2019-2020学年新教材高中物理 章末综合检测（四）电能 能量守恒定律 新人教版必修第三册

1 章末综合检测 四 章末综合检测 四 电能电能 能量守恒定律能量守恒定律 a 级 学考达标 1 一台电动机额定电压为 100 v 电阻为 1 正常工作时 通过的电流为 5 a 则 电动机因发热损失的功率为 a 500 w b 25 w c 1 000 w d 475 w 解析 选 b 电动机的热功率p i2r 52 1 w 25 w b 正确 a c d 错误 2 下面是某电热水壶的铭牌 由此可知该电热水壶正常加热 1 min 产生的热量为 电热水壶 型号 sp 356 a 额定电压 220 v 额定功率 1 800 w 额定频率 50 hz 额定容量 1 5 l a 1 80 103 j b 1 10 104 j c 1 32 104 j d 1 08 105 j 解析 选 d 由铭牌可知 电热水壶的额定功率为 1 800 w 所以正常加热 1 min 产生 的热量为q pt 1 800 60 j 1 08 105 j 3 一台额定电压为u的电动机 它的电阻为r 正常工作时通过的电流为i 则 a 电动机t秒内产生的热量是q uit b 电动机t秒内产生的热量是q i2rt c 电动机的功率为p i2r d 电动机的功率为p u2 r 解析 选 b 电动机工作时是非纯电阻电路 输入的总电能为uit 它转化为两部分 一是电动机内阻上产生的热能q i2rt 二是电动机对外输出的机械能e uit i2rt 4 如图为甲 乙两灯泡的i u图像 根据图像 计算甲 乙两灯泡并联在电压为 220 v 的电路中时实际发光的功率约为 a 15 w 30 w b 30 w 40 w 2 c 40 w 60 w d 60 w 100 w 解析 选 c 从图像的横坐标 u 为 220 v 的刻度可找出对应的纵坐标 i 的值分别为 i甲 0 18 a i乙 0 27 a 则p甲 ui甲 40 w p乙 ui乙 60 w c 正确 5 如图所示 把两个相同的灯泡分别接在甲 乙电路中 甲电路两端的电压为 8 v 乙电路两端的电压为 16 v 调节变阻器r1和r2使两灯都正常发光 此时变阻器消耗的功 率分别为p1和p2 两电路中消耗的总功率分别为p甲和p乙 则下列关系中正确的是 a p甲p乙 c p1 p2 d p1 p2 解析 选 d 由灯都正常发光可知 r1中电流是r2中电流二倍 r1两端电压是r2两端 电压的二分之一 两变阻器消耗的功率相等 两电路中消耗的总功率相等 选项 d 正确 a b c 错误 6 如图所示的电路中 电源内阻忽略不计 电动势为e 电阻r1 r2阻值相等 保持 r1的阻值不变 改变r2的阻值 则关于r2消耗的功率p的说法正确的是 a r2增大 p增大 r2减小 p减小 b r2增大 p减小 r2减小 p增大 c 无论r2是增大还是减小 p均减小 d 无论r2是增大还是减小 p均增大 解析 选 c 可把r1和电源看成一体 即认为r1是电源的内阻 则根据以上推论可知 当外电阻等于电源内阻时 电源的输出功率 外电路消耗功率 最大 即r1 r2时 r2消耗 的功率最大 所以当改变r2阻值时 无论是增大还是减小 p均减小 7 粗细均匀的金属环上a b c d四点把其周长分成四等份 如图 所示 当a b两点接入电路中时 圆环消耗的电功率为p 当a d两点 接入电路中时 圆环消耗的电功率为 电源内阻不计 a 3p b p 4 3 c p d p 3 4 解析 选 b 设金属环的总电阻为 4r 则当a b两点接入电路中时 等效电阻为r 3 圆环消耗的电功率为p 当a d两点接入电路中时 等效电阻为r1 圆 e2 r r 3r 4r 3r 4 环消耗的电功率p1 p 选项 b 正确 e2 r1 4 3 8 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻 要求尽量减小实验误差 1 除开关和导线若干外 现还提供以下器材 a 电流表 量程为 0 0 6 a 内阻ra为 0 2 b 电压表 量程为 0 15 v c 电压表 量程为 0 3 v d 滑动变阻器 阻值范围为 0 20 e 滑动变阻器 阻值范围为 0 200 实验中电压表应选用 滑动变阻器应选用 选填相应器材前的字母 2 为了准确测定干电池的电动势和内阻 应选择图中的 实验电路 选填 甲 或 乙 3 根据实验记录 画出干电池的u i图像如图所示 则可得干电池的电动势 