收等候时间，功耗为5W，则（　　）
A．转换设备电流恒为A
B．转换设备负载每天耗电量约为14.37Ah
C．转换设备每天消耗电能为345度
D．转换设备在等待过程中，工作电压小于24V
二、填空题
16．为了测出一盏灯的实际功率，现只开一盏灯，观察电能表转盘在3min内转9转，若电能表转盘转3000转为1kW·h电，则这只灯泡的实际功率为_____W。
17．灯泡标有“36V，100W”的字样，它工作2h消耗的电能0.15kW·h，它的额定功率是_____W，它的实际功率是_____W。
18．将阻值分别为，的两个电阻并联后接入电路中，通过R1，R2的电流强度之比I1：I2=_____，消耗的电功率之比P1：P2=_____。
19．电功
（1）电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的____在做功。电能转化为其他形式的能，是通过_____来实现的。
（2）电功的计算公式：W＝_____。
单位：____，符号为J。
常用的单位：千瓦时（kW·h），也称“______”，1 kW·h＝_______ J。
三、解答题
20．太阳能及风能是清洁能源，我国已经建成众多的太阳能及风力发电场。风力发电是利用风的动能推动风力发电机的叶片转动而产生电能的。某地区安装有2台超大型风力发电机，每片扇叶长达80m，该地区常年的平均风速v=5.0m/s，风向跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度ρ=1.25kg/m3，风力发电机的叶片转动时可形成半径R=80m的圆面。已知风力发电机能将通过圆面的空气的动能的10%转化为电能。
（1）求每台风力发电机的发电功率P；
（2）已知标准煤的热值q=3.0×107J/kg，则该风力发电场年发电量相当于燃烧多少标准煤产生的热量？
21．能源按形式或转换特点分为一次能源和二次能源，简述它们的特点，并举例说明有哪些能源。
22．四个定值电阻连成图所示的电路。、的规格为“”，、的规格为“”。请按消耗功率大小的顺序排列这四个定值电阻，并说明理由。
23．手持小型电风扇的额定电压为8V，正常工作时的电流为2A，电风扇的电机内阻为0.6Ω，求电风扇正常工作时的电功率。
24．电动机是将电能转换成机械能的一种装置，在生产生活中有着广泛的应用。如图所示电路中，电动机的内阻，电源电动势、内阻，小灯泡规格为“”。闭合开关S，电路稳定后，小灯泡恰好正常发光。求：
（1）电源的输出功率；
（2）电动机的效率。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
根据电功的表达式和欧姆定律有
，
得
电阻不变，电流与电压成正比，则
所以
故选C。
2．C
【详解】
设两根完全相同的电阻丝电阻为R，则第一次将两根电阻丝串联，两端加电压U时，经t1时间产生的热量为
第二次将两根电阻丝分别均匀拉长一倍后电阻丝电阻为，因为长度变为原来的二倍，由于体积不变，故横截面积变为原来的一半，则
之后再并联，两端加相同的电压U，经t2时间产生的热量为
解得
故选C。
3．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。
4．C
【详解】
A．功是能量转化的量度，不是同一个概念，故A错误；
B．做功越多，物体能量转化越多，不是物体的能量越多，故B错误；
C．能量转化中，做的功越多，能量转化越多，故C正确；
D．功是标量，正负号表示能量的增减，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
由图可知加在牛前后两脚间的电压
因此流过牛身体的电流
闪电过程中耗散在牛体内的能量
故选C。
6．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。
7．B
【详解】
A．和是串联在电路中的，所以通过的电流总等于通过的电流，A错误；
B．由电阻定律可得
则若和的体积相同，上下表面积越大的电阻的阻值越大，由电功率公式
由于通过的电流总等于通过的电流，则电阻越大的电功率越大，所以若和的体积相同，则的电功率大于的电功率，B正确；
C．根据电流公式
若和的厚度相同，由于和的面积面积不相等，故和内自由电荷定向移动的速率不相等，C错误；
D．由电阻定律可得
若和的厚度相同，则和的电阻的阻值相同，由于和是串联关系，所以则两端的电压等于两端的电压，所以CD错误；
故选B。
8．B
【详解】
全国的户数约为
n=
每个家庭一天电灯5小时，则节约的电能为
E=2×(60-10)×10-3kW×5h=0.5kW·h
全国一年节省的电能最接近
W=365nE=365×4.3×108×0.5kW·h≈7.8×1010kW·h
