2020-2021學(xué)年高中物理 第十二章 電能 能量守恒定律 單元檢測新人教版必修3

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第十二章 電能 能量守恒定律 單元檢測新人教版必修32020-2021學(xué)年高中物理 第十二章 電能 能量守恒定律 單元檢測新人教版必修3年級：姓名：- 16 -單元素養(yǎng)檢測(四)(第十二章)(90分鐘100分)【合格性考試】(60分鐘60分)一、選擇題(本題共9小題,每小題3分,共27分。)1.如圖所示是一種新型節(jié)能路燈。它“頭頂”小風(fēng)扇,“肩扛”太陽能電池板。關(guān)于節(jié)能路燈的設(shè)計(jì)解釋合理的是()a.太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能b.小風(fēng)扇是用來給太陽能電池板散熱的c.小風(fēng)扇是風(fēng)力發(fā)電機(jī),將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能d.蓄電池在夜晚放電時(shí),將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【解析】選a。這

2、種新型節(jié)能路燈,“肩扛”太陽能電池板可以把太陽能轉(zhuǎn)化為電能;“頭頂”的小風(fēng)扇可以把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,這樣只要有風(fēng),這種路燈也可以發(fā)電,填補(bǔ)了陰天和晚上不能發(fā)電的空白,可用于路燈晚上照明使用;蓄電池在夜晚放電時(shí),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;故a正確,b、c、d錯(cuò)誤。2.關(guān)于能量耗散,下列說法中正確的是()a.能量耗散是指在一定條件下,能量在轉(zhuǎn)化過程中總量減少了b.能量耗散表明能量守恒定律具有一定的局限性c.能量耗散表明在能源的利用過程中,能量在數(shù)量上越來越少d.能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性【解析】選d。能量耗散的過程中能量向品質(zhì)低的大氣內(nèi)能轉(zhuǎn)變,但是總的能量是守恒的,能量不能憑空

3、產(chǎn)生,也不能憑空消失,故a、b錯(cuò)誤;能量耗散表明在能源的利用過程中,能量在數(shù)量上并未減少,但是在可利用的品質(zhì)上降低了,故c錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)定律可知,宏觀自然過程自發(fā)進(jìn)行是有其方向性的,能量耗散就是從能量的角度反映了這種方向性,故d正確。3.關(guān)于四個(gè)公式p=ui;p=i2r;p=;p=,下列敘述正確的是()a.公式適用于任何電路的電功率的計(jì)算b.公式適用于任何電路的電功率的計(jì)算c.公式適用于任何電路的電功率的計(jì)算d.以上均不正確【解析】選a。公式適用于任何電路的電功率的計(jì)算,而只適用于純電阻電路的電功率的計(jì)算。故a正確,b、c、d錯(cuò)誤。4.如圖所示,a、b、c為同一種材料做成的電阻,b與a的長度

4、相等但橫截面積是a的兩倍;c與a的橫截面積相等但長度是a的兩倍。當(dāng)開關(guān)閉合后,三個(gè)理想電壓表的示數(shù)關(guān)系是()a.v1的示數(shù)是v3的2倍b.v1的示數(shù)是v2的2倍c.v2的示數(shù)是v1的2倍d.v2的示數(shù)是v3的2倍【解析】選b。由題意可知:lc=2la=2lb,sb=2sa=2sc;設(shè)b的電阻rb=r,由電阻定律r=得:ra=2rb=2r,rc=2ra=4r,rcrarb=421。由電路圖可知,a、b、c三個(gè)電阻串聯(lián),通過它們的電流相等,由u=ir得:ucuaub=421,故uv3uv1uv2=421,所以b正確。5.a、b兩燈的額定電壓都是110 v,a燈的額定功率pa=100 w,b燈的額定

