人教版物理必修三————
阶段质量检测(四) 电能 能量守恒定律
(本试卷满分:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列有关电压与电动势的说法中正确的是 ( )
A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电压与电动势是同一物理量的不同叫法
B.电动势是电源两极间的电压
C.电动势公式E=中的W与电压公式U=中的W是一样的,都是电场力做的功
D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱的物理量
2.关于能源的开发和应用,下列说法中正确的是 ( )
A.能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程
B.化石能源的能量归根结底来自太阳能,因此化石能源永远不会枯竭
C.在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大,既变废为宝、减少污染,又大量节约能源
D.随着科学技术的发展,煤炭资源将取之不尽、用之不竭
3.一种新型节能路灯如图所示,它“头顶”小风扇,“肩扛”太阳能电池板。关于节能路灯的设计解释合理的是 ( )
A.小风扇是用来给太阳能电池板散热的
B.小风扇是小型电动机,将电能转化为风能
C.太阳能电池板将太阳能转化为电能
D.蓄电池在夜晚放电时,将电能转化为化学能
4.电动汽车一般有两种充电模式:慢充和快充,两种充电模式下电池充满电之后存储的电能都是一样的。假设快充和慢充模式下,给汽车充电的电源电压都是220 V。某型号电动汽车采用快充模式0.5小时电池可从30%充到80%,采用慢充模式4.9小时电池可从30%充到100%。若充电过程中各种发热损失不计,则快充模式与慢充模式充电过程中平均电流大小之比为 ( )
A.9∶1 B.7∶1
C.5∶1 D.3∶1
5.如图甲所示的U-I图像为某电源的路端电压与电流的关系图线。将此电源与一个线圈电阻为0.4 Ω 的电动机和一个“4 V,2 W”的灯泡串联接入电路,如图乙所示。电动机正常工作,灯泡也正常发光。下列说法正确的是 ( )
A.电源电动势为9 V,内阻为2.25 Ω
B.电路中的电流为1 A
C.电动机的工作效率约为96%
D.电源效率约为80%
6.最近两年洗地机这一新家电逐渐流行,便利了人们的生活。现有某品牌洗地机如图所示,其工作参数如表,其工作模式有强效、节能两种。强效模式下,该洗地机以额定功率工作;节能模式下,以额定功率的一半工作。两种模式下,其工作电压均相同,其续航时间是按照节能模式工作计算得到的。则下列说法正确的是 ( )
额定功率 220 W 电池容量 4 000 mA·h
续航时间 40 min 清水箱容量 800 mL
外形尺寸 260*262* 1 115 mm 污水箱 容量 720 mL
A.该洗地机在节能模式下的工作电流为6 A
B.该洗地机在节能模式下的工作电流为0.1 A
C.该洗地机内阻约为3 Ω
D.强效模式下,该洗地机的工作电压约为36 V
7.如图,A、B两灯电阻相同,当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,下列说法中正确的是 ( )
A.电灯A、B亮度不变
B.电源输出功率一定变大
C.通过电源的电流一定增大
D.电阻R中的电流一定减小
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题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.太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一。关于太阳能的利用,下列说法正确的是 ( )
A.图甲中,绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B.图乙中,太阳能热水器通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能
C.图丙中,太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D.图丁中,首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
9.如图是电池盒、开关模块、灯泡模块及导线组成的电路,A、B、C、D、E、F是接线柱编号。当闭合开关时,发现灯泡不发光。现用多用电表检测电路故障,下列说法正确的是 ( )
A.开关断开,多用电表选电阻挡,两表笔分别接C、D,可判断除开关以外的电路是否短路
B.开关断开,多用电表选电阻挡,两表笔分别接D、F,指针不动,则可能是灯泡模块断路
C.开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接A、F,指针不动,则电池盒一定断路
D.开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接E、F,指针偏转,则B、F间导线一定未断路
10.如图,电源电动势E=6 V、内阻r=1 Ω,电阻R1=2 Ω、R2=3 Ω、R3=7.5 Ω,电容器电容C=6 μF,开关S原来断开,现在闭合开关S直到电路稳定,则 ( )
A.S闭合且电路稳定时,电容器b极板带正电
B.S断开且电路稳定时,电容器两端的电压为3 V
