12.1 电路中的能量转化 同步练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

12.1　电路中的能量转化 同步练习 一、单选题 1.小王老师的电动车使用“48 V　0.5 kW”的电动机，由4个“12 V　20 A·h”的电池串联起来供电，车上前大灯的灯泡规格是“48 V　20 W”，尾灯和4个转向灯的灯泡规格都是“48 V　10 W”。小王老师晚上值班后，骑上该车并开启前大灯和尾灯，以最大速度匀速骑行20分钟回到家。在此过程中，电动车消耗的电能至少是(　　) A. 6.36×105 J　　　 B. 6.84×105 J C. 3.6×104 J　　　 D. 8.4×104 J 2.华为Mate 60 Pro智能手机的各项性能都很优秀，该手机配备锂聚合物电池，88W充电器，充电时可智能调节充电功率，真正实现了“充电2分钟，待机10小时”。充电测试发现，充电前2分钟是超级快充模式，充电器输出电压为18V，输出功率稳定在78W左右，随后充电功率“阶梯式”下降，直至充电结束。下列说法正确的是（　　） A. 电池容量的单位“”是能量单位B. 电池充满电所储存的能量为J C. 手机待机功率为 D. 电池内阻约为 3.四个定值电阻按图示连接方式连入电路，其中RA、RC的规格为“10 V，4 W”，RB、RD的规格为“10 V，2 W”，则下列关于这四个电阻消耗功率的比值关系正确的是(　　) A. B. C. D. 4.现有标有“110 V、40 W”的灯泡L1和标有“110 V、100 W”的灯泡L2及一只最大阻值为500Ω的滑动变阻器R，将它们接在220 V的电路中，在如图所示的几种接法中，最合理的是(　　) A. 　 B. C. 　 D. 5.某节水喷灌系统如图所示，水以v0=15 m/s的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0 kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H=3.75 m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220 V，输入电流为2.0 A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则(重力加速度g取10 m/s2)(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A. 每秒水泵对水做功为75 J B. 每秒水泵对水做功为225J C. 水泵输入功率为440W D. 电动机线圈的电阻为10Ω 6.两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知（　　） A. R1的电阻R1=tan 45°Ω=1 Ω B. R1的电阻为2Ω C. 当U=1 V时，R2的电阻小于R1的电阻 D. 当U=1 V时，R2的功率大于R1的功率 7.如图所示，电路A、B两端电压U=10V，R1=2Ω，R2=4Ω，R3=6Ω，两电流表为理想电表，以下说法正确的是(　　) A. AB间电阻为12Ω B. 电流表A1示数为 C. 电流表A2示数为7.5A D. AB间电功率为 二、多选题 8.如图所示，图线1、2、3分别表示纯电阻元件A、B、C的伏安特性曲线，其中导体C为一非线性电阻，当把A、B、C串联接在电压恒为6V的直流电源两端时，它们的电阻分别为R1、R2、R3，则下列说法正确的是(　　) A. B. 电路中电流大小为1A C. 、、的电功率之比 D. 若将三导体串联后改接在3V的直流电源上，则三导体的阻值之比不变 9.某抽油烟机的主要部件是照明灯L和抽气扇M（电动机），抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个档位，内部电路如图所示。抽气扇额定电压为220V，额定功率为220W，线圈内阻为20Ω，则（　　） A. 保持、闭合，断开，抽油烟机处于“弱吸”档 B. 保持、闭合，断开，抽油烟机处于“弱吸”档 C. 闭合、，抽气扇的输出功率为200W D. 闭合、，若电动机被卡住，则抽气扇消耗的功率小于220W 10.2023年9月24日到26日，先进电子材料创新大会在深圳某酒店胜利召开，大会聚焦于“新材料与产业发展新机遇”，瞄准全球技术和产业制高点。某材料研究所把两根不同新材料做成的电阻丝分别接入电路中，A电阻丝电阻率恒为长为L，直径为D；B电阻丝电阻率恒为长为4L，直径为4D。下列说法正确的是(　　) A. 当时，两电阻丝两端的电压相等 B. 当时，两电水壶比电饭锅的功率流相等 C. 当时，两电阻丝消耗的功率相等 D. 当时，两电阻丝消耗的功率相等 三、计算题 11.