e 内阻r 解析 1 一节干电池的电动势约为 1 5 v 则电压表应选 c 为方便实验操作 滑动 变阻器应选最大阻值较小的 d 2 用题图甲测干电池的电动势和内阻时 由于电压表分流 e测 e r测 rv rv r r 电动势和内阻的测量值皆偏小 用题图乙测量时 由于电流表分压 e测 rv rv r e r测 r ra 一般情况下选用图甲测量 但本题中已知ra 0 2 又r r测 ra 用图乙可以更加准确地测干电池的电动势和内阻 3 由u i图像可知e 1 5 v r测 0 5 r r测 ra 0 3 u i 答案 1 c d 2 乙 3 1 5 v 0 3 9 在研究微型电动机的性能时 可采用如图所示的实验电路 当调节滑动变阻器r 4 使电动机停止转动时 电流表和电压表的示数分别为 0 5 a 和 1 0 v 当重新调节r 使电 动机恢复正常运转时 电流表和电压表的示数分别为 2 0 a 和 15 0 v 则 1 电动机的内阻为多大 2 电动机正常工作时 电动机的输出功率多大 解析 1 电动机停止工作 电动机相当于纯电阻 因此其内阻r 2 0 u1 i1 1 0 0 5 2 电动机恢复正常运转时 电动机的内阻发热功率p热 i22r 2 02 2 w 8 w 电 动机的总功率p总 u2i2 15 0 v 2 0 a 30 w 所以电动机的输出功率p输出 p总 p热 30 w 8 w 22 w 答案 1 2 0 2 22 w b 级 选考提能 10 多选 如图所示 e为电源电动势 r为电源内阻 r1为定值 电阻 r1 r r2为可变电阻 以下说法中正确的是 a 当r2 r1 r时 r2上获得最大功率 b 当r1 r2 r时 r1上获得最大功率 c 当r2 0 时 电源的效率最大 d 当r2 0 时 电源的输出功率最大 解析 选 ad 据题意 电源的输出功率为 p i2r r r 当 e2 r r 2 e2 r r 2 4rr r r时 外电阻有最大功率 最大功率为 pm 即当r2 r1 r时 r1 r可以看成电 e2 4r 源的内阻 则r2上获得最大功率 a 选项正确 要使定值电阻r1上获得最大功率 需要使 r1上的电流最大 故只有r2为 0 才可以实现 故 b 错 d 正确 r2越 大 电源的效率越大 c 错 11 多选 如图所示的电路中 电源电动势为 12 v 内阻为 2 四个电阻的阻值已在图中标出 闭合开关 s 下列说法正确的有 a 路端电压为 10 v b 电源的总功率为 10 w c a b间电压的大小为 5 v d a b间用导线连接后 电路的总电流为 1 a 解析 选 ac 外电路总电阻为 10 根据闭合电路的欧姆定律i 1 a 所以 e r r 路端电压为 10 v a 项正确 电源的总功率为p总 ei 12 w b 项错误 a右侧电阻两端 电压为 15 0 5 v 7 5 v b右侧电阻两端电压为 5 0 5 v 2 5 v 所以uab 7 5 5 v 2 5 v 5 v c 项正确 a b间用导线连接后 电路总电阻为 2 2 5 15 5 15 9 5 电路的总电流不是 1 a d 项错误 12 如图所示 电源电动势e 12 v 内阻r 3 r0 1 直流电动机内阻 r0 1 当调节滑动变阻器r1为某值时可使甲电路输出功率最大 调节r2为某值时可 使乙电路输出功率最大 且此时电动机刚好正常工作 额定输出功率为p0 2 w 则r1和 r2的值分别为 a 2 2 b 2 1 5 c 1 5 1 5 d 1 5 2 解析 选 b 因为题中甲电路是纯电阻电路 当外电阻与电源内阻相等时 电源的输 出功率最大 所以r1 2 而乙电路是含电动机电路 欧姆定律不适用 电路的输出功 率p iu i e ir 当i 2 a 时 输出功率p有最大值 此时电动机的输出功率为 e 2r p0 2 w 发热功率为p热 i2r0 4 w 所以电动机的输入功率为p入 p0 p热 6 w 电动机两端的电压为um 3 v 电阻r2两端的电压为ur2 e um ir 3 v 所以 p入 i r2 1 5 选项 b 正确 ur2 i 13 多选 电饭锅工作时有两种状态 一种是锅内水烧干前的加 热状态 另一种是锅内水烧干后的保温状态 如图所示是电饭锅电路 原理示意图 k 是感温材料制造的开关 下列说法中正确的是 a 其中r2是供加热用的电阻丝 b 当开关 k 接通时电饭锅为加热状态 断开时为保温状态 c 要使r2在保温状态时的功率为加热状态时的一半 r1 r2应为 