第十八章 电能从哪里来 单元测试
一、单选题
1．近年来国家对边远农村陈旧老化的电网进行改造，以减少远距离输电的电能损耗而降低电费价格，减轻农民负担．可采取的措施是
A．提高输送功率 B．提高输电电压
C．增大输电电流 D．减小输电线的截面积
2．数码录音笔是数字录音器的一种，造型如笔型，携带方便．在录音时，声音使话筒中产生随声音而变化的音频电流，音频电流经放大电路放大后，转变为模拟信号，再通过对模拟信号的采样、编码将模拟信号通过数模转换器转换为数字信号，并进行一定的压缩后进行存储，如选项图中能反映声音录入原理的是（ ）
A． B．
C． D．
3．很多同学都喜欢滑轮滑，如图所示是小张穿着的一款发光轮滑鞋，轮上有磁环、金属线圈和发光二极管等元件。穿轮滑鞋滑行时，金属线圈相对磁环转动使发光二极管发光。下列图中能够反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
4．物理学家在科学发展的历程中，做出了杰出的贡献 下列叙述符合历史事实的是（ ）
A．沈括最早发现了“磁偏角” B．牛顿最早总结了杠杆平衡条件
C．欧姆首先发现了电磁感应现象 D．法拉第首先发现了电流的磁效应
5．在图所示的实验装置中，用来研究电动机工作原理的装置是（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体ab，放在U形磁铁中央，ab两端连接着导线，若要探究发电机的工作原理，虚线方框中接入的实验器材是（ ）
A．电源 B．电流表 C．定值电阻 D．滑动变阻器
7．下列装置中主要是利用电流的热效应工作的是
A．电饭锅 B．电动机 C．发电机 D．电风扇
8．下列科学家中，对牛顿第一定律的建立做出巨大贡献的是（ ）
A．焦耳 B．伽利略 C．托里拆利 D．法拉第
二、多选题
9．关于如图所示的四个电磁实验，下列说法中正确的是（ ）
A．图甲：带电体接触验电器的金属球时箔片会张开，是因为异种电荷相互排斥
B．图乙：闭合开关瞬时，小磁针发生了偏转，表明通电导线周围存在磁场
C．图丙：闭合开关，改变滑动变阻器接入电路的阻值，电磁铁的磁性强弱会改变
D．图丁：闭合开关，导体ab在磁场中竖直向上运动，ab中会产生感应电流
10．华为最新推出的5G手机可以采用无线充电、无线反向充电，应用的原理是电磁感应，如图所示，是某同学探究电磁感应的实验装置，下列说法正确的是（ ）
A．当导体棒AB左右运动时，会产生感应电流
B．当导体棒AB上下移动时，会产生感应电流
C．利用此原理，可以制作发电机
D．当导体棒AB切割磁感线的速度增加，感应电流的大小不变
三、填空题
11．小露用富川脐橙、铜片和锌片制作水果电池，把铜片和锌片插入脐橙前，最好进行 ，制成后如图所示，其中铜片是 极。
12．某同学设计如图的实验装置，用以探究电和磁的关系，闭合开关后，将导体ab快速水平向右移动，灵敏电流计发生偏转，cd导体随之运动起来，其中甲装置原理是 ，乙装置原理是 ，若甲装置中ab导线向左移动，其他条件不变，则乙装置中cd导线运动方向与原来方向 （选填“相同”或“相反”）．
13．某同学用如图所示的装置研究电磁感应现象。
（1）实验中通过观察 来判断电路中是否有感应电流产生；
（2）将导体ab放入蹄形磁体中，闭合开关，让导体ab在蹄形磁体中左右运动，电流计指针 偏转，若让导体ab在蹄形磁体中竖直上下运动，电流计指针 偏转；（均选填“会”或“不会”）
（3）若将此装置中灵敏电流计换成 ，可进一步探究电动机的工作原理。
14．蓄电池在充电时将 能转化为 能，从电路的组成看此时蓄电池是 。
15．如图所示，两个水果组成的电池可以使发光二极管发光，金属片B是水果电池的 （填“正极”或“负极”）；将发光二极管正、负极接线对调后，发光二极管不发光，原因是二极管具有 ，二极管主要由 材料构成，此时水果电池的正、负极之间 （选填“有”或“没有”）电压。
四、实验题
16．小惠继续了解混合动力汽车的电池与电机。
混合动力汽车
我国自行生产的某品牌混合动力汽车已经上市，小惠家打算换辆混合动力汽车，于是，小惠在网上了解了混合动力汽车的一些情况。
