高考物理一轮复习：电能与可持续发展

试卷更新日期：2024-09-13 类型：一轮复习

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一、选择题

1. 如图为某一型号电吹风的电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。表格内数据为该电吹风规格。设吹热风状态时电热丝电阻恒定不变，理想变压器原、副线圈的匝数分别记为n₁和n₂。下列说法正确的是（　　）
热风时输入功率
480W
冷风时输入功率
80W
小风扇额定电压
40V
正常工作时小风扇输出功率
64W

A、触片P位于ab时，电吹风属于吹冷风状态 B、电热丝在工作状态时电阻大小为120Ω C、小风扇的内阻为4Ω D、理想变压器原、副线圈的匝数比 $\frac{n_{1}}{n_{2}} = \frac{2}{11}$

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2. 如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（　　）

A、手机电池产生的焦耳热为 $\frac{U^{2}}{r} t$ B、手机的输入功率为UI C、充电宝产生的热功率为I²r D、手机电池储存的化学能为UIt

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3. 为了更好地利用自然资源，某地区利用风力发电为当地生活生产提供电能。如图所示，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成面积为400m²的圆面，该地区的风速约为10m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度约为1.3kg/m³。假如这个风力发电机能将此圆内25%的空气动能转化为电能，则此风力发电机发电的功率约为（　　）

A、6.5×10⁴W B、1.3×10⁵W C、2.6×10⁵W D、1.04×10⁶W

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4. 如图所示，照明电路的电压恒为 $U = 220$ V，并联了20盏电阻 $R = 400$ Ω的电灯（忽略灯泡电阻的变化），两条输电线的电阻均为 $r = 1.0$ Ω。下列说法正确的是（　　）

A、并联的电灯越多流过输电线的电流越小 B、只开10盏灯时，输电线上损失的电压约为5.24V C、20盏灯都打开时，输电线上损失的电功率为20W D、20盏灯都打开时，整个电路消耗的电功率为2200W

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5. 在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场和电容器中的电场如图所示，则此时刻（）

A、电容器正在放电 B、振荡电流正在减小 C、线圈中的磁场最强 D、磁场能正在向电场能转化

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6. 由于4月梅州连日强降雨，蕉岭县长潭水库泄洪闸孔全开泄洪。如图所示，已知泄洪流量为 $240 m^{3} / s$ ，水位落差100m，水的密度为 $1.0 \times 10^{3} kg / m^{3}$ $。$ 泄洪时，水流的重力势能有25%转化为电能，取 $g = 10 m / s^{2}$ ，按照以上数据估算发电站的发电功率是（　　）

A、 $6.0 \times 10^{7} W$ B、 $6.0 \times 10^{8} W$ C、 $2.4 \times 10^{7} W$ D、 $2.4 \times 10^{8} W$

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7. 图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置，装置中金属杠杆的一端接浮标（浮标与杠杆绝缘），另一端的触点 $P$ 接滑动变阻器 $R$ ，油量表由电流表改装而成。当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，下列说法正确的是（　　）

A、电路中电流减小 B、 $R_{1}$ 两端电压减小 C、整个电路消耗的功率增大 D、电源输出功率一定增大

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8. 2022年浙江淳安县供电公司对乡村停车场进行了“光伏+储能+充电桩”一体化改造，车棚铺设了单晶硅光伏组件，铺设总面积为 $1.5 \times 1 0^{4} m^{2}$ ，平均发电功率为 $3 \times 1 0^{6} W$ 。若已知太阳的辐射总功率约为 $4 \times 1 0^{26} W$ ，太阳与地球之间的距离约 $1.5 \times 1 0^{11} m$ ，则下列关于该光伏组件说法正确的是（）

A、单位面积上接收到的太阳辐射功率约为1430W B、工作一天大约可发电 $7.2 \times 1 0^{4} k W \cdot h$ C、光电的转换效率约为 $34.3 %$ D、工作6h发电电能为 $6.48 \times 1 0^{7} J$

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9. 如图所示为我国研发的世界上发电功率最大的海上风力发电机，其叶轮扫风面积为 $5 \times 1 0^{4} m^{2}$ ，若空气的密度约为 $1.29 k g / m^{3}$ ，其风能转化率为30%，在风速为 $12 m / s$ 时，其发电功率约为（　　）

A、 $1.67 \times 1 0^{6} W$ B、 $1.67 \times 1 0^{7} W$ C、 $1.39 \times 1 0^{6} W$ D、 $1.39 \times 1 0^{7} W$

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10. 某校中学生为参加电视台 $《$ 异想天开 $》$ 节目，提出了下列四个设想方案，从理论上讲可行的是（）

A、制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功 B、制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下 C、汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝 D、将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题

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11. 如图所示，一电动机在额定电压 $220 V$ 下正常工作，恰好将一质量为 $109 kg$ 的物体以 $1 m/s$ 的速度向上匀速吊起，电动机线圈的电阻为 $0.4 Ω$ ，不计一切摩擦，g取 $10 m / s^{2}$ ，则此时通过电动机的电流为（　　）

