2025粤教版高中物理必修第三册同步练习题--第五章拔高练

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2025粤教版高中物理必修第三册
综合拔高练
五年高考练
考点　电路功率问题
1.(2020江苏单科,6)(多选)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,此时(　　)
A.车灯的电流变小 B.路端电压变小
C.电路的总电流变小 D.电源的总功率变大
2.(2018海南单科,10)(多选)如图,三个电阻R1、R2、R3的阻值均为R,电源的内阻rA.R2消耗的功率变小
B.R3消耗的功率变大
C.电源输出的功率变大
D.电源内阻消耗的功率变大
三年模拟练
应用实践
1.(2020浙江考前模拟)家电待机耗电问题常常被市民所忽略。电力公司曾举办“计量日进您家”活动,免费上门为市民做家庭用电耗能诊断分析。在上门实测过程中,技术人员发现电视机待机一天的耗电量在0.2度左右,小小机顶盒一天的待机耗电量更是高达0.4度。据最新统计温州市的常住人口约1 000万人,参考下表数据,估算每年温州市家庭用电器待机耗电量约为(　　)
家庭常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑
户均数量(台) 2 1 2 1
电器待机功耗(W/台) 10 20 40 40
A.4×105度　　　　　　B.4×107度
C.4×109度　　　　　　D.4×1011度
2.(2022江苏高邮期中)如图所示,电源电动势E=12 V,内电阻r=1 Ω,电容器的电容C=1 μF,电阻R1=7 Ω、R2=8 Ω、R3=2 Ω,R4为电阻箱,闭合开关S。
(1)当R4=6 Ω时,求通过电源的电流I;
(2)求第(1)问条件下电容器的带电荷量Q;
(3)求出R4功率的最大值P4m。
3.风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置,其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等。如图所示。
风力发电机示意图
(1)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。设空气密度为ρ,气流速度为v,风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm。
(2)已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比。某风力发电机在风速v1=9 m/s时能够输出电功率P1=540 kW。我国某地区风速不低于v2=6 m/s的时间每年约为5 000小时。试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。
迁移创新
4.如图1所示,用电动势为E、内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电。合上开关后,改变滑动变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化。
(1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图2中画出实验过程中滑动变阻器阻值R变化时对应的U-I图像,并说明U-I图像与坐标轴交点的物理意义。
(2)在图2画好的U-I关系图线上取一点A(U1、I1),请在图2中用阴影面积表示电流为I1时的电源内部发热功率。
图1
图2
图3
(3)推导该电源的最大输出功率及条件,并在图3中作出P-R示意图(已知滑动变阻器的最大阻值Rmax>r)。
答案全解全析
五年高考练
1.ABD　开关S闭合后外电路增加了一个并联支路,则通过电源的总电流增大,由U=E-Ir可知路端电压减小,再由I灯=可知通过车灯的电流减小,由P=IE可知电源的总功率增大,故A、B、D项正确,C项错误。
2.CD　画出等效电路,如图甲所示,设Rca=Rx,Rcb=R滑-Rx,则R外=R+。当Rx=时,R外有最大值,当滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动时,Rca减小,Rcb增大,易得R外减小,R总=R外+r减小,I1=增大,故电源内阻消耗的功率Pr=r增大,故D正确;UR3+URcb=UR2+URca=E-I1(R1+r)减小,I3=减小,故PR3=R3减小,故B错误;而I2=I1-I3增大,故PR2=R2增大,A错误;电源输出功率与R外的关系图如图乙所示,可知当R外>r时,R外减小,电源输出功率变大,故C正确。
甲
乙
三年模拟练
1.C　温州市的常住人口约1 000万人,平均每户的人口按3人计算,温州大约330万户家庭,一个家庭中电器的待机功率:2×10 W+1×20 W+2×40 W+1×40 W=160 W;用电器待机的总功为W=NPt=330×104×0.16 kW×(360×24 h)=456 192×104 kW·h≈4.6×109度,故选C。
2.答案　(1)1 A　(2)8×10-6 C　(3)1.5 W
解析　(1)由闭合电路欧姆定律有I=
其中R外=R1+=11 Ω
解得I=1 A
(2)根据欧姆定律得R1两端电压U1=IR1=7 V
R3两端电压U3=·R3=1 V
设电容器两端电压为U,则U=U1+U3=8 V
电容器的带电荷量Q=CU=8×10-6 C
(3)电路中的总电阻
R总=R1+r+
总电流I=
通过R4的电流I4=I
R4的功率为P4=R4
联立以上各式得P4= W
则当R4=6 Ω时功率最大,最大功率为P4m=1.5 W
3.答案　(1)πρr2v3　(2)8×105 kW·h
解析　(1)风垂直流向风轮机时,提供的风能功率最大。
单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量m=ρvS,S=πr2
单位时间内流向风轮机的最大风能Pm=mv2=(ρvS)v2=ρvπr2v2=πρr2v3。
(2)设风能的功率和发电机的输出功率之间的比例系数为k,则
风力发电机在风速为v1时能够输出功率为P1=kPm=kπρr2
风力发电机在风速为v2时能够输出功率为P2=kρπr2
所以P1∶P2=∶==
所以P2=P1=×540 kW=160 kW
W=P2t=160 kW×5 000 h=8×105 kW·h
4.答案　(1)见解析　(2)见解析　(3)　图见解析
解析　(1)根据闭合电路的欧姆定律可得E=U+Ir,解得U=E-Ir,画出的U-I图像如图所示,图像与纵轴交点的纵坐标值表示电源电动势,与横轴交点的横坐标值表示短路电流。
(2)由闭合电路欧姆定律可得E=U1+I1r,电源内电压U内=E-U1,其与电流的乘积表示电源内部发热功率,如图中阴影部分图形所示:
(3)电路中的电流为I=
输出电功率P=I2R=R=
当R=,即R=r时输出功率最大,最大电功率Pm=,P-R图如图所示
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