混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给磷酸铁锂蓄电池充电。混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电。某种型号的混合动力汽车，所用的蓄电池组和电机的部分参数如表所示，当储存的电能降到最大值的20%时，必须停止对外供电。汽车行驶过程中受到阻力来自两部分，一是路面对汽车的摩擦阻力，这个阻力约为车重的0.06倍；二是空气对行驶汽车的阻力，这个阻力与速度的平方成正比。将这种汽车放在风洞静止测试时，风速45km/h时，汽车所受的总阻力为850N。
输出电压/V 最大功率/kW 最大容量/kW·h 总质量/kg
500 100 1000 1000
（1）电池组对外供电时，把 能转化为电能，电池组输出最大电流为 A，用最大功率供电时，可供电 h；
（2）电机充当发电机时，它是利用下面哪个实验的原理发电的 ；
A．B．
C．D．
（3）小惠思考，电机当电动机驱动汽车时，可以驱动汽车前进，如果倒车是不是可以使电动机反转就行了？因为小惠在物理课里学到磁场方向不变时，只要改变 方向，就可以改变通电导体受力的方向。如果要增大车速，可以增大通过电动机的 大小，增大电动机的转速来实现。
17．在“探究产生感应电流的条件”的实验中，实验电路如图所示，在磁场中悬挂一根导体AB，把它的两端跟灵敏电流计连接起来，组成闭合回路。
（1）实验中，用 提供磁场，用 显示电路中有无电流；
（2）下列操作，电路中能产生电流的是 （填序号）；
①蹄形磁体和导体AB都静止
②蹄形磁体静止，导体AB上、下运动
③导体AB静止，蹄形磁体左、右运动
（3）小明同学进行该实验时，在使导体AB运动的过程中，发现灵敏电流计指针偏转的角度比其他同学实验中指针偏转的角度小，即产生的感应电流较小。依据这一现象，请你猜想产生的感应电流较小的可能原因是 （写出一条即可）。除了可以更换磁性更强的磁体，还可以通过 来增大感应电流；
（4）将上述实验装置中的灵敏电流计换成适当的电源，在导体AB静止的情况下，闭合开关后可观察到的现象是 ；
（5）利用电磁感应原理工作的装置有 （填“电铃”“扬声器”“电磁起重机”或“动圈式话筒”）。
五、综合题
18．如图是节能型手摇节能手电筒.据广告称:这种电筒无需更换电池,减少了废弃电池造成的环境污染和能源的浪费. 摇动手电筒 1min.可以获得 30min 左右的优质照明.它是利用了 原理,将 转化为 .若小灯泡的功率为 3W，则摇动 10min 可以获得的电能是 J，使用这种手电筒的优点是
19．小明家新买了了一辆电动汽车，他对电动汽车的相关知识产生了兴趣，通过上网查阅资料和自己设计实验进行了一系列研究性学习。
充电电压 （V） 充电电流 （A） 充电时长 （min） 充电度数 （kW·h） 充电费用（元）
400 45 24.0 28.80
（1）如表是小明记录的某次充电时充电桩显示屏的即时信息显示表；请通过表中所给信息计算，充电电流为 A；
（2）在厂家的宣传资料中，该款电动车在滑行时会带动电机“逆向发电”，将电能储存在电池内，下列说法中正确的是 ；
A．电机“逆向发电”的过程是将电能转化为机械能的过程
B．“逆向发电”的工作原理是电磁感应
C．“逆向发电”产生的电能全部储存到电池中
D．“逆向发电”是厂家过度宣传，电机只是用电器不可能用于发电
（3）小明进一步查阅资料发现，电动汽车一般采用电磁继电器控制电动机M的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，简易电路如图1；A与B接触时M通电，请用笔画线完成图1电路的连接；
（4）小明观察发现，该车有车速提醒功能；通过思考小明设计了如图2甲的车速提醒电路，R为定值电阻，Rv的阻值随车速的变化而改变；当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快，需要减速；图2乙是Rv的阻值与车速关系的图象；图2丙是车速从0加速到100km/h过程中，Rv消耗的电功率随电流变化的图象；当压表的示数为9V时，此时车的速度是 km/h。
六、计算题
20．标有“220V 100W”字样的用电器，正常工作5小时，求需用电多少度？
21．（5分）如图所示，当只闭合开关S1时，电流表的示数为1A；开关S1、S2同时闭合时，电流表的示数为1.5A．已知电阻R1=12Ω，求
(1)电源的电压；