5、功率pb=40 w,若將兩燈同時(shí)接入電壓恒為220 v的電路上,且使兩燈均能正常發(fā)光,同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖所示的甲、乙兩種電路,則甲、乙兩電路消耗的電功率之比為()a.27b.25c.57d.37【解析】選c。a燈的額定電流為:ia= a= a,b燈的額定電流為:ib= a= a,甲圖電路的功率為:p甲=iau=220 w=200 w乙圖電路的功率為:p乙=(ia+ib)u=220 w=280 w甲、乙兩電路消耗的電功率之比:p甲p乙=200280=57。故a、b、d錯(cuò)誤,c正確。6.如圖,電源的輸出電壓和a、b兩燈的電阻均不變。若滑動變阻器r的滑片向左移動,則()a.a、b兩燈均變亮b.a、b兩

6、燈均變暗c.a燈變暗,b燈變亮d.a燈變亮,b燈亮度不變【解析】選d。因電源輸出電壓不變,故兩支路兩端的電壓不變;r的滑片向左移動時(shí),接入電阻減小,故a中電流增大;a燈變亮;而b燈兩端電壓不變,故b燈亮度不變;故d正確,a、b、c錯(cuò)誤。7.一臺電動機(jī)額定電壓為u,線圈電阻為r,電動機(jī)正常工作時(shí)通過電動機(jī)線圈的電流強(qiáng)度為i,電動機(jī)正常工作時(shí)間為t時(shí),以下說法正確的是()a.電動機(jī)消耗的電能為i2rtb.線圈r產(chǎn)生的熱量為uitc.i=d.電動機(jī)輸出的機(jī)械能為uit-i2rt【解析】選d。電動機(jī)是非純電阻元件,電動機(jī)消耗的電能w=uit,故a錯(cuò)誤;線圈電阻是r,通過線圈的電流是i,研究線圈產(chǎn)生的焦

7、耳熱時(shí),線圈是純電阻元件,線圈r產(chǎn)生的熱量為q=i2rt,故b錯(cuò)誤;此電路為非純電阻電路,不滿足歐姆定律,所以i,故c錯(cuò)誤;由能量守恒定律知,電動機(jī)輸出的機(jī)械能w機(jī)=uit-i2rt,故d正確。8.如圖所示電路,兩電壓表為理想電表,將開關(guān)k閉合,當(dāng)滑動變阻器的滑片向左滑動時(shí)()a.電壓表v1的示數(shù)不變b.電壓表v1的示數(shù)變小c.電壓表v2的示數(shù)變小d.電壓表v2的示數(shù)不變【解析】選c。由圖可知,電路中r1與r2串聯(lián)接在電源兩端,電壓表v1測量r1兩端的電壓,v2測量路端電壓,當(dāng)滑片向左滑動時(shí),滑動變阻器接入電阻減小,則電路中總電阻減小;由閉合電路歐姆定律可知,電路中電流增大,因r1為定值電阻,

8、故其兩端電壓增大,電壓表v1的示數(shù)變大,故a、b錯(cuò)誤;由閉合電路歐姆定律u=e-ir可知,路端電壓減小,電壓表v2的示數(shù)變小,故c正確,d錯(cuò)誤。9.飲水機(jī)是一種常見的家用電器,其工作電路可簡化為如圖所示的電路,其中s是溫度控制開關(guān),當(dāng)水溫升高到一定溫度時(shí),它會自動切換,使飲水機(jī)處于保溫狀態(tài);r2是飲水機(jī)加熱管的電阻,r1是與加熱管串聯(lián)的電阻。該飲水機(jī)的額定電壓是220 v,加熱功率為550 w,保溫時(shí)整機(jī)耗電量0.48 kw/24 h(不考慮r1、r2的阻值受溫度影響)。當(dāng)開關(guān)s閉合時(shí),飲水機(jī)處于何種工作狀態(tài)及r2的阻值為()a.加熱220 b.加熱88 c.保溫88 d.保溫220 【解析】