A、5A B、6A C、7A D、9A

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12. 泉州小岞风电场利用风能发电，既保护环境，又可创造很高的经济价值。如图所示，风力发电机的叶片半径为R。某段时间内该区域的风速大小为v，风恰好与叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为 $ρ$ ，风力发电机的发电效率为 $η$ ，下列说法错误的是（　　）

A、单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量为 $ρ π v R^{2}$ B、此风力发电机发电的功率为 $\frac{1}{2} ρ π v^{3} R^{2} η$ C、若仅风速减小为原来的 $\frac{1}{2}$ ，发电的功率将减小为原来的 $\frac{1}{8}$ D、若仅叶片半径增大为原来的2倍，发电的功率将增大为原来的8倍

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二、多项选择题

13. 如图所示，可绕竖直轴自由转动的金属圆盘，半径a $= 0.5$ m，电阻R=0.5 $Ω$ ，位于磁感应强度大小B=0.2T、方向竖直向下的匀强磁场中，在圆盘竖直轴处和边缘处通过电刷接入电路。已知电源的电动势E=3V，内阻 $r = 1 Ω$ ，限流电阻 $R_{0} = 3 Ω$ 。闭合开关圆盘开始旋转，经足够长时间后，电压表的示数为1V。不计一切阻力和电刷大小，则（　　）

A、由上往下看，圆盘顺时针旋转 B、流过圆盘的电流为2A C、圆盘所受的安培力大小为 $0.05$ N D、圆盘受到的安培力的功率为0.375W E、圆盘稳定转动的角速度为15s^-1

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14. 小明设计了台灯的两种调光方案，电路图分别如图甲，乙所示，图中额定电压为6V灯泡的电阻恒定，R为滑动变阻器，理想变压器原、副线圈匝数分别为n₁、n₂。原线圈两端接电压为220V的交流电，滑片P可调节灯泡L的亮度，P在R最左端时，甲、乙图中灯泡L均在额定功率下工作，则（）

A、n₁：n₂ = 110：3 B、当P滑到R中点时，图甲中L功率比图乙中的小 C、当P滑到R最左端时，图甲所示电路比图乙更节能 D、图甲中L两端电压的可调范围比图乙中的大

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15. 质量为 $M$ 、长度为 $L$ 的小车静止在光滑的水平面上，质量为 $m$ 的小物块放在小车的最左端。现用一水平力 $F$ 作用在小物块上，小物块与小车之间的摩擦力为 $f$ ，经过一段时间小车运动的位移为 $x$ ，小物块刚好滑到小车的右端，则下列说法中正确的是（　　）

A、此时物块的动能为 $F (x + L)$ B、此时小车的动能为 $f x$ C、这一过程中，物块和小车增加的机械能为 $F x - f L$ D、这一过程中，系统因摩擦而损失的机械能为 $f L$

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16. 如图所示，边长为l的正三角形线圈，线圈匝数为n ，以角速度 $ω$ 绕ab匀速转动，ab的左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。M为导电环，负载电阻为R ，其他电阻不计，在线圈转动一周过程中（　　）

A、图示时刻（线圈平面与磁场方向垂直）线圈磁通量变化率为0 B、该过程能产生完整的正弦式交变电流 C、R上产生的热量为 $\frac{3 π ω n^{2} B^{2} l^{4}}{32 R}$ D、线圈的磁通量变化量为0，但通过R的电荷量不为0

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17. 如图，一足够长的倾斜传送带以恒定的速率逆时针转动，某时刻在传送带上适当的位置放上具有一定初速度的小物块，速度方向沿传送带斜向下。已知物块初速度大于传送带的速度，传送带足够长，传送带与物块间的动摩擦因数 $μ > \tan θ$ ，则物块下滑过程中其速度 $v$ 、皮带与传送带间因摩擦产生的热量 $Q$ 、动能 $E_{k}$ 、机械能 $E$ 与物块位移 $x$ 之间的关系图像，可能正确的有（）

A、 B、 C、 D、

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三、非选择题

18. 如图甲所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，通过（选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的核能。如图乙为核电站发电流程图，在核电站的发电过程中，核电站能量转化是核能→内能→→电能。

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19. 如图所示是一种设想中的永动机，根据能量守恒定律可知，这种永动机（选填“能”或“不能”）制造出来。火箭发射升空时，燃料燃烧将燃料的化学能转化为燃气的能，再转化为火箭的能。

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20. 无人机搭载的高清摄像头能够实现空中拍摄，其核心原理是利用直流电源给电动机供电带动旋翼旋转，产生克服重力所需要的升力。现有一质量为5kg的小型无人机从地面沿竖直方向匀速上升，10s内上升高度为16m，此过程电动机的输入功率为100W。已知直流电源供电电压为20V。除电动机线圈生热外，其他能量损失不计，求在此过程中：（重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ）
（1）电动机的输出功率；
（2）电动机的线圈电阻。