(2)通过电阻R2的电流；
(3)通电1min电阻R2上消耗的电能．
参考答案：
1．B
【详解】在输电电压一定时，提高输送功率，会使输送电流增大，根据P损=I2R得知损失的功率较大．故A错误；当提高输电电压时，输送功率不变，可减小输送电流，根据P损=I2R得知损失的功率较小，故B正确；当增大输电电流时，根据P损=I2R得知损失的功率更大，故C错误；当减小输电导线的横截面积时，会增大电阻，根据P损=I2R得知损失的功率较大，故D错误；应选B．
2．A
【详解】根据题目可知：录音笔的原理和发电机的原理是相同的；
A．当ab切割磁感线时，会产生电流，是发电机的原理，故A符合题意；
B．是奥斯特实验，证明了通电导体周围存在磁场；故B不符合题意；
C．是验证电流的磁效应和线圈的匝数关系的实验，故C不符合题意；
D．是通电导体在磁场中受力的作用的实验，同时是电动机的制作原理；故D不符合题意。
故选A。
3．C
【详解】穿轮滑鞋滑行时，金属线圈相对磁环转动使发光二极管发光，这种现象是电磁感应现象，而A图是奥斯特实验，原理是电流的磁效应，B图原理是磁场对通电导体有力的作用，C图反映的是导体在磁场中切割磁感线产生感应电流，即电磁感应，D图是电磁铁，原理也是电流的磁效应。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
4．A
【详解】A．我国宋代科学家沈括最早发现了“磁偏角”，故A项符合题意；
B．阿基米德最早总结了杠杆的平衡条件，而牛顿的贡献主要是万有引力定律，故B项不符合题意；
C．电磁感应是由法拉第最早发现的，而欧姆发现了欧姆定律，反映导体的电流与电压、电阻的关系，故C项不符合题意；
D．法拉第发现的电磁感应现象，电流的磁效应是奥斯特发现的，故D项不符合题。
故选A。
5．D
【详解】A、装置中没有电源，开关闭合，金属棒左右切割磁感线运动，此时电路中就会产生电流，是电磁感应实验装置，不是电动机的工作原理，故A不符合题意．
B、此图是奥斯特实验装置图，奥斯特实验说明通电导线周围有磁场，不是电动机的工作原理，故B不符合题意．
C、图中两螺线管串联，电流相同，匝数不同，研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，不是电动机的工作原理，故C不符合题意．
D、装置中有电源，让通电导体放在磁场中，它会受到力的作用，这是用来研究磁场对电流的作用，即通电导体在磁场中受力的实验，是电动机的原理图，故D符合题意．
故选D．
【点睛】注意分清楚研究电磁感应和磁场对通电导线作用力的两个实验，两个实验从图看很相似，容易混淆，区分的方法是，有电源的是研究磁场对通电导线作用力的实验，有灵敏电流计的是研究电磁感应的实验．
6．B
【详解】由图知道，电路中无电源，闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，所以，在虚线框中应接入电流表，判断是否产生感应电流，即探究电磁感应现象，故B符合题意。
故选B。
7．A
【详解】A、电饭锅工作时，把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故A正确；
B、电动机工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B错误；
C、发电机工作时，主要把机械能转化为电能，不是利用电流热效应工作的，故C错误；
D、电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故D错误．
故选A．
8．B
【详解】A．根据所学知识，焦耳总结发现了焦耳定律，故A不符合题意；
B．伽利略的理想斜面实验为牛顿第一定律的得出奠定了重要基础，所以对“牛顿第一定律”的建立做出巨大贡献，故B符合题意；
C．托里拆利实验能够测出大气压的值，在大气压的测量上作出了贡献，故C不符合题意；
D．法拉第发现了电磁感应现象，没有对“牛顿第一定律”的建立做出贡献，故D不符合题意。
故选B。
9．BC
【详解】A．带电体接触验电器的金属球时箔片会张开，是因为同种电荷相互排斥，故A错误；
B．图乙中闭合开关，小磁针受到磁场的作用发生偏转，表明通电导线的周围存在磁场，故B正确；