9、選b。電源電壓u不變,由p=可知,溫控開關(guān)s閉合時(shí),只有一只電阻工作,電阻小,則電功率大,為加熱狀態(tài);由公式p=得r2的阻值:r2= =88 ;故b正確,a、c、d錯(cuò)誤。二、實(shí)驗(yàn)題(12分)10.利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。現(xiàn)有開關(guān)和導(dǎo)線若干及以下器材:a.電流表(00.6 a,內(nèi)阻約1 )b.電壓表(03 v,內(nèi)阻約3 k)c.滑動變阻器(050 ) d.滑動變阻器(0500 )(1)實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選用_。(選填相應(yīng)器材前的字母)(2)要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)電路是圖1中的_(選填“甲”或“乙”)。(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示,其中5組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點(diǎn)已

10、經(jīng)標(biāo)在圖2的坐標(biāo)紙上,請標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點(diǎn),并畫出u-i圖線。序號123456電壓u/v1.451.401.301.251.201.10電流i/a0.060.120.240.260.360.48(4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢e=_v,內(nèi)阻r=_。(5)實(shí)驗(yàn)中,隨著滑動變阻器滑片的移動,電壓表的示數(shù)u及干電池的輸出功率p都會發(fā)生變化。圖3的各示意圖中正確反映p-u關(guān)系的是_?！窘馕觥?1)干電池的內(nèi)阻很小,為了調(diào)節(jié)方便,滑動變阻器選c;(2)乙圖中測量的等效干電池電阻為電流表內(nèi)阻和干電池內(nèi)阻之和,因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻未知,故電路圖選圖甲;(3)根據(jù)題給數(shù)據(jù),描點(diǎn)作圖,u-i圖線如

11、圖所示;(4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢即為圖線在縱軸的截距,即e=1.50 v;圖線的斜率大小為電源的內(nèi)阻,故內(nèi)阻r= =0.83 ;(5)實(shí)驗(yàn)中,隨著滑動變阻器滑片的移動,電壓表的示數(shù)u及干電池的輸出功率p都會發(fā)生變化,由歐姆定律和功率表達(dá)式得p=,由p與u關(guān)系,可得p隨u先增大后減小,故a、b、c錯(cuò)誤,d正確。答案:(1)c(2)甲(3)見解析圖(4)1.500.83(5)d三、計(jì)算題(本題共3小題,共21分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11.(7分)在如圖所示的電路中電源內(nèi)阻r=0.5 ,當(dāng)開關(guān)s閉合后,電路正常工作,電壓表的讀數(shù)u=2.8 v,

12、電流表的讀數(shù)i=0.4 a。若所使用的電壓表和電流表均為理想電表。求:(1)電阻r的阻值;(2)電源的內(nèi)電壓u內(nèi);(3)電源的電動勢e?！窘馕觥?1)由歐姆定律得:r= =7 ;(2)電源的內(nèi)電壓為u內(nèi)=ir=0.40.5 v=0.2 v(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律有:e=u+ir=2.8 v+0.40.5 v=3 v答案:(1)7 (2)0.2 v(3)3 v12.(7分)如圖所示,有一臺提升重物用的直流電動機(jī)m,電動機(jī)的內(nèi)阻為r=0.60 ,與電動機(jī)串聯(lián)的定值電阻阻值為r=10 ,電路的路端電壓為u=160 v。圖中理想電壓表的示數(shù)為110 v。求:(1)通過電動機(jī)的電流i是多大?(2)電動

13、機(jī)的輸入功率p是多大?(3)電動機(jī)的機(jī)械功率p是多大?【解析】(1)電動機(jī)和電阻串聯(lián),所以電流相等,電阻r兩端電壓u1=160 v-110 v=50 v,i= a=5 a(2)電動機(jī)的輸入功率p=uvi=1105 w=550 w。(3)電動機(jī)的熱功率p熱=i2r=15 w,所以電動機(jī)的機(jī)械功率p=p-p熱=535 w答案:(1)5 a(2)550 w(3)535 w13.(7分)如圖所示是一提升重物用的直流電動機(jī)工作時(shí)的電路圖,電動機(jī)內(nèi)電阻r=1.0 ,電路中另一電阻r=4 ,直流電壓u=120 v,電壓表示數(shù)uv=100 v。試求:(1)通過電動機(jī)的電流;(2)輸入電動機(jī)的電功率;(3)電動

