1、第五章测评(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,只有一个选项符合题目要求)1.某活动中引入了风洞飞行体验装置,体验者在风力作用下浮在半空.若减小风力,体验者在加速下落过程中()A.失重且机械能增加B.失重且机械能减少C.超重且机械能增加D.超重且机械能减少解析 据题意,体验者浮在半空时受到的重力和风力平衡;在加速下降过程中,风力小于重力,即重力对体验者做正功,风力做负功,体验者的机械能减少;加速下降过程中,加速度方向向下,体验者处于失重状态,故B正确.答案 B2.设三峡水电站的平均水位落差为100 m,每秒约有1104 m
2、3的水用来发电,水的重力势能约有20%转化为电能.已知水的密度为1.0103 kg/m3.若火力发电厂每发一度电需消耗标准煤0.3 kg,同时排放二氧化碳1 kg,则关于三峡水电站,下列说法正确的是()A.发电平均功率约为21012 WB.每天发电约4.8107 kWhC.相比于同功率的火电厂,每天约可减少煤炭消耗2106 kgD.相比于同功率的火电厂,每天约可减少二氧化碳排放4.8106 kg解析 发电功率P= W=2109 W,A错误;每天发电W1=Pt1=210624 kWh=4.8107 kWh,B正确;相比于同功率的火电厂,每天约可减少煤炭消耗4.81070.3 kg=1.44107
3、 kg,减少二氧化碳排放约为4.81071 kg=4.8107 kg,C、D错误.答案 B3.下表为某电饭锅铭牌上的一部分内容.根据表中的信息,可计算出电饭锅正常工作时的电流约为()电器名称电饭锅额定功率700 W额定电压220 V额定容量4.0 LA.6.2 AB.4.6 AC.3.2 AD.5.5 A解析 根据P=UI可知,电饭锅正常工作时的电流I= A=3.2 A,故C正确.答案 C4.电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为a、b.由图可
4、知a、b的值分别为()A.B.C.D.解析 电源效率=,E为电源的总电压(即电动势),根据题图可知Ua=E,Ub=E,所以a=,b=,故D正确.答案 D5.在如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器(最大阻值20 ).闭合开关S,将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端,两个电压表(内阻极大)的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图乙所示.则下列说法正确的是()A.图线甲是电压表V1示数随电流变化的图线B.电源内阻的阻值为10 C.电源的最大输出功率为1.5 WD.滑动变阻器R2的最大功率为0.9 W解析 当滑片左移时,滑动变阻器的接入电阻减小,则电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆
5、定律可知,电路中电流增大,而R1两端的电压增大,故乙表示V1示数的变化,甲表示V2示数的变化,故A错误.当只有R1接入电路时,电路中电流为0.6 A,电压为3 V,则由E=U+Ir可得E=3 V+r0.6 A.当滑动变阻器全部接入时,两电压表示数之比为,故.由闭合电路欧姆定律可得E=5 V+r0.2 A,解得r=5 ,E=6 V,故B错误.因当内阻等于外阻时,电源的输出功率最大,故当外阻等于5 时,电源的输出功率最大,故此时电流I=0.6 A,故电源的最大输出功率P=UI=1.8 W,故C错误.由以上分析可知,R1的阻值为5 ,R2电阻为20 .若R1等效为内阻,则当滑动变阻器的阻值等于R+r
6、时,滑动变阻器消耗的功率最大,故当滑动变阻器阻值为10 时,滑动变阻器消耗的功率最大,由闭合电路欧姆定律可得,电路中的电流I= A=0.3 A,则滑动变阻器消耗的最大功率P=I2R=0.9 W,D正确.答案 D6.如图所示为一种“重力灯”,让重物缓慢下落,拉动绳子,从而带动发电机转动,使小灯泡发光.某“重力灯”中的重物为18 kg,它在30 min内缓慢下落了2 m,使规格为“1.5 V0.12 W”的小灯泡正常发光.不计绳子重力,则以下说法正确的是()A.绳子拉力对重物做正功B.重物重力做功的功率为0.12 WC.30 min内产生的电能为360 JD.重物重力势能转化为灯泡电能的效率为60
