1、 电路基本概念一、单选题1锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在正极和负极之间移动来工作。如图为锂电池的内部结构，某过程中Li+从正极脱嵌通过膈膜嵌入负极，负极处于负锂状态。锂电池的电动势为3.7V，则（）A电池处于充电状态B电池内部电流方向从负极到正极C移动一个锂离子，需要消耗电能3.7JD在电池中电荷量的单位通常表示为kW2如图所示为小明同学家里购买的一款扫地机器人，工作过程遇电量不足20%时，会自动返回基座充电。小明同学仔细翻阅了这款扫地机器人的说明书，发现其工作参数如下表所示，则该扫地机器人（）机器人吸尘器电池14.4V/5200mA锂离子电池产品重量约4.7kg无线连接WiFi智能快连
2、额定电压14.4V额定功率68W充电时间6小时A电阻一定为3.05B实际工作电流一定为4.72AC充满电后正常工作的时间一定为1.1D以额定功率工作时每分钟消耗电能一定为4080J3随着环境问题的日益严重以及电池技术的发展，零排放的纯电动汽车逐渐走入了我们的生活。随着电池容量、可靠性、安全性与充电技术等的不断成熟，纯电动汽车正在迅速发展。截至2017年底，我国自主研发了各类用途的数百款纯电动汽车，保有量以百万计。纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市的空气质量。下表是某款电动汽车的蓄电池参数，据此下列说法正确的是（）电池只数100只电池容量/只1200mA充电参数（电
3、压/电流）420V，20A放电时平均电压/只3.3VA电池从完全没电到充满电所需时间为12hB电池容量的单位mA就是能量单位C该电池组充电时的功率为8.4103WD该电池组充满电时的能量约为8.4103J42021年5月19日华为公司发布无线耳机FreeBuds4。FreeBuds4共有三块锂离子电池，分别位于左右两只耳机里、以及配套的充电盒里。单只耳塞的电池能量是111mWh，耳塞电池的额定电压为3.7V，充电盒的电池容量为420mAh。下列说法正确的是（）A单只耳塞的电池容量为15mAhB理论上充满电的充电盒能给两只耳塞最多充7次C“111mWh”指的是耳塞电池的能量为111JD“420m
4、Ah”指的是充电盒储存420C电荷量5玻璃容器中盛放的是K2SO4溶液，若在2s内有1.01016个SO42-离子和2.01016个K+通过一截面，如图所示，其中K+向右移动，通过这个截面的电流大小和方向是（）A1.6mA，向右B1.6mA，向左C0D3.2mA，向右6铅蓄电池的电源电动势为2V，表明铅蓄电池（）A接入电路时两极间的电压为2VB1s内能将2J化学能转化为电能C1s内电源内部非静电力做功2JD通过1C电量时，有2J化学能转化为电能7国产某5G手机电池容量为4100mAh，待机时间为22d（天），用超级快充装置对其充电时的电功率为66W。由此可估算手机电池（）A待机时的电压B待机时
5、的电流C快充时的电流D快充过程获得的电能8某手机电池板上标有“3.8V，3900mAh（14.8Wh）”字样，则（） A该手机的额定功率为14.8WB该手机的工作电流为3900mAC经过电池每1C的电量，静电力做3.8J的功D该电池最多储存的电能约为5.33104J二、多选题9如图所示，在光滑绝缘水平面上有一宽度为d的区域，区域内存在着方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，一质量为m、边长为L（Ld）的正方形金属线圈以速度v沿水平方向进入磁场，且恰好能全部穿出磁场，则下列说法正确的是（）A进入磁场的过程中通过线圈横截面的电荷量为mv2BLB线圈中无感应电流的时间为dLvC线圈进入磁场的过
6、程中产生的焦耳热为mv24D线圈进入磁场的过程中产生的焦耳热为3mv2810如图所示，闭合金属线框从距离有界磁场一定高度处自由落下，匀强磁场方向与线框下落的竖直面垂直，则下列描述正确的是（）A闭合金属线框可能匀速进入磁场B闭合金属线框可能减速离开磁场C闭合金属线框进入和离开磁场的过程中线框的热功率一定相等D闭合金属线框进入和离开磁场的过程中通过导体横截面的电荷量一定相等三、填空题11闭合电路中，电源把其他形式的能转化为电能，这种转化是通过 做功来实现的；若外电路是纯电阻电路，则通过电流做功，外电路将电能转化为 能四、综合题12电动汽车消耗电池能量驱动汽车前进，电池的性能常用两个物理量来衡量：一