C．图丙中闭合开关，改变滑动变阻器接入电路的阻值，电路中的电流大小会改变，因此电磁铁的磁性强弱会改变，故C正确；
D．图丁中闭合开关后，只有导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中才会有感应电流，故D错误。
故选BC。
10．AC
【详解】AB．图中磁铁的磁感线方向是竖直方向的。当导体棒AB左右移动时，导体棒切割磁感线，此时会产生感应电流，当导体棒上下移动时，没有切割磁感线，不会产生感应电流，故A正确，B错误；
C．利用电磁感应磁可以生电的原理，可以制作发电机，故C正确；
D．当导体棒AB切割磁感线的速度增加，感应电流将会变大，故D错误。
故选AC。
11． 打磨 正
【详解】[1]为了让铜片和锌片导电能力更强，因此插入前最好进行打磨，除去表面的氧化物。
[2]由图中可知，水果电池的铜片与电流表的“+”接线柱相连，锌片与“﹣”接线柱相连，电流表正向偏转，说明铜片是正极，锌片是负极。
12． 电磁感应 通电导体在磁场中受力 相反
【详解】根据题意可知：闭合开关，将导体ab水平向右移动，此时闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，故导体中会有感应电流产生，故甲装置的原理是电磁感应；
此时导体ab相当于电源，cd相当于放入磁场中的通电导体，因此cd受力运动，故乙装置的原理是通电导体在磁场中受力；
若甲装置中ab导线向左移动，其他条件不变，则电流方向相反，乙装置中cd导线运动方向也与原来方向相反．
【点睛】电磁感应和磁场对通电导体的作用的主要区别在于，电磁感应为机械能转化为电能，后者是电能转化为机械能，两个过程正好相反．
13． 灵敏电流计的指针偏转 会 不会 电源
【详解】（1）[1]实验中通过观察灵敏电流计的指针偏转来判断电路中是否有感应电流产生，若有电流产生，指针将发生偏转。
（2）[2][3]将导体ab放入蹄形磁体中，闭合开关，让导体ab在蹄形磁体中左右运动，此时导体切割磁感线，电流计指针会偏转，若让导体ab在蹄形磁体中竖直上下运动，此时导体不切割磁感线，电流计指针不会偏转。
（3）[4]若将此装置中灵敏电流计换成电源，此时通电导体在磁场中受到力的作用，可进一步探究电动机的工作原理。
14． 电 化学 用电器
【详解】[1][2]蓄电池在充电时，消耗了电能，变成了电池的化学能，故将电能转化为化学能。
[3]蓄电池在充电时消耗了电能，所以从电路的组成看此时蓄电池是用电器。
15． 负极 单向导电性 半导体 有
【详解】[1]如图所示，金属片A与二极管的正极相连，二极管可发光，表明A为水果电池的正极，则B是水果电池的负极。
[2]发光二极管只允许电流从正接线柱流入，负接线柱流出，如果将发光二极管正、负极接线对调后，发光二极管不发光，原因是二极管具有单向导电性。
[3]二极管主要由硅等材料构成，硅的导电特性介于导体与绝缘体之间，属于半导体材料。
[4]电源是提供电压的装置，水果电池此时相当于电源，二极管不能发光，表明电路处于断路，此时水果电池的正、负极之间仍有电压。
16． 化学 200 8 D 电流 电流
【详解】（1）[1]电池组对外供电时，消耗化学能产生电能，将化学能转化为电能。
[2]电池组输出最大电流为
[3]当储存的电能降到最大值的20%时，必须停止对外供电，电池最大容量是1000kW·h，额定功率是100kW，电池供电时间
（3）[4]A．图中是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，故A不符合题意。
B．图中研究电磁铁磁性与线圈匝数的关系，故B不符合题意。
C．图中有电源和磁体，研究通电导体在磁场中受力的作用，故C不符合题意。
D．图中有电流表、磁体和导体，研究电磁感应现象，发电机根据此原理制成的，故D符合题意。
故选D。
（4）[5]通电导体受力的方向与磁场方向和电流方向有关，场方向不变时，只要改变电流方向，就可以改变通电导体受力的方向。
[6]电动机的转速与电流大小有关，要增大转速，可以增大电流大小。
17． U形磁铁 灵敏电流计 ③ 导体切割磁感线的速度较小 增大导体切割磁感线运动的速度 导体棒会运动 动圈式话筒
【详解】（1）[1][2]由图可知，图中含有U形磁铁、灵敏电流计，U形磁铁的周围存在磁场，所以实验室用U形磁铁提供磁场；通过灵敏电流计的指针的偏转情况判定电路中有无电流。