故选B。
9．B
【详解】
A．A·h是电流与时间的乘积的单位，是电荷量的单位，故A错误；
B．电机的输入功率
P＝UI＝12×2 W＝24 W
可知电机的输出功率一定小于24 W，故B正确；
C．电机是非纯电阻，只知道电机的额定电压与额定电流，不能由欧姆定律求出电机线圈的电阻，故C错误；
D．知道电机的额定电压，不知道电机线圈的电阻，所以若电机突发故障，被卡住无法转动，不能求出通过电机的电流，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．由图线b可知电阻R的阻值不变，故A错误；
B．图线a的纵截距表示E，斜率的绝对值表示r，即
故B错误；
C．该电源的输出功率为
根据数学知识可知P的最大值为
故C错误；
D．若将该电源直接与电阻R连成闭合电路，电源的输出功率等于a、b图线交点坐标的乘积，即
故D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．额定功率大的用电器，其实际功率不一定大，选项A错误；
B．实际功率大的用电器，其额定功率不一定大，选项B错误；
C．额定功率大的用电器实际功率不一定大，则单位时间内电流做功不一定多，选项C错误；
D．实际功率大的用电器，单位时间内电流做功一定多，选项D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A．额定能量为
故A不符合题意；
B．额定能量为
故B不符合题意；
C．额定能量为
故C符合题意；
D．额定能量为
故D不符合题意；
故选C。
13．D
【详解】
行驶中的汽车具有动能，克服摩擦力做功将动能转化为内能；通过克服空气阻力做功，流星的机械能转化为内能；降落伞通过克服空气阻力做功，机械能转化为内能；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，机械能转化为电能，故包含的相同的物理过程是物体的机械能转化为其它形式的能量。
故选D。
14．B
【详解】
A．该电池储存的电荷量
Q＝It＝3×3600C＝10800C
选项A错误；
B．3.7V为该电池的电动势，选项B正确；
C．该电池储存的电能
W＝Pt＝UIt=3.7×3×10－3kW·h＝1.11×10－2kW·h
选项C错误；
D．设充电电流为I，由
It＝Q
可知
I＝6A
选项D错误。
故选B。
15．B
【详解】
A．发射时间转换设备电流为
而在接收等候时间内，其电流为
故A错误；
B．转换设备负载每天耗电量约为
故B正确；
C．转换设备每天消耗电能为
故C错误；
D．转换设备在等待过程中，工作电压等于24V，他是恒定不变的，故D错误；
故选B。
16．60
【详解】
转盘转了9转，则总功为
则实际功率
17． 100 75
【详解】
[1]根据灯泡的铭牌所示可知，它的额定功率是
[2]因为小灯泡工作2h消耗的电能为0.15kW·h，所以它的实际功率为
18． 1：5 1：5
【详解】
[1]由于两个电阻并联接入电路，电阻两端电压相等，根据可得，电流之比为
I1：I2=R2：R1=1：5
[2]根据可得，消耗的电功率之比为
P1：P2= R2：R1=1：5
19． 静电力 电流做功 UIt 焦耳 度 3.6×106
【详解】
略
20．（1）P=1.57×105W；（2）m=3.30×105kg。
【详解】
（1）设单位时间（t0=1s）内通过每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气的体积为V、动能为Ek，则有
解得
P=1.57×105W
（2）2台风力发电机发电的功率为2P，年发电时间
t=365×24×3600s
设年发电量为E，则有
E=2Pt
E=qm
解得
m=3.30×105kg
21．见解析
【详解】
来自自然界、没有经过任何加工或转换的能源叫做一次能源，所以化石燃料属于一次能源，水力和风力都属于一次能源；汽油、酒精、煤气、电是从一次能源直接或间接转化而来的能源属二次能源；
22．，见解析
【详解】
、的电阻值，根据
、的电阻值，根据
根据电路的特点，通过灯、的电流相等，则消耗的功率，根据
所以
因为，、并联，两端的电压相等，则消耗的功率，根据
则有消耗功率大小的顺序
因为通过灯的电流大于通过灯，则消耗的功率，根据
则有
即
23．16W
【详解】
电流做功功率为
P=UI=8V×2A=16W
24．（1）3.5W；（2）90%
【详解】
（1）根据小灯泡恰好正常发光，可得电路中电流
电源外压
电源的输出功率
解得
（2）电动机的电压
电动机的电功率
电动机的热功率
电动机的效率
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页