7、是电池容量Q，即电池能够存储的电量；另一个是电池的能量密度，是指单位质量能放出电能的多少。某次实验中质量m0=0.05kg的电池以恒定电流放电时，端电压与流过电池电量的关系如下图所示。电池容量检测系统在电压为4.0V时显示剩余电量100%，电压为3.0V时显示剩余电量为0。通过计算机测得曲线与电量轴所围的面积约为7000VmAh。（1）该电池的能量密度是多少？（2）在放电过程中显示剩余电量从100%到90%用了时间t，依据图像信息推测剩余电量从90%到70%约要多少时间？（3）电动汽车的续航里程是指单次充电后可以在水平路面上匀速行驶的最大距离。某电动汽车除电池外总质量为M，配上质量为m，能量密
8、度为的电池，续航里程为s。已知汽车行驶过程中所受阻力与总质量成正比，驱动汽车做功的能量占电池总能量的比例确定，为提升该电动汽车的续航里程，可以采用增加电池质量和提高电池能量密度两种方式，请计算说明哪种方式更合理？13如图甲，放置在光滑绝缘水平面上的正方形金属线框 abcd，处于竖直向下的有界匀强磁场中，ab 边与磁场的边界 MN 重合。金属线框由粗细均匀的相同材料制成，边长 L2m、质量 m1kg、电阻 R=4。在 t0=0 时，金属线框在水平力 F 作用下，由静止开始向右运动，直到金属线框离开磁场。在此过程中，测得金属线框中的感应电流随时间变化 的图像如图乙所示：（1）指明金属线框在离开磁场
9、的过程中，流经金属框 ab 边的电流方向； （2）计算 t=2s 时，c、d 两点的电压； （3）计算在 04s 内，通过金属线框的电量； （4）分析说明金属线框从 t=0 开始至全部离开磁场过程中的运动情况，并计算匀强磁场的磁感应强度。 答案解析部分1【答案】A2【答案】D3【答案】C4【答案】B5【答案】D6【答案】D7【答案】B8【答案】D9【答案】A,D10【答案】A,B,D11【答案】非静电力；内12【答案】（1）解：根据图像的坐标轴可知，图像所围面积物理意义是qU的积累，表示电池存储的总能量E，根据题意可知能量密度为=Em解得该电池的能量密度为=Em=70000.05VmA/kg=
10、1.4105VmA/kg（2）解：根据q=It可知I保持不变，电量消耗与时间成正比，由Uq图像可知剩余电量从100%到90%，通过电池电量约为100Am，剩余电量从90%到70%，通过电池电量约400Am，则时间约为4t（3）解：设汽车质量M，电池质量m，单次充电行驶最大距离s，由题意，阻力与总质量成正比，则有f=k(M+m)汽车匀速运动，故消耗电能等于克服阻力做功E=fs=k(M+m)s设驱动汽车做功的能量与电池总能量的比例为，则有E=fs=E=m可得单次充电行驶最大距离为s=mk(M+m)=k(Mm+1)由表达式可知，s与m为非线性关系，行驶的最大距离s随着电池质量m的增加，提升得越来越慢
11、；若电池质量m一定时，s与成正比，提升能量密度，并不增加阻力，不造成电能额外损耗，可见，提高电池的能量密度比增加电池质量m更合理。13【答案】（1）解：流经ab边的电流方向为ab （2）解：由图乙可知，t=2s时线框中的电流为0.3A。cd两端的电压为闭合电路的端电压，故 Ucd=IR外=34IR=0.750.34V=0.9V（3）解：04s内通过电阻的电量与图线与t轴所围面积的数值相等 q=12It=0.50.64C=1.2C（4）解：由I-t图像可得感应电流随时间变化规律为I0.15 t（A） 金属线框感应电流 I=BLvR=0.15t所以 v=IRBL=0.15RBLt由上式可知，金属线框的速度与时间成正比，可判断金属线框做初速度为零的匀加速直线运动。由匀变速直线运动公 L=12at2 ，可得 a=2Lt2=2242m/s2=0.25m/s2由匀变速直线运动公式 v=at ，可得 v=at=0.15RBLt故 B=0.15RaL=0.1540.252T=1.2T
