1.电路中的能量转化 -【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第三册作业与测评全书Word（人教版2019）

物理　必修·第三册[人教版]作业与测评 　1.电路中的能量转化 典型考点一　电功和电功率 1．(多选)关于电功和电功率，下列说法正确的是(　　) A．电流做功就是电场力对电荷做功，从而把电能转化为其他形式的能 B．电功率越大，电流做功越多 C．电功率越大，电流做功越快 D．在相等时间内，额定功率越大的用电器，电流做功一定越多 答案　AC 解析　从电功的实质可知，电流做功就是电场力对电荷做功，从而把电能转化为其他形式的能，A正确；电功率是描述电流做功快慢的物理量，电功才是描述电流做功多少的物理量，B错误，C正确；额定功率是用电器正常工作时的功率，而电流做功的多少由用电器的实际功率和做功所用时间共同决定，D错误。 2．2022年5月，比亚迪发布了最新款后驱电动汽车“海豹”，其电动机启动时电压与电功率分别为300 V、30 kW，则该电动机启动时电流为(　　) A．10 A B．100 A C．1000 A D．10000 A 答案　B 解析　根据P＝UI可得I＝＝ A＝100 A，故选B。 3．心室纤维性颤动是一种常见类型的心脏病，除颤器被应急医疗队用来制止心脏病发作患者的纤维性颤动。当除颤器中电容为70 μF的电容器充电到5000 V时，其电容器存储的能量中约200 J在约2 ms的脉冲周期被发送通过患者，则流过胸腔的电流为(　　) A．200 A B．20 A C．2 A D．0.2 A 答案　B 解析　设流过胸腔的电流为I，则有E＝UIt，解得I＝＝ A＝20 A，B正确，A、C、D错误。 典型考点二　电热和热功率 4．有一台电风扇额定工作电压为 220 V，额定电功率为 50 W，线圈电阻为 0.4 Ω，电风扇接入电压为 220 V的电路中，关于它每分钟产生的热量是多少，有四位同学计算如下，其中正确的是(　　) A．Q＝Pt＝50×60 J＝3000 J B．Q＝IUt＝×220×60 J＝3000 J C．Q＝I2Rt＝×0.4×60 J＝1.2 J D．Q＝t＝×60 J＝7.26×106 J 答案　C 解析　电风扇为非纯电阻用电器，正常工作时产生的热量是由于线圈电阻发热产生的，所以它每分钟产生的热量为Q＝I2Rt＝×0.4×60 J＝1.2 J，故选C。 5．用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要时间t，如果不考虑电热水器的热损失和温度对电热丝电阻的影响，那么(　　) A．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要t B．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要2t C．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要4t D．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要16t 答案　D 解析　电热水器为纯电阻电器，由公式Q＝t可知，产生热量Q和电阻R相同的情况下，t与成正比，则电压为110 V时，煮沸一壶水所需时间为4t，电压为55 V时，煮沸一壶水需要16t，故选D。 典型考点三　纯电阻电路中的功率计算 6．如图电路中，三个阻值相同的电阻R，额定功率均为6 W。改变电压U，使各电阻实际功率均不超过额定功率，则三电阻最大总功率为(　　) A．18 W B．12 W C．9 W D．6 W 答案　C 解析　设三个电阻的额定电压均为U0，额定功率均为P0＝6 W，由串、并联电路规律可知，要使各电阻实际功率均不超过额定功率，且三电阻总功率最大，则Umax＝U0，则串联部分两电阻两端电压各为，串联部分实际功率为P串＝2×＝×＝P0，则三个电阻最大总功率为P总＝P0＋P0＝9 W，故选C。 [名师点拨]　解答串、并联电路电功率时应注意的两个问题 (1)求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要确定是正比还是反比关系。 (2)当分析用电器的功率问题时，一定要注意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流、额定功率。 典型考点四　非纯电阻电路的特点及有关计算 .某同学用如图所示的电路进行小电机的输出功率的研究，其实验步骤如下所述：闭合电键后，调节滑动变阻器，电动机未转动时，电压表的读数为U1，电流表的读数为I1；再调节滑动变阻器，电动机转动后电压表的读数为U2，电流表的读数为I2，则此时电动机的输出功率为(　　) A．U2I2－ B．U2I2＋ C．U2I2 D．