7、%解析 绳子对重物的拉力方向竖直向上,重物竖直向下运动,故绳子拉力对重物做负功,故A错误;重物重力做功的功率为P= W=0.2 W,故B错误;30 min内产生的电能为W电=P灯泡t=0.123060 J=216 J,故C错误;重物重力势能转化为灯泡电能的效率为=60%,故D正确.答案 D7.一电动自行车动力电源上的铭牌标有“36 V10 Ah”字样.假设工作时电源(不计内阻)的输入电压恒为36 V,额定输出功率为180 W.电动机发热造成能量损耗(其他损耗不计)使得电动自行车的效率为80%,则下列说法正确的是()A.额定工作电流为10 AB.动力电源充满电后总电荷量为3.6103 CC.电动
8、自行车电动机的内阻为7.2 D.电动自行车保持额定功率行驶的最长时间是2 h解析 I= A=5 A,所以额定工作电流为5 A,故A错误;由动力电源上的铭牌可知,q=It=103.6103 C=3.6104 C,故B错误;由题意可知,额定输出功率180 W,发热功率为Pr=-P额=45 W,额定工作电流为5 A,由公式Pr=I2r,解得r=1.8 ,故C错误;根据电池容量Q=10 Ah,电流为5 A,则可得t=2 h,故D正确.答案 D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,有多个选项符合题目要求,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.(
9、2020江苏卷)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.电源的总功率变大解析 开关S闭合,电路中总电阻减小,总电流变大,选项C错误;电源的内电压U内=Ir变大,外电压U=E-U内变小,选项B正确;车灯的电流IL=变小,选项A正确;电源的总功率P总=EI变大,选项D正确.答案 ABD9.某电动单车采用“充电宝+单车的方式”,其电池与普通充电宝类似,电池容量只有20 000 mAh,输入、输出电压均为10 V,输入电流为8 A,输出电流为15 A,可以支持驱动人和单车行驶
10、10 km左右.已知人在路上骑电动单车时所受阻力约为20 N,则()A.该单车电池最多储存的电能为7.2104 JB.该单车电池充电时,从无电充至满电大约需要时间2.5 hC.该单车电池电能的有效利用率约为27.8%D.人采用“电动+人力”方式骑行时,最大行车速度为7.5 m/s解析 此电动单车电池最多存储的电能为W电=UIt=Uq=10 V20 000 mAh=10 V203 600 C=7.2105 J,故A错误;此电动单车充电时间t= h=2.5 h,故B正确;此电动单车行驶的过程中受到的阻力为20 N,则消耗的电能W=fs=2010103 J=2.0105 J,电动单车电池电能的有效利
11、用率约为=100%=100%=27.8%,故C正确;由题知,单车输出电压为10 V,输出电流为15 A,则人在路上骑单车时,只靠电动时,P=UI=1015 W=150 W,又知P=Fv,速度最大时F=f,解得最大速度vm=7.5 m/s,如果存在人力,则速度大于7.5 m/s,故D错误.答案 BC10.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中,如图中的a、b、c所示.则判断正确的是()A.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点,这三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PCB.b、c线的交点与a、b线的交点的横坐标之比
12、一定为12,纵坐标之比一定为14(非原点)C.电源的最大输出功率Pm=9 WD.电源的电动势E=9 V,内电阻r=3 解析 在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点,因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源发热功率Pr的和,所以这三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PC,故A正确.当内电阻和外电阻相等时,电源输出的功率最大,此时即为b、c线的交点N,表示电源的输出功率PR和电源内部的发热功率Pr相等;a、b相交时只有电源的内电阻,所以此时电流的大小为,功率的大小为,所以横坐标之比为12,纵坐标之比为14,故B正确.图线c表示电源的输出功率与电流的关系图像,可得最大输出功率小
13、于3 W,故C错误.当I=3 A时,外电路短路,知电源的电动势E=3 V,内电阻r=1 ,故D错误.答案 AB三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(7分)水库上建筑一条拦河坝,利用水库水位与拦河坝下游水位之间的落差,使水轮机转动,可以带动发电机发电.若水的重力势能有60%转化为电能,已知每分钟5 000 t的水流量可以使发电机得到的发电功率为4.9107 W.则水的落差是m;已知水的比热容C=4.2103 J/(kg),若水的重力热能全部转化为内能,则能使同质量的水升高 .解析 由P=,得h= m=100 m若重力势能全部转化为内能,则mgh=cmt,t= =0.23 .答案 100
