2023-2024学年粤教版必修第三册 第五章　电能与能源的可持续发展 单元测试

这是一份2023-2024学年粤教版必修第三册 第五章　电能与能源的可持续发展 单元测试，共9页。
章末综合检测 (时间：75分钟　满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．通过电脑的USB接口不仅可以在电脑和各种数码产品之间传递数据，也可以为数码产品供电。现通过电脑的USB接口给一个阻值为20 Ω的电热鼠标垫供电，已知供电电流为0.5 A，则此鼠标垫消耗的电功率为(　　)A．0.5 W　　B．2.5 W    C．5.0 W　　D．10.0 W解析：C　此鼠标垫消耗的电功率P＝I2R＝(0.5)2×20 W＝5.0 W，故选C。2．在某电压下用两个不同的电热丝烧开水，不计热量损失，单独用第一个烧，用时t1，单独用第二个烧同样的水，用时t2，如果把两电热丝并联使用，接在相同电压下一起烧同样的水，所用时间为(　　)A．    B．C．t1＋t2    D．|t1－t2|解析：A　把一壶冷水加热至某一温度时水吸收的热量相同，设为Q吸，则有t1＝Q吸，t2＝Q吸，则R1＝，R2＝，并联电路中总电阻等于R并＝，如果把它们并联在此电源上时，电路的电功率为P＝，根据Q吸＝W＝Pt＝t，解得t＝＝，故选A。3．如图所示为某品牌榨汁杯的相关参数，则下列说法正确的是(　　)产品名称便携式榨汁杯型号L3­C86电池容量1 500 mA·h充电时间2.5 h额定功率45 W额定电压25 VA．榨汁杯的额定电流为0.6 AB．电池充满电后储存的电能为1.35×104 JC．“mA·h”是表示电能的单位D．榨汁杯充满电后最长可以工作约50分钟解析：D　由P＝UI得I＝＝ A＝1.8 A，A错误；储存的电能E＝Uq＝25×1.5×3 600 J＝1.35×105 J，B错误； “mA·h”为电荷量的单位，C错误；t＝＝ min＝50 min，D正确。4．如图甲所示连接电动机的电路，闭合开关，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的整个过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示，已知当电流小于0.2 A时，电动机不会发生转动，若不考虑电表对电路的影响，则(　　)A．该电动机的内阻为2 ΩB．该电路中电源的电动势为3.4 VC．此电路中，电动机的最大输出功率为0.9 WD．若电动机能转动，需要调节滑动变阻器阻值小于12 Ω解析：D　当电流小于0.2 A时，电动机不会发生转动，为纯电阻电路，则该电动机的内阻为rM＝ Ω＝4 Ω，选项A错误；根据E＝U2＋Ir，当U2＝3.4 V时I＝0.1 A；当U2＝3.0 V时I＝0.3 A，解得该电路中电源的电动势为E＝3.6 V，r＝2 Ω，选项B错误；此电路中，电动机的最大输出功率为P＝IU1－I2rM＝3×0.3 W－0.32×4 W＝0.54 W，选项C错误；当电动机两端电压超过U1＝0.8 V时电动机开始转动，此时电路中的电流为 I＝0.2 A，则由电路可知E＝U1＋I(R＋r)，解得R＝12 Ω，即若电动机能转动，需要调节滑动变阻器阻值小于12 Ω，选项D正确。5.电瓶车使用的锂电池以碳材料为负极，含锂化合物为正极，充电时通过化学反应，电池正极会产生带正电的锂离子，通过电解液到达电池负极。某锂电池参数如下表所示，下列说法错误的是(　　)产品参数型号尺寸(长宽高)重量(±0.2 kg)48 V，12 A·h250*140*70(mm)4.10 kg额定放电电流最大放电电流6 A12 AA.充电时电池内部静电力对锂离子做负功B．12 A·h表示该电池的容量C．该电瓶最大启动功率为576 WD．充满电后正常行驶时间为2小时解析：A　充电时通过化学反应，电池正极会产生带正电的锂离子，通过电解液到达电池负极，则静电力对锂离子做正功，A错误；12 A·h表示该电池的容量，B正确；该电瓶最大启动功率P＝IU＝12×48 W＝576 W，C正确；充满电后正常行驶时间为t＝＝2 h，D正确。此题选择错误的选项，故选A。6.平衡车仅仅依靠人体重心的改变，便可以实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。因为其炫酷的操作，平衡车已经从年轻人的玩具，变成了日常通勤的交通工具。某款电动平衡车的部分参数如下表所示，则下列说法中正确的是(　　)额定功率250 W额定电压36 V锂电池容量4 400 mA·h充电器输出44 V，2 A百公里耗电量1.1 kW·h质量12 kgA.该电池最多储存的电能约为5.7×105 JB．