14、機(jī)的輸出功率。【解析】(1)r兩端電壓為:ur=120 v-100 v=20 v則通過電阻r的電流為:i= a=5 a電動機(jī)與電阻r串聯(lián),則通過電動機(jī)的電流也為5 a;(2)電動機(jī)的輸入功率為:p=uvi=1005 w=500 w(3)電動機(jī)的輸出功率為:p出=uvi-i2r=1005 w-521 w=475 w答案:(1)5 a(2)500 w(3)475 w【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示是利用電動機(jī)提升重物的示意圖,其中d是直流電動機(jī)。p是一個(gè)質(zhì)量為m的重物,它用細(xì)繩拴在電動機(jī)的軸上。閉合開關(guān)s,重物p以速度v勻速上升,這時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別是i=5.0 a和u=110 v,重物p上升的速度v

15、=0.70 m/s。已知重物的質(zhì)量m=45 kg(g取10 m/s2)。求:(1)電動機(jī)消耗的電功率p電;(2)細(xì)繩對重物做功的機(jī)械功率p機(jī);(3)電動機(jī)線圈的電阻r。【解析】(1)根據(jù)電功率關(guān)系式有:p電=ui=1105 w=550 w,故電動機(jī)消耗的功率為550 w;(2)以重物為研究對象,由于重物勻速上升,有:f-mg=0p機(jī)=fv聯(lián)立,代入數(shù)據(jù)得:p機(jī)=315 w;故細(xì)繩對重物做功的機(jī)械功率為315 w;(3)根據(jù)功能關(guān)系有:p電=p機(jī)+p熱p熱=i2r聯(lián)立,代入數(shù)據(jù)得:r=9.4 ;答案:(1)550 w(2)315 w(3)9.4 【等級性考試】(30分鐘40分)14.(5分)處于

16、山區(qū)的某校引入一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī),利用豐富的風(fēng)能為學(xué)校供電。已知該風(fēng)力發(fā)電機(jī)扇葉半徑為8 m,空氣平均密度為1.2 kg/m3,發(fā)電機(jī)所在處平均風(fēng)速為5 m/s,該發(fā)電機(jī)將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率為10%,該校配備的日光燈功率為20 w,則該發(fā)電機(jī)可供日光燈正常發(fā)光的數(shù)量約為()a.15盞b.75盞c.150盞d.750盞【解析】選b。單位時(shí)間內(nèi)垂直流向扇葉旋轉(zhuǎn)面積的氣體質(zhì)量為vs,s=r2,風(fēng)能的最大功率可表示為:pm=(vr2)v2= v3r2=15 072 w,發(fā)電機(jī)將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能的效率為10%,所以轉(zhuǎn)化的電能為1507.2 w,n=75盞,故b正確。15.(5分)如圖所示為兩電源的u

17、-i圖像,則下列說法不正確的是()a.電源的電動勢比電源的電動勢大b.當(dāng)外接同樣的電阻時(shí),兩電源的輸出功率可能相等c.電源的內(nèi)阻比電源的內(nèi)阻大d.電源的短路電流比電源的短路電流大【解析】選b。根據(jù)閉合電路歐姆定律得,u=e-ir,當(dāng)i=0時(shí),u=e,即圖線與縱軸交點(diǎn)表示斷路狀態(tài),交點(diǎn)的縱坐標(biāo)等于電源的電動勢大小,圖線的斜率大小等于電源的內(nèi)阻,由圖看出,電源的電動勢和內(nèi)阻均比電源大,故a、c正確;過原點(diǎn)o作出一條傾斜的直線,該直線與圖線、的交點(diǎn)就表示該電阻與兩電源連接時(shí)的工作狀態(tài),由圖看出,直線與圖線交點(diǎn)的兩坐標(biāo)的乘積大于直線與圖線交點(diǎn)的兩坐標(biāo)的乘積,說明不論外接多大的相同電阻,電源的輸出功率總