14、m0.2312.(9分)如图所示,在光滑的水平面上,有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动,将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端,小铁块与长木块间的动摩擦因数为.当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止,此时长木块对地的位移为l,在这个过程中:小铁块增加的动能为;长木块减少的动能为;系统机械能的减少量为;系统产生的热量为.解析 根据动能定理得mg(l-L)=Ek,即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功.摩擦力对长木块做负功,根据功能关系得=-mgl,即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功mgl.系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功E=mgL
15、.m、M间相对滑动的位移为L,根据能量守恒定律,有Q=mgL,即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量,也等于系统减少的机械能.答案 mg(l-L)mglmgLmgL13.(10分)电动玩具汽车的直流电动机电阻一定,当加上0.3 V的电压时,通过的电流为0.3 A,此时电动机没有转动.当加上3 V的电压时,电流为1 A,这时电动机正常工作.求:(1)电动机的电阻大小;(2)电动机正常工作时消耗的电功率;(3)电动机正常工作时的机械功率.解析 (1)当电动机没有转动时电动机的电阻为R= =1 .(2)电动机正常工作时消耗的电功率为P=UI=31 W=3 W.(3)电动机正常工作时的机械功率为P=
16、P-I2R=3 W-121 W=2 W.答案 (1)1 (2)3 W(3)2 W14.(12分)图中电源电动势E=12 V,内阻r=0.5 .将一盏额定电压为8 V、额定功率为16 W 的灯泡与一台线圈电阻R=0.5 的直流电动机并联后和电源相连,灯泡刚好正常发光,通电100 min.问:(1)电源输出的能量是多少?(2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少?(3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少?解析 (1)灯泡两端电压等于电源两端电压,且U=E-Ir得总电流I=8 A电源输出的能量E电=IUt=8810060 J=3.84105 J.(2)通过灯泡的电流I1=2 A电流对灯泡所做的功W1=
17、Pt=1610060 J=9.6104 J通过电动机的电流I2=I-I1=6 A电流对电动机所做的功W2=I2U2t=6810060 J=2.88105 J.(3)灯丝产生的热量Q1=W1=9.6104 J电动机线圈产生的热量Q2=Rt=620.56 000 J=1.08105 J.答案 (1)3.84105 J(2)9.6104 J2.88105 J(3)9.6104 J1.08105 J15.(16分)如图所示,已知路端电压U=18 V,电容器C1=6 F、C2=3 F,电阻R1=6 、R2=3 .当开关S断开时,A、B两点间的电压UAB等于多少?当S闭合时,电容器C1的电荷量改变了多少?
18、当S闭合时,R1的热功率为多少?解析 在电路中电容器C1、C2相当于断路.当S断开时,电路中无电流,B、C等电势,A、D等电势,因此UAB=U=18 V.当S断开时,UAC=18 V,电容器C1带电荷量为Q1=C1UAC=610-618 C=1.0810-4 C当S闭合时,R1和R2串联,电容器C1与R1并联,电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压,由串联电路的电压分配关系得UAC=U=18 V=12 V此时电容器C1的带电荷量为Q=C1UAC=610-612 C=7.210-5 C电容器C1带电荷量的变化量为Q=Q-Q1=-3.610-5 C负号表示减少,即C1的带电荷量减少了3.610-5 C.R1的热功率为P热=R1=24 W.答案 18 V减少了3.610-5 C24 W