电池的容量是指电池储存的电能C．电池从完全没电到充满电所需的时间为2 hD．该平衡车能骑行的最大里程约为144 km解析：A　电池最多储存的电能W＝qU＝4 400×10－3×3 600×36 J≈5.7×105 J，A正确；电池的容量是指电池放电时输出的总的电荷量，B错误；由电荷量除以充电电流可求得时间为t＝＝2.2 h，C错误；最大里程可由最大电能除以百公里耗电量计算，则x＝＝×100 km≈14.4 km，D错误。   7.油烟危害健康，某品牌的抽油烟机的主要部件是照明灯L和抽气扇M(电动机)，电路连接如图所示，下列说法正确的是(　　)A．抽气扇须在点亮照明灯的情况下才能工作B．闭合开关S1和S2，抽气扇处于“弱吸”挡C．抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡，其发热功率不变D．工作中的抽气扇因吸入异物出现卡机时，回路中的电流将变大解析：D　由电路图可知，照明灯和抽气扇处于并联状态，则抽气扇工作与否与是否点亮照明灯无关，A错误；由电路图可知，闭合开关S2，电阻R被短路，则流过抽气扇的电流变大，而且抽气扇两端电压也变大，则功率变大，抽气扇处于“强吸”挡，B错误；由电路图可知，闭合开关S2电阻R被短路，则流过抽气扇的电流变大，而抽气扇的热功率为P＝I2r，其中r为电机内阻且阻值不变，则抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡，其发热功率增大，C错误；工作中的抽气扇因吸入异物出现卡机时，电动机变成纯电阻电路，回路中的电流将变大，D正确。二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8．纯电动汽车是一种采用蓄电池作为储能动力源的汽车。若某汽车装配了120块电池，每块电池的容量是200 A·h，平均工作电压是3.2 V，则下列说法正确的是(　　)A．单块电池充满电后储存的电荷量是200 CB．单块电池充满电后储存的电能是640 W·hC．若该车在某次行驶中平均能耗是13 kW·h/100 km，则其续航里程是640 kmD．若某块电池充电电流是200 A，则经过30 min可将该电池从其容量的30%充到80%解析：BD　单块电池充满电后储存的电荷量是q＝200 A·h＝200 A·3 600 s＝7.2×105 C，A错误；单块电池充满电后储存的电能是E1＝UIt＝3.2 V×200 A·h＝640 W·h，B正确；该车充满电后储存的电能为E＝120E1＝120×0.64 kW·h＝76.8 kW·h，则其续航里程是s＝×100 km≈591 km，C错误；若某块电池充电电流是200 A，则经过30 min可使该电池的电量增加q＝200 A×30 min＝100 A·h，即为总容量的50%，故可将该电池从其容量的30%充到80%，D正确。9.如图所示，用输出电压为1.4 V，输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍—氢电池充电。下列说法正确的是(　　)A．电能转化为化学能的功率为0.12 WB．充电器输出的电功率为0.14 WC．充电时，电池消耗的热功率为0.02 WD．充电时，在1 s的时间内有0.14 J的电能转化为化学能解析：ABC　充电器输出的电功率等于镍—氢电池的输入功率P入＝UI＝1.4×0.1 W＝0.14 W，电池消耗的热功率P热＝I2r＝0.12×2 W＝0.02 W，电能转化为化学能的功率为P化＝P入－P热＝0.14 W－0.02 W＝0.12 W，A、B、C正确；1 s内电能转化为化学能为E＝P化t＝0.12×1 J＝0.12 J，D错误。10．在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后，下列判断正确的是(　　)A．灯泡L1的电阻为12 ΩB．通过灯泡L1的电流为通过灯泡L2电流的2倍C．灯泡L1消耗的电功率为0.75 WD．灯泡L2消耗的电功率为0.30 W解析：ACD　当开关闭合后，灯泡L1两端的电压U1＝3 V，由题图乙读出电流I1＝0.25 A，则灯泡L1的电阻R1＝＝12 Ω，功率P1＝U1I1＝0.75 W，故A、C正确；灯泡L2、L3串联，电压U2＝U3＝1.5 V，由题图乙读出电流I2＝I3＝0.20 A，灯泡L2、L3消耗的功率P＝1.5×0.20 W＝0.30 W，故B错误，D正确。三、非选择题(本题共5小题，共54分)11．(8分)某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h。