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21. 国务院在2020年印发的《新能源汽车产业发展规划》要求深入实施发展新能源汽车国家战略，推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展。某兴趣小组对新能源汽车的工作原理产生了兴趣，他们查阅资料做了一个简单的原理图，主要元件有动力电池组、车灯以及电动机，如图所示，额定电压为70V、线圈电阻 $R_{M} = 2 Ω$ 的电动机M与内阻为 $R_{L} = 35 Ω$ 的车灯并联，连接在电动势E＝72V的动力电池组上。当S闭合后电动机恰好正常工作，此时通过电池组的电流为10A。求：
（1）电池组的内阻r；
（2）流过灯泡的电流；
（3）电动机的发热功率；
（4）电动机的输出功率。

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22. 某迷你洗衣机铭牌中部分参数如表格所示，其简化电路如图所示。闭合开关S，旋钮开关旋至位置“1”时， $R_{1}$ 和 $R_{2}$ 同时工作，洗衣机处于加热状态；旋钮开关旋至位置“2”时， $R_{2}$ 和电动机同时工作，洗衣机处于保温洗涤状态。 $R_{1}$ 和 $R_{2}$ 均为电热丝，其阻值不受温度影响， $R_{1}$ 的阻值为25Ω。
电压/V
220
设定温度/℃
30﹣90
最大洗涤容量/kg
6
加热功率/W
2000

(1)、洗衣机处于加热状态时， $R_{1}$ 的功率是多少？

(2)、某次洗衣前，洗衣机内注入5kg水，在额定电压下对水加热7min，水温由20℃上升到50℃，洗衣机的加热效率是多少？

(3)、洗衣机处于保温洗涤状态时，干路中的电流为1A，电动机的功率是多少？

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23. 某小组探究“法拉第圆盘发电机与电动机的功用”，设计了如图所示装置。飞轮由三根长a=0.8 m的辐条和金属圆环组成，可绕过其中心的水平固定轴转动，不可伸长细绳绕在圆环上，系着质量m=1 kg的物块，细绳与圆环无相对滑动。飞轮处在方向垂直环面的匀强磁场中，左侧电路通过电刷与转轴和圆环边缘良好接触，开关S可分别与图示中的电路连接。已知电源电动势E₀=12 V、内阻r=0.1 Ω、限流电阻R₁=0.3 Ω、飞轮每根辐条电阻R=0.9Ω，电路中还有可调电阻R₂(待求)和电感L，不计其他电阻和阻力损耗，不计飞轮转轴大小。

(1)、开关S掷1，“电动机”提升物块匀速上升时，理想电压表示数U=8 V，
①判断磁场方向，并求流过电阻R₁的电流I；
②求物块匀速上升的速度v。

(2)、开关S掷2，物块从静止开始下落，经过一段时间后，物块匀速下降的速度与“电动机”匀速提升物块的速度大小相等，
①求可调电阻R₂的阻值；
②求磁感应强度B的大小。

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24. 如图所示，倾角θ=37^°的足够长的光滑斜面底端有一质量为m_A=1kg、长度为L=4m的长木板A，斜面底端垂直固定一个与木板厚度等高、厚度可忽略不计的挡板，当木板与挡板相碰时，木板速度立即减为0；木板上表面的下边缘处有一质量为m_B=2kg、可视为质点的物体B，物体与木板上表面之间的动摩擦因数μ=0.5；物体B与质量为m_C=8 kg的物体C通过绕过定滑轮的轻绳相连，C离地面足够高。初始时刻使系统处于静止状态，g=10m/s² ， sin37^°=0.6，cos37^°=0.8。
（1）固定木板，同时释放物体B、C，求物体B脱离木板时的速度；
（2）解锁木板，同时释放物体B、C，求当物体B经过木板的中点时的速度；
（3）在第（2）问的基础上，当物体B经过木板的中点时，连接BC的轻绳断裂，求从释放物体BC到物体B脱离木板的整个过程中AB之间产生的热量。

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25. 科学家根据天文观测提出宇宙膨胀模型：在宇宙大尺度上，所有的宇宙物质（星体等）在做彼此远离运动，且质量始终均匀分布，在宇宙中所有位置观测的结果都一样．以某一点O为观测点，以质量为m的小星体（记为P）为观测对象．当前P到O点的距离为 $r_{0}$ ，宇宙的密度为 $ρ_{0}$ ．

(1)、求小星体P远离到 $2 r_{0}$ 处时宇宙的密度ρ；

(2)、以O点为球心，以小星体P到O点的距离为半径建立球面．P受到的万有引力相当于球内质量集中于O点对P的引力．已知质量为 $m_{1}$ 和 $m_{2}$ 、距离为R的两个质点间的引力势能 $E_{p} = - G \frac{m_{1} m_{2}}{R}$ ， G为引力常量．仅考虑万有引力和P远离O点的径向运动．
a．求小星体P从 $r_{0}$ 处远离到 $2 r_{0}$ 处的过程中动能的变化量 $Δ E_{k}$ ；
b．宇宙中各星体远离观测点的速率v满足哈勃定律 $v = H r$ ，其中r为星体到观测点的距离，H为哈勃系数．H与时间t有关但与r无关，分析说明H随t增大还是减小．

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热风时输入功率	480W
冷风时输入功率	80W
小风扇额定电压	40V
正常工作时小风扇输出功率	64W

电压/V	220
设定温度/℃	30﹣90
最大洗涤容量/kg	6
加热功率/W	2000