(U2－U1)I2 答案　A 解析　当电动机未转动时，电动机线圈电阻R＝，当电动机转动时P出＝P入－P热＝U2I2－IR＝U2I2－，故选A。 8．(多选)如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压U＝5.0 V、输出电流I＝0.6 A，可认为均是恒定不变的，设手机电池的内阻r＝0.5 Ω，则1 min内(　　) A．充电宝输出的电功率为3 W B．充电宝产生的热功率为0.18 W C．手机电池储存的化学能为169.2 J D．手机电池产生的焦耳热为18 J 答案　AC 解析　充电宝输出的电功率为P＝UI＝3 W，故A正确；由于充电宝内阻未知，所以无法计算充电宝产生的热功率，故B错误；1 min内手机电池产生的焦耳热为Q＝I2rt＝10.8 J，手机电池储存的化学能为E＝Pt－Q＝169.2 J，故C正确，D错误。 [名师点拨]　电功、电功率、电热、热功率问题的求解技巧 (1)判断电路中的用电器是纯电阻用电器还是非纯电阻用电器。 (2)分析各用电器之间的连接方式，对纯电阻电路，计算时可以利用串联电路的分压特点或并联电路的分流特点。 (3)由所求问题选取合适的公式。 ①在纯电阻电路中： a．电功和电热相等，W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t； b．电功率和热功率相等，P电＝P热＝UI＝I2R＝； c．欧姆定律成立：由UIt＝I2Rt得I＝。 ②在非纯电阻电路中： a．电功大于电热，W＝Q＋W其他； b．电功只能用W＝UIt计算，电功率只能用P电＝UI计算； c．电热只能用Q＝I2Rt计算，热功率只能用P热＝I2R计算； d．欧姆定律不成立：由UIt＞I2Rt得U＞IR。 9．如图所示，一台直流电动机所加电压为220 V，通过的电流为5 A。该电动机在10 s内把一个质量为50 kg的物体匀速提高了18 m(不计摩擦，g＝10 m/s2)，求： (1)电动机的电功率； (2)电动机线圈电阻。 答案　(1)1100 W　(2)8 Ω 解析　(1)电动机的电功率P＝UI＝1100 W。 (2)电动机的机械功率P机＝mg 电动机的发热功率为P热＝P－P机 且P热＝I2r 解得电动机线圈电阻r＝8 Ω。 1．小明同学给爷爷买了一个电热水壶，电热水壶的铭牌上标有如图所示的数据。用电高峰时，爷爷家的入户电压为208 V，假设电热水壶的阻值恒定不变，则电热水壶此时工作的实际功率约为(　　) A．1400 W B．1500 W C．1600 W D．1700 W 答案　C 解析　由题图数据可计算出电热水壶的阻值为R＝＝ Ω＝26.9 Ω，爷爷家的入户电压为208 V，假设电热水壶的阻值恒定不变，则电热水壶此时工作的实际功率为P实＝＝ W＝1608 W，故选C。 2．两盏额定功率相同的灯泡A和B，其额定电压UA>UB，则下列说法正确的是(　　) A．两灯正常发光时，灯泡的电流IA>IB B．两灯电阻RA<RB C．将两灯串联后接入电路中发光时，灯泡的功率PA<PB D．将两灯并联后接入电路中发光时，灯泡的功率PA′<PB′ 答案　D 解析　P额相同，UA>UB，由P＝UI可知额定电流IA<IB，由P＝可知RA＞RB，A、B错误；两灯串联后接入电路中发光时，由串联电路的功率分配规律可知P∝R，所以PA>PB，C错误；两灯并联后接入电路中发光时，由并联电路的功率分配规律可知P∝，所以PA′<PB′，D正确。 3．如图所示电路中，电阻R1、R2和R3的阻值分别为4 Ω、4 Ω和8 Ω，U＝8 V，该电路的总功率和R1的功率分别为(　　) A．8 W和4 W B．4 W和4 W C．16 W和4 W D．16 W和8 W 答案　C 解析　由电路图可知R1、R2串联，再和R3并联，根据串、并联电路规律可知电路总电阻为R总＝＝ Ω＝4 Ω，所以电路的总功率P总＝＝ W＝16 W，通过R1的电流I1＝＝ A＝1 A，R1的功率为P1＝IR1＝12×4 W＝4 W，故选C。 4．有一个电风扇，额定电压为U，额定功率为P，电动机线圈的电阻为R，把它接入电压为U的电路中，下列计算时间t内产生热量的方法中，正确的是(　　) A．Q＝t B．Q＝Rt C．Q＝Pt D．Q＝Pt－Rt 答案　B 解析　电风扇正常工作时产生的热量是由电动机线圈电阻产生的，所以时间t内产生的热量为Q＝I2Rt；由于该电路是非纯电阻电路，故I<，Q≠t，A错误；由于I＝，Q＝I2Rt，故Q＝Rt，B正确，D错误；电风扇两端电压为U，功率为P，而电风扇消耗的电能大部分转化为机械能，所以产生的热量Q<W＝Pt，C错误。 5．如图所示，有一电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则(　　) A．电解槽消耗的电功率为120 W B．电解槽的发热功率为60 W C．电解槽消耗的电功率为60 W D．