为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能。那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107 J/kg。发电厂的发电效率是30%。请计算一下，这项节能建议的实现能在1年内节约多少吨标准煤？(结果均保留2位有效数字)解析：设可节省的电能为E，则E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J，设1年内节约的标准煤的质量为m，则由能量守恒定律有2.92×107 J/kg×m×30%＝E，解得m≈2.4×106 kg＝2.4×103 t。答案：2.1×1013 J　2.4×103 t12．(10分)如图甲所示的手持电风扇，因其小巧便携、可充电等特点深受人们的喜爱。下表为某品牌手持风扇的规格与参数。若该风扇正常工作时的功率为4.44 W，根据表格信息。类型手持风扇额定功率4.44 W电池容量1 800 mA·h电源输出电压3.7 V (1)求该风扇正常工作时的电流；(2)若该风扇电动机的内阻为0.5 Ω，求正常工作时电动机的发热功率；(3)如图乙所示，商家海报上标注该风扇的使用时长为“3～8小时”，即使用时间最短为3小时，请通过计算说明该商家标注的此条信息是否合理？解析：(1)根据电功率公式得P额＝UI解得I＝1.2 A。(2)根据热功率公式得P热＝I2r解得P热＝0.72 W。(3)由表知：q＝1 800 mA·h，由(1)知正常工作时电流为I＝1.2 A，设使用时间为t，则q＝It，解得t＝1.5 h＜3 h，该商家标注的此条信息不合理。答案：(1)1.2 A　(2)0.72 W　(3)不合理13．(12分)一个电风扇两端接恒压电源，电压为U1时能正常工作，此时流过电风扇电流为I1，将风扇的扇叶短时间卡住时测得电风扇电流为I2，此时电扇两端电压仍为U1。已测定各数据如下表所示： 电压U/V电流I/A正常工作时5.00.02扇叶被卡住时(短时间)5.00.25 (1)根据图表所给的数据，计算电风扇电动机线圈电阻为多少？(2)从能量转化与守恒的角度看，电风扇正常工作时，从电源获得能量，将电能转化为哪些其他形式的能？每秒钟转化的各种形式的能量各为多少？解析：(1)由题意可知，卡住时，风扇相当于电阻，由欧姆定律可知R＝＝20 Ω。(2)电风扇正常工作时将电能转化为机械能和内能。每秒钟电风扇消耗的电能为W＝U1I1t＝0.1 J每秒钟转化成的内能为W1＝I12Rt＝0.008 J根据能量守恒，每秒钟转化成的机械能为W2＝W－W1＝0.092 J。答案：(1)20 Ω　(2)将电能转化为机械能和内能机械能0.092 J　内能0.008 J14．(12分)如图所示，已知电源电动势E＝20 V，内阻r＝1 Ω，当接入固定电阻R＝4 Ω时，电路中标有“3 V　6 W”的灯泡和内阻RM＝0.5 Ω的小型直流电动机M都恰能正常工作。试求：(1)电路中的电流大小；(2)电动机的额定电压；(3)电动机的热功率；(4)电动机的输出功率。解析：(1)灯泡L正常发光，则电路中的电流为I＝＝ A＝2 A。(2)由闭合电路欧姆定律可求得，电动机的额定电压为UM＝E－I(R＋r)－UL＝7 V。(3)电动机的热功率为P热＝I2RM＝22×0.5 W＝2 W。(4)电动机的总功率为P总＝IUM＝2×7 W＝14 W则电动机的输出功率为P出＝P总－P热＝14 W－2 W＝12 W。答案：(1)2 A　(2) 7 V　(3)2 W　(4)12 W15．(12分)如图所示电路中，电阻R1＝5 Ω，R2＝14 Ω，R3是总电阻为20 Ω的滑动变阻器，滑片位于中点。电压表和电流表均为理想电表，稳压电源的电压U＝12 V。(1)断开开关S，求电流表的示数和电阻R1的功率；(2)闭合开关S，求电压表的示数，要使R1的功率变为 5 W，求滑动变阻器R3接入电路的阻值R3′。解析：(1)断开开关S，由于电压表和电流表均为理想电表，则电路为R3、R1串联，电流表测量的是流过R1的电流，电流表示数为I＝＝ A＝0.8 A则R1的功率为P1＝I2R1＝ 0.82×5 W＝3.2 W。(2)闭合开关S，由于电压表和电流表均为理想电表，则电路为R2、R3并联后与R1串联，电压表测量的是外电压，由于电源为稳压电源，则电压表示数12 V，要使R1的功率变为5 W，则P1′＝I12·R1代入数据解得I1＝1 A则根据闭合电路的欧姆定律得R3两端的电压为U3＝U－I1R1＝12 V－1×5 V＝7 V则流过R3的电流为I3＝I1－＝1 A－ A＝0.5 A则R3的电阻为R3′＝＝＝14 Ω。答案：(1)0.8 A　3.2 W　(2)12 V　14 Ω