2 1 d 要使r2在保温状态时的功率为加热状态时的一半 r1 r2应为 1 1 2 解析 选 abd 根据题图 由p 得 当 k 接通时 电阻变小 功率变大 处于加热 u2 r 状态 当 k 断开时 电阻变大 功率变小 处于保温状态 由上可知 r2是供加热用的电 阻丝 故 a b 正确 要使r2在保温状态时的功率为加热状态的一半 由p i2r可得 电 阻r2在保温与加热状态下的电流之比为 1 所以 r1 r2 r2 1 则 22 r1 r2 1 1 故 c 错误 d 正确 2 14 如图所示是一实验电路图 在滑动触头由a端滑向b端的过程中 下列表述正确的 6 是 a 路端电压变小 b 电流表的示数变大 c 电源内阻消耗的功率变小 d 电路的总电阻变大 解析 选 a 当滑片向b端滑动时 其接入电路中的电阻减小 使得外电路总电阻减 小 故 d 错误 根据i 可知总电流在增加 根据闭合电路中的欧姆定律有 e r r e ir u外 可知路端电压u外在减小 故 a 正确 流过电流表的示数为i 可知电 u外 r3 流在减小 故 b 错误 根据p i2r 可知内阻消耗的功率在增大 故 c 错误 15 利用两个电流表 a1和 a2测量干电池电动势e和内阻r的电路原理图如图 1 所示 图中 s 为开关 r为滑动变阻器 固定电阻r1和电流表 a1内阻之和为 10 000 比r和滑 动变阻器的总电阻大得多 a2为理想电流表 1 在闭合开关 s 前 将滑动变阻器的滑动端c移动至 填 a端 中央 或 b端 2 闭合开关 s 移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置 读出电流表 a1和 a2的示数 i1和i2 多次改变滑动端c的位置 得到的数据如下表所示 i1 ma 0 1200 1250 1300 1350 1400 145 i2 ma 48040032023214068 在图 2 所示的坐标纸上以i1为纵坐标 i2为横坐标画出所对应的i1 i2曲线 3 利用所得曲线求得电源的电动势e v 内阻r 保留两位 有效数字 4 该电路中电源输出的短路电流i a 解析 1 为保证安全 开始时滑动变阻器应接到最大值 故应接b端 2 将各点依次描出 连线如图所示 7 3 由图示可知 电源电动势e i1 r1 ra1 149 10 6 10 000 v 1 49 v 电源内阻r i 1 r1 ra1 i2 0 60 149 120 10 6 10 000 480 10 3 4 短路电流i a 2 4 a e r 1 49 0 60 答案 1 b端 2 图像见解析 3 1 49 0 60 4 2 4 16 如图所示为电动机提升重物的装置 电动机线圈的电阻为r 1 电动机两端 的电压为 5 v 电路中的电流为 1 a 物体a重为 20 n 不计摩擦力 求 1 电动机线圈上消耗的热功率是多少 2 电动机的输入功率和输出功率各是多少 3 10 s 内 可以把重物a匀速提升多高 4 这台电动机的机械效率是多少 解析 电动机的输入功率是电动机消耗的总功率 输出功率是机械功率 1 根据焦耳定律 电动机线圈上消耗的热功率为 pq i2r 12 1 w 1 w 2 电动机的输入功率等于输入电流与电动机的两端电压的乘积 故有p入 iu 1 5 w 5 w 输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率 所以有p出 p入 pq 5 w 1 w 4 w 3 电动机的输出功率用来提升重物 转化为机械功率 在 10 s 内 有p出t mgh 解得h m 2 m p出t mg 4 10 20 4 电动机的机械效率 100 80 p出 p入 4 5 答案 1 1 w 2 5 w 4 w 3 2 m 4 80 17 太阳能是人类使用的最基本的能源 它无污染 无费用 这种能源的使用期和太 阳本身寿命一样长 当太阳光照射地面时 1 m2地面上在 1 s 内平均得到的太阳辐射能约 8 为 1 0 103 j 太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置 目前已经出现在我们的生活中 晓雨在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告 容积 v 100 l 集热管的采光面积 s 1 5 m2 效率 40 使用年限 z 15 年 1 晓雨家每天大约需要 100 kg