C.从S断开到闭合开关S且电路稳定后,流过电流表的电量为7.2×10-6 C
D.从S断开到闭合开关S且电路稳定后,流过电流表的电量为2.88×10-5 C
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(7分)如图1所示为某多用电表中电阻表的内部电路图。图1中电源的电动势为E=3 V、内阻为r=1.5 Ω,灵敏电流计的内阻为Rg=900 Ω、满偏电流为Ig=2 mA。图2为该多用电表的表盘,电阻表刻度盘的中值刻度为“15”。不计导线的电阻,请回答下列问题:
(1)在正确操作的情况下,图1中b表笔应为 表笔(填“红”或“黑”)。
(2)图1中经表笔短接进行欧姆调零。调零完毕时,滑动变阻器接入电路的电阻值为 Ω,之后进行测量电阻,发现指针位于20与30正中间,则测量值 (填“大于”“等于”或“小于”)2 500 Ω。
12.(9分)物理学习小组通过实验测量一节干电池的电动势和内阻。
(1)同学们按照如图1所示的电路进行实验,发现无论如何调节滑动变阻器的阻值,电压表的示数变化很小(不为零),于是在电路中接入一个定值电阻R0(阻值为1 Ω),之后电压表示数变化正常,R0的作用是 (填正确答案标号)。
A.增大电流表的量程
B.增大电压表的量程
C.增大滑动变阻器的阻值范围
D.增大电池的等效内阻
(2)小明同学通过查阅说明书,得知电流表的内阻rA=0.8 Ω,于是又对接入R0后的电路进行了改进,请在图2方框中画出改进后的电路图(仍包含R0)。
(3)根据改进后的实验方案,测得多组电压U、电流I,作出U-I图像如图3所示,由图线可得电池的电动势E= V,内阻r= Ω。
(4)根据改进后的实验方案完成实验,电池内阻的测量值 真实值(填“大于”“等于”或“小于”)。
13.(10分)如图所示电路中,电源内阻r=5 Ω,R1=R2=30 Ω,电压表的读数为30 V,不计电压表内阻对电路的影响 。试求:
(1)电源电动势;
(2)电阻R1消耗的功率。
14.(13分)如图所示是小明家的电饭锅电路原理图,该电饭锅有高温和保温两挡,由开关S进行调节。已知R0与R为电热丝,现将电饭锅接在220 V的电源上,使用高温挡工作时,电饭锅功率为1 000 W;使用保温挡工作时,电饭锅功率为440 W。水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)。根据相关知识,回答下列问题:
(1)饭煮熟后,开关S将 (选填“闭合”或“断开”)。
(2)电热丝R的阻值为多少
(3)用此电饭锅高温挡将质量为1 kg、温度为25 ℃ 的水加热,使锅中水温升高60 ℃,需用时5 min,求此加热过程中电饭锅的加热效率。
15.(15分)小明同学在玩一个会发光的电动玩具汽车时,发现了一个现象:启动电源,电动机正常工作,车轮正常转动,当不小心卡住车轮时,车灯会变暗。玩具汽车的简化电路如图所示,电源电动势E=10 V、内阻r=2 Ω,车轮电动机的额定电压UM=6 V、额定功率PM=6 W、线圈电阻RM=1 Ω。则:
(1)玩具汽车正常工作时,通过灯泡的电流;
(2)玩具汽车被卡住后,通过灯泡的电流;
(3)玩具汽车卡住前后,灯泡消耗功率的减少量。
（解析）阶段质量检测(四)
1.选D 电压与电动势是两个不同的概念;电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量;电动势定义式中的W是指非静电力做功,而电压公式中的W是静电力做功;电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。故选D。
2.选C 能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程,各种转化形式均可为人类服务,A错误;化石能源的能量虽然来自太阳能,但要经过数亿年的地质演变才能形成,且储量有限,为不可再生能源,B错误;在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大,C正确;无论技术先进与否,煤炭资源不可能取之不尽、用之不竭,D错误。
3.选C “头顶”的小风扇可以把风能转化为电能,这样只要有风,这种路灯就可以发电,填补了阴天和晚上不能发电的空白,可用于路灯晚上照明使用,故A、B错误;“肩扛”的太阳能电池板可以把太阳能转化为电能,故C正确;蓄电池在夜晚放电时,将化学能转化为电能,故D错误。
4.选B 设快充模式充电过程中平均电流大小为I1,则有UI1t1=(80%-30%)E满=0.5E满,设慢充模式充电过程中平均电流大小为I2,则有UI2t2=(100%-30%)E满=0.7E满,联立可得===,故选B。
5.选C 根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir,结合图像可知E=9 V,r== Ω=1 Ω,故A错误;灯泡正常发光,则有I==0.5 A,故B错误;电动机的电压为UM=E-UL-Ir=4.5 V,电动机的功率为PM=UMI=2.25 W,热功率为P热=I2rM=0.1 W,电动机的工作效率为η=×100%≈96%,故C正确;电源的效率为η'=×100%≈94.4%,故D错误。
6.选A 该洗地机在节能模式下的工作电流为I= A=6 A,故A正确,B错误;根据题中条件,无法得出该洗地机内阻,故C错误;两种模式下,其工作电压均相同,根据P0=UI,该洗地机的工作电压U== V= V,故D错误。