18、比電源的輸出功率大,故b錯(cuò)誤;圖像與橫軸的交點(diǎn)表示短路電流,故電源的短路電流比電源的短路電流大,故d正確。本題選錯(cuò)誤的,故選b。16.(5分)(多選)如圖所示,將一個(gè)改裝的電流表接入電路和標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行校準(zhǔn),發(fā)現(xiàn)待測表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)偏大一些,如果表頭g的示數(shù)ig是準(zhǔn)確的,出現(xiàn)的誤差可能是選項(xiàng)中哪種原因引起的()a.rg的測量值比真實(shí)值偏大b.rg的測量值比真實(shí)值偏小c.所并聯(lián)的r并比公式r并=計(jì)算出的r并偏小d.所并聯(lián)的r并比公式r并=計(jì)算出的r并偏大【解析】選a、d。改裝成的電流表(待測表)比標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)偏大,說明流經(jīng)表頭g的電流偏大些,根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn),所并聯(lián)的r并越大,流經(jīng)表頭g的電

19、流越大,所以r并比公式r并=計(jì)算出的r并偏大。同樣如果rg的測量值比真實(shí)值偏大,也會使r并偏大,故選項(xiàng)a、d正確。17.(10分)在“測定蓄電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中,備有如下器材:a.蓄電池b.電流表(00.6 a,內(nèi)阻約為0.1 )c.靈敏電流計(jì)g(滿偏電流ig=200 a,內(nèi)阻rg=150 )d.滑動變阻器r1(020 ,2.0 a)e.電阻箱r2f.定值定阻r0=2 h.開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)由于沒有電壓表,可把靈敏電流計(jì)g與電阻箱r2串聯(lián)改裝成量程為6 v的電壓表,如圖甲中電阻箱r2的阻值應(yīng)為_。(2)按圖甲所示電路圖,請?jiān)谝覉D上補(bǔ)充完成實(shí)物連線。(3)在閉合開關(guān)s前,將滑動變阻器

20、的滑片移動至圖甲中的_(選填“a”“中央”或“b”)端。(4)丙圖為該實(shí)驗(yàn)繪出的i1-i2圖線(i1為靈敏電流計(jì)g的示數(shù),i2為電流表a的示數(shù)),由丙圖可求得被測蓄電池的電動勢e=_v,內(nèi)電阻r=_(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)?！窘馕觥?1)根據(jù)電壓表改裝的原理,有ig(rg+r2)=6 v,代入數(shù)據(jù),得r2=29 850 (2)實(shí)物圖如圖所示;(3)在閉合開關(guān)s前,滑動變阻器連入電路電阻應(yīng)最大,起到保護(hù)電路作用,則由圖甲可知滑片應(yīng)移到a端;(4)根據(jù)閉合電路歐姆定律,有e=u+i(r0+r)=i1(rg+r2)+(i1+i2)(r0+r)整理得i1=-i2結(jié)合圖像,得=17510-6 a=聯(lián)立,代入數(shù)據(jù)得r=2.50 e=5.25 v答案:(1)29 850(2)實(shí)物圖見解析(3)a(4)5.252.5018.(15分)一臺國產(chǎn)全自動洗衣機(jī)說明書中所列的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表。試根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)計(jì)算:(1)這臺洗衣機(jī)在額定電壓下洗衣或脫水時(shí),通過洗衣機(jī)的電流是多大?(2)如洗衣、脫水的累計(jì)時(shí)間為40 min,則洗衣機(jī)耗電多少度?額定電壓頻率額定洗衣、脫水功率額定洗衣、脫水容量整機(jī)質(zhì)量外形尺寸(長寬高)220 v50 hz360 w3 kg33 kg542 mm550 mm9