电路消耗的总功率为60 W 答案　C 解析　灯泡正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V 电压，且电路电流I＝I灯＝ A，则电解槽消耗的电功率P＝P灯＝60 W，C正确，A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R＝1.3 W，B错误；电路消耗的总功率P总＝P＋P灯＝120 W，D错误。 6．(多选)在如图甲所示的电路中，电源提供的电压为3.0 V，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后，下列判断正确的是(　　) A．灯泡L1的电阻为12 Ω B．通过灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍 C．灯泡L1消耗的电功率为0.75 W D．灯泡L2消耗的电功率为0.30 W 答案　ACD 解析　电源提供的电压为3 V，开关闭合后，L1两端的电压为3 V，由题图乙知，L1两端所加电压为3 V时，通过L1的电流IL1＝0.25 A，所以此时灯泡L1的电阻RL1＝＝＝12 Ω，A正确；三个灯泡规格相同，所以L2、L3两端的电压均为1.5 V，由题图乙知，通过L2的电流IL2＝0.20 A，因IL1＝0.25 A，故B错误；灯泡L1消耗的电功率PL1＝UL1IL1＝3 V×0.25 A＝0.75 W，C正确；灯泡L2消耗的电功率PL2＝UL2IL2＝1.5 V×0.20 A＝0.30 W，D正确。 7．如图所示为某款扫地机器人，其内置锂电池容量为5000 mA·h，在一般情况下，充满一次电可供其正常工作的时间为150 min。已知该扫地机器人的额定功率为30 W，则下列说法正确的是(　　) A．扫地机器人正常工作时的电流是0.2 A B．扫地机器人正常工作时的电压为15 V C．扫地机器人正常工作150 min消耗的电能为3.6×105 J D．扫地机器人电动机的内阻为7.5 Ω 答案　B 解析　扫地机器人正常工作时的电流是I＝ A＝2 A，故A错误；扫地机器人正常工作时的电压为U＝＝ V＝15 V，故B正确；扫地机器人正常工作150 min消耗的电能为E＝Pt＝30×150×60 J＝2.7×105 J，故C错误；由于扫地机器人电动机不是纯电阻，其内阻r≠＝ Ω＝7.5 Ω，故D错误。 8．下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗，若该车在额定状态下以最大速度行驶，则(　　) 自重 40 kg 额定电压 48 V 载重 75 kg 额定电流 12 A 最大行驶速度 20 km/h 额定输出功率 350 W A.电动机的输入功率为350 W B．电动机的内电阻为4 Ω C．该车获得的牵引力为104 N D．该车受到的阻力为63 N 答案　D 解析　由表格数据知，电动机的额定电压U＝48 V，额定电流I＝12 A，故电动机的输入功率为P入＝UI＝48×12 W＝576 W，故A错误；由表格数据得到电动机的额定输出功率为P出＝350 W，设电动机的内电阻为R，根据能量守恒定律，有P入＝P出＋I2R，代入数据解得电动机的内电阻R＝1.57 Ω，故B错误；该车在额定状态下，以最大行驶速度v＝20 km/h＝ m/s匀速运动时，根据P出＝Fv，知该车获得的牵引力F＝＝ N＝63 N，电动自行车匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，故该车受到的阻力为63 N，故C错误，D正确。 9．如图所示为直流电动机提升重物装置，电动机的内阻一定，闭合开关K，当把它接入电压为U1＝0.4 V的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是I1＝0.4 A；当把电动机接入电压为U2＝5.0 V的电路中，电动机正常工作且电动机匀速提升重物，工作电流是I2＝1.0 A，求： (1)电动机线圈的电阻r； (2)当U2＝5.0 V电动机正常工作时的输出功率及电动机的效率； (3)如果重物质量m＝1.0 kg，当U2＝5.0 V时电动机提升重物的速度大小是多少？(g取10 m/s2) 答案　(1)1 Ω　(2)4 W　80%　(3)0.4 m/s 解析　(1)电动机不转时，电动机为纯电阻元件，可得其线圈电阻r＝＝1 Ω。 (2)电动机正常工作时消耗的功率为 P＝U2I2＝5.0 W 电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为 P热＝Ir＝1.0 W 电动机正常工作时的输出功率为 P出＝P－P热＝4.0 W 电动机正常工作时的效率为 η＝×100%＝80%。 (3)匀速提升重物时，由平衡条件得拉力 F＝mg＝10 N 根据电动机的输出功率P出＝Fv 可得电动机提升重物的速度大小为 v＝＝0.4 m/s。 10 学科网（北京）股份有限公司 $$