（新教材）人教版高中物理必修第三册《第四章 电能、能量守恒定律》章末综合检测试卷（含答案）

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1、章末综合检测（四）电能章末综合检测（四）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( ) A500 W B25 W C1 000 W D475 W 解析：选 B 电动机的热功率 PI2R521 W25 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 SP356 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.1.80103 J B1.1

2、0104 J C1.32104 J D1.08105 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 QPt1 80060 J1.08105 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 QUIt B电动机 t 秒内产生的热量是 QI2Rt C电动机的功率为 PI2R D电动机的功率为 PU 2 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 QI2Rt，二是电动机对外输出的机械能 EUI

3、tI2Rt。 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( ) A15 W,30 W B30 W,40 W C40 W,60 W D60 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

4、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( ) AP甲P乙 CP1P2 DP1P2 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( ) AR2增大，P 增大；R2减小，P 减小 BR2增大，P 减小；R2减小，P 增大 C无论 R2是增大还是减小

5、，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 R1R2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)( ) A3P B.4 3P CP D.3 4P 解析：选 B 设金属环的总电阻为 4R，则当 A

6、、B 两点接入电路中时，等效电阻为 R， 圆环消耗的电功率为 PE 2 R ；当 A、D 两点接入电路中时，等效电阻为 R1R 3R 4R 3R 4 ，圆环 消耗的电功率 P1E 2 R1 4 3P，选项 B 正确。 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 00.6 A，内阻 RA为 0.2 ) B电压表(量程为 015 V) C电压表(量程为 03 V) D滑动变阻器(阻值范围为 020 ) E滑动变阻器(阻值范围为 0200 ) 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

7、) (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 RV RVr E， r 测 RV RVr 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E，r测rRA。 一般情况下选用图甲测量，但本题中已知 RA0.2 ，又 rr测RA，用图乙可以更加准确 地

8、测干电池的电动势和内阻。 (3)由 U- I 图像可知 E1.5 V，r测U I 0.5 ，rr测RA0.3 。 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，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 rU1 I1 1.0 0.5 2

9、.0 。 (2)电动机恢复正常运转时，电动机的内阻发热功率 P热I22r2.022 W8 W，电动 机的总功率P总U2I215.0 V2.0 A30 W， 所以电动机的输出功率P输出P总P热30 W 8 W22 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(R1r)，R2为可变电阻，以下说法中正确的是( ) A当 R2R1r 时，R2上获得最大功率 B当 R1R2r 时，R1上获得最大功率 C当 R20 时，电源的效率最大 D当 R20 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：PI2R

10、E2 Rr2R E2 Rr24RrR，当 R r 时，外电阻有最大功率，最大功率为：PmE 2 4r，即当 R2R1r 时，R1r 可以看成电 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 Ca、b 间电压的大小为 5 V Da、b 间用导线连接后，电

11、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 E Rr1 A，所以路 端电压为 10 V，A 项正确；电源的总功率为 P总EI12 W，B 项错误；a 右侧电阻两端电 压为 150.5 V7.5 V， b 右侧电阻两端电压为 50.5 V2.5 V， 所以 Uab(7.5 V2.5 V) 5 V，C 项正确；a、b 间用导线连接后，电路总电阻为515 5152 2 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 E12 V，内阻 r3 ，R01 ，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

12、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 P02 W)，则 R1和 R2的值 分别为( ) A2 ，2 B2 ，1.5 C1.5 ，1.5 D1.5 ，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 R12 ；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 IUI(EIr)， 当I E 2r2 A时， 输出功率P有最大值， 此时电动机的输出功率为P02 W， 发热功率为 P热I2R04 W，所以电动机的输入功率为 P入P0P热6 W，电动机两端 的电压为UMP 入 I 3 V，

13、电阻R2两端的电压为UR2EUMIr3 V， 所以 R2UR2 I 1.5 ， 选项 B 正确。 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，R1R2应为 21 D要使 R2在保温状态时的功率为加热状态时的一半，R1R2应为( 21)1 解析：选 ABD 根据题图，由 PU 2 R 得：当 K 接通时，电阻变小，功率变

14、大，处于加 热状态；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 PI2R 可得： 电阻 R2在保温与加热状态下的电流之比为 1 2，所以(R1R2)R2 21，则 R1R2 ( 21)1，故 C 错误，D 正确。 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 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

15、D 错误。根据 I E Rr，可知总电流在增加，根据闭合电路中的欧姆定律有 EIrU 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 IU 外 R3，可知电流在减小，故 B 错误。根据 PI2r，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

16、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) 0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145 I2(mA) 480 400 320 232 140 68 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 I1I2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

17、； (2)将各点依次描出，连线如图所示； (3)由图示可知，电源电动势 EI1(R1RA1)14910 610 000 V1.49 V， 电源内阻 rI1R1RA1 I2 14912010 610 000 48010 3 0.60 ； (4)短路电流 IE r 1.49 0.60 A2.4 A。 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 r1 ，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

18、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 PQI2r121 W1 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IU15 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PQ5 W1 W4 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tmgh， 解得 hP 出t mg 410 20 m2 m。 (4)电动机的机械效率 P

19、 出 P入 4 5100%80%。 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为 1.0103 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 热水，用这种热水器将这些水从 25 加热到 45 需要 多长时间？ (2)与效率为 80%的电热水器相比，晓雨家每天可节约多少电能？ 解析：(1)设 T 为光照时间，k1.0103 J/(s m2) Q吸cm(tt0)4.2103100(4525)J8.4106 J 太阳能热水器传给水的热量 Q放kST 因为 Q吸Q放，所以 TQ 吸 kS 8.4106 1.01031.540% s1.410 4 s3.9 h。 (2)由 Q吸Q电1得 Q电Q 吸 1 8.410 6 0.8 J1.05107 J2.9 kW h。 答案：(1)3.9 h (2)2.9 kW h