（2）[3]①蹄形磁体和导体AB都静止，导体没有做切割磁感线的运动，不会产生感应电流，故①不符合题意；
②蹄形磁体静止，导体AB上下运动，导体不切割磁感线，不会产生感应电流，故②不符合题意；
③导体AB静止，蹄形磁体左右运动，导体做切割磁感线的运动，会产生感应电流，故③符合题意。
故选③。
（3）[4][5]产生电流小的原因可能是导体切割磁感线的速度较小、U形磁铁的磁性较弱，除了可以更换磁性更强的磁体，还可以通过增大导体切割磁感线运动的速度来增大感应电流。
（4）[6]将上述实验装置中的灵敏电流计换成适当的电源后，电路中有电流，导体棒中也有电流，而磁场对通电导体有力的作用，所以导体受力后运动状态会改变，导体棒会运动。
（5）[7]扬声器是把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力的原理；电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁，利用电流的磁效应；动圈式话筒是把声信号转变成电信号的，声信号的振动带动线圈在磁场中振动，产生电流，是电磁感应原理。
18． 电磁感应 机械能 电能 54000 快捷方便，不会存电源没电用不了的情况 ，也能保护环境
【详解】手电筒中没有电源，而要使手电筒发光，必须有提供电能的装置，该手电筒通过晃动消耗机械能提供了电能，由此可知，这是利用电磁感应现象制成的一种手电筒．即在摇动过程中，消耗机械能产生电能，故是将机械能转化为电能的过程；因摇动手电筒1min.可以获得30min 左右的优质照明. 则摇动 10min可以获得300min 左右的优质照明.300min=18000s；小灯泡的功率为 3W，则W=pt=3W×18000s=54000J；使用这种手电筒的优点是快捷方便，不会存电源没电用不了的情况 ，也能保护环境
19． 80 B 50
【详解】（1）[1]充电电流
（2）[2]AD．电机“逆向发电”的过程是将机械能转化为电能的过程，电机可用于发电，故AD错误；
B．“逆向发电”的工作原理,是利用机械能驱动旋转的磁场来产生电能，是电磁感应原理，故B正确；
C．“逆向发电”产生的电能部分储存到电池中，故C错误。
故选B。
（3）[3]由图1可知，当开关闭合，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，A与B接触M通电，电路连接如下图所示：
（4）[4]图甲的电路中，R与RV串联，电压表测RV的电压，电流表测通过电路的电流，由图丙可知，电流为I1＝0.2A时，RV的功率为P1＝2.0W；根据P＝UI可得电压表的示数
电流为I2＝0.3A时，RV的功率为P2＝2.7W，此时电压表的示数
串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得电源电压
U＝U1+I1R＝U2+I2R
即
10V+0.2A×R＝9V+0.3A×R
解得R＝10Ω，电源电压
U＝U1+I1R＝10V+0.2A×10Ω＝12V
当电压表的示数为9V时，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流
此时Rv的阻值
由图乙知，速度越小，RV的阻值越小，根据电阻的串联和欧姆定律可知电流越大，故当电流为0.6A时对应的速度为0，根据欧姆定律和电阻的串联，则车速为0时，图乙中图线与纵坐标相交点的电阻值
当车速为100km/h，电流最小为0.2A，由欧姆定律和串联电路的规律，此时RV的阻值
设
RV＝kv+b
将（0km/h，10Ω）、（100km/h，50Ω）代入RV＝kv+b，根据数学知识可得
将RV＝30Ω代入可得
解方程可得v＝50km/h。
20．0.5千瓦时
【详解】试题分析：标有“220V 100W”字样的用电器，正常工作5小时，需用电
W＝Pt＝0.1千瓦×5小时＝0.5千瓦时
考点：电能的计算
21．（1）12V （2）0.5A （3）360J
【详解】（1）U1=I1·R1=1A×12Ω=12V（2）I2=I总-I1=1.5A-1A=0.5A
（3）W2=U2I2t2=12V×0.5A×60S=360J