7.选D 当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,则电路总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流I变小,路端电压U变大;由于电灯A两端电压为路端电压,所以流过电灯A的电流IA变大,电灯A变亮;根据I=IA+IR,可知电阻R中的电流一定减小,则电阻R两端电压减小,根据U=UR+UB,可知电灯B两端电压变大,则电灯B变亮,故A、C错误,D正确;当电路外电阻等于内阻时,电源输出功率最大,但不清楚外电阻与内阻的关系,所以无法判断电源输出功率的变化情况,故B错误。
8.选AB 绿色植物进行光合作用时,将太阳能转化为化学能,故A正确;太阳能热水器中水吸收热量,内能增大,通过热传递的方式将太阳能转化为水的内能,故B正确;太阳能交通信号灯是利用光电转换装置,将太阳能转化为电能,再将电能转化为信号灯的光能,故C错误;首架环球航行的太阳能飞机是利用光电转换装置,将太阳能转化为电能,再将电能转化为飞机的机械能,故D错误。
9.选BD 不可直接使用多用电表的电阻挡测试含有电源的电路,容易对多用电表造成损坏,A错误;开关断开,多用电表选电阻挡,两表笔分别接D、F,指针不动,则可能是灯泡模块断路,B正确;开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接A、F,指针不动,电池盒和导线BF都有可能断路,C错误;开关闭合,多用电表选直流电压2.5 V挡,两表笔分别接E、F,指针偏转,则BF、AC、DE导线均未断路,D正确。
10.选ABD S闭合且电路稳定后,R1与R2串联后再与R3并联,电容器C两端电压等于R1两端电压,b极板的电势比a极板的电势高,所以此时电容器b极板带正电,故A正确;S断开,电容器C相当于断路,R3中无电流,电容器两端电压等于R2两端电压,由于a极板的电势比b极板的电势高,所以此时电容器a极板带正电,电容器两端的电压为U=R2=×3 V=3 V,故B正确;S闭合且电路稳定时,外电路的总电阻R外==3 Ω,电容器两端的电压为U1=×=1.8 V,流过电流表的电量Q=C(U+U1)=6×10-6×(3+1.8)C=2.88×10-5 C,故D正确,C错误。
11.解析:(1)在电阻表的使用过程中,应让电流从红表笔流入、黑表笔流出,黑表笔接内部电源正极,故b表笔应为黑表笔。
(2)当灵敏电流计满偏时干路电流为Ig=2 mA,此时电阻表的内阻为R内== Ω=1 500 Ω,滑动变阻器接入电路的电阻为R=R内-r-Rg=598.5 Ω。由于刻度盘为“左密右疏”,指针位于20与30正中间,则测量值小于2 500 Ω。
答案:(1)黑 (2)598.5 小于
12.解析:(1)根据闭合电路欧姆定律可得E=U+Ir,变形可得U=-Ir+E,电压表示数的变化范围比较小,出现该现象的主要原因是电池的内阻较小,在电路中接入一个定值电阻R0,之后电压表示数变化正常,则R0的作用是增大电池的等效内阻,故选D。
(2)电流表的内阻已知,为准确求出电池的电动势和内阻,电流表应相对于电源内接,改进后的电路图如图所示。
(3)根据闭合电路欧姆定律可得E=U+I(rA+r+R0),变形可得U=-(rA+r+R0)I+E,图像的纵截距等于电池的电动势,则E=1.5 V,图像的斜率的绝对值为|k|=rA+r+R0= Ω=2 Ω,解得r=0.2 Ω。
(4)处理实验数据时,已考虑了电表内阻,根据改进后的实验方案完成实验,电池内阻的测量值等于真实值。
答案:(1)D (2)见解析图 (3)1.5 0.2 (4)等于
13.解析:(1)外电路的总电阻为R== Ω=15 Ω
根据闭合电路的欧姆定律得
通过电源的电流I=,又I=
解得E=40 V。
(2)电阻R1消耗的功率为P== W=30 W。
答案:(1)40 V (2)30 W
14.解析:(1)由P=可知,电路中电阻越大时,功率越小。因此闭合S时,R被短路,只有R0工作,电路中的电阻小,功率大,电饭锅处于高温挡;断开S时,R0和R串联,电路中电阻大,功率小,电饭锅处于保温挡,饭煮熟后只需要保温挡保温,因此开关S将断开。
(2)R0的阻值为R0===48.4 Ω
R和R0的总电阻为R总===110 Ω
由串联电路电阻规律可知
R=R总-R0=110 Ω-48.4 Ω=61.6 Ω。
(3)水吸收的热量为Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×60 ℃=2.52×105 J
电饭锅消耗的电能为W=P高t=1 000 W×(5×60) s=3×105 J
电饭锅的加热效率为η=×100%=×100%=84%。
答案:(1)断开 (2)61.6 Ω (3)84%
15.解析:(1)玩具汽车正常工作时,电源内阻分得的电压为Ur=E-UM=10 V-6 V=4 V
通过电源的电流为I== A=2 A
玩具汽车正常工作时,通过电动机的电流为IM== A=1 A
所以通过灯泡的电流为IL=I-IM=2 A-1 A=1 A。
(2)灯泡的电阻为R== Ω=6 Ω
玩具汽车被卡住后,电动机可视为纯电阻,灯泡与电动机并联的总电阻为R外== Ω
电路中的总电流为I'==3.5 A
所以通过灯泡的电流为
IL'== A=0.5 A。
(3)玩具汽车卡住前,灯泡消耗的功率为
PL=R=6 W
玩具汽车卡住后,灯泡消耗的功率为
PL'=IL'2R=1.5 W
所以灯泡消耗功率的减少量为
ΔP=PL-PL'=4.5 W。
答案:(1)1 A (2)0.5 A (3)4.5 W