在如图所示电路中，电动机的额定功率P=9W，额定电压U=6V，线圈内阻r=2.0Ω。电源电动势E=36V，内阻不计。 （1）若要电动机正常工作，求电阻箱接入电路的电阻值； （2）电动机正常工作时，若突然卡住停止转动，求电动机的发热功率。（结果保留2位小数） 12.如图所示的电路中，开关S闭合，电源的电动势E=14 V，内阻r=0.2 Ω，电阻R2=R3=2 Ω，R1=1.8 Ω，线圈的电阻R=1 Ω、规格为“6 V　12 W”的电动机正常工作. 求: (1)通过电源的电流I; (2)电阻R4的阻值; (3)电动机的输出功率. 答案 一、单选题 1.【答案】A 【解析】以最大速度匀速骑行时，电动机、前大灯和尾灯均以额定功率工作，所以骑行回家的过程中，电动车消耗的电能至少是E=Pt=(500+20+10)×1 200 J=6.36×105 J，A正确。 2.【答案】B 【解析】根据可知，是电荷量的单位，故A错误；电池充满电所储存的能量等于电池放电时电流做的功，故B正确；“充电2分钟，待机10小时”，充电器输出的能量为，若能量全部储存在电池中，则待机功率为，由于电池储存的能量小于充电器输出能量，故C错误；由输出功率和输出电压，可计算输出电流，由于电池为非纯电阻元件，不适用欧姆定律，不能用公式求电阻，故D错误。故选B。 3.【答案】D 【解析】根据题意可知四个电阻的阻值之比为RA∶RB∶RC∶RD=1∶2∶1∶2。根据图示四个电阻的连接方式可知，通过RA、RD的电流相等，根据P=I2R可知，A错误；因RB、RC两端的电压相等，根据P=，C错误；因为RB=2RC，则RB、RC并联后总电阻为R并=RC，因RA、RC的电阻相等，由串、并联电路的电压关系得，根据P=，B错误；因RC∶RD=1∶2，而，根据P=I2R可知，D正确。 4.【答案】C 【解析】L1和L2的额定电压相同，P1<P2，由P=可知R1>R2。由串、并联电路中的电流、电压特点可知，图A、D中L1、L2一定不会同时正常发光；图B、C都能使L1、L2同时正常发光，但B中P总=2(P1+P2)，C中P总=2P2，故C最合理。 5.【答案】D 【解析】根据机械能守恒定律可知，每秒钟水泵对水做功W=mgH+=2.0×10×3.75 J+×2.0×152 J=300 J，则水泵输出功率P1=300 W，由题意可知，水泵输入功率P2= W=400 W，故A、B、C错误。根据题意，电动机输出功率P出=400 W，故电动机线圈上热功率P=I2R=UI-P出=40 W，则R=10Ω，D正确。 6.【答案】B 【解析】是定值电阻，图线斜率倒数表电阻，所以， A错误，B正确；当U=1 V时，，所以此时两电阻相等，由功率公式，可知此时两电阻的功率也相等。CD错误。故选B。 7.【答案】C 【解析】画简化电路如图所示 AB间总电阻故A错误；电流表示数故B错误；电流表示数故C正确；AB间电功率故D错误。故选C。 二、多选题 8.【答案】AB 【解析】图像斜率表示电阻倒数，则有，故A正确；图像斜率表示电阻倒数，则有，将A、B两元件与恒压电源看成一新“电源”，此电源的电动势为6V，内阻为，由闭合电路欧姆定律有，将此函线画到图像中，如图所示 由图可知，此时电路中的电流为1A，故B正确；此时C的电阻为，由于三个电阻串联，则电功率之比等于电阻之比即为1：3：2，故C错误；由于C为非线性电阻，随电压的变化，电阻发生变化，而A、B为定值电阻，则若将三导体串联后改接在3V的直流电源上，则三导体的阻值之比会发生变化，故D错误。故选AB。 9.【答案】BC 【解析】根据电路图，可知保持、闭合，断开，定值电阻被短路，抽油烟机两端的电压为额定电压220V，功率最大，处于“强吸”档，故A错误；根据电路图，可知保持、闭合，断开，抽油烟机与定值电阻串联，其两端的电压小于额定电压220V，处于“弱吸”档，故B正确；根据电路图，可知闭合、，抽气扇的输出功率为，故C正确；D．闭合、，若电动机被卡住，则抽气扇消耗的功率为，故D错误。 10.【答案】AC 【解析】两电阻丝的阻值分别为即当时，根据得两电阻丝两端的电压相等，A正确；当时，根据得B错误；当时，根据得两电阻丝消耗的功率相等，C正确；当时，根据得D错误。故选AC。 三、计算题 11.【答案】（1）20Ω；（2）5.36w 【解析】（1）电动机正常工作时，电阻箱分担的电压为 ， 电阻箱通过的电流等于电动机的额定电流，有， 电阻箱接入电路的电阻值为 解得 （2）电动机被卡住时，电路电流为，发热功率为，解得 12.【答案】(1)4A　(2)2Ω　(3)8W 【解析】(1)设电动机两端的电压为U，根据闭合电路欧姆定律得U=E-I(R1+r) 解得I=4 A． (2)设通过电动机的电流为I1，通过R2的电流为I2，通过R3的电流为I3，通过R4的电流为I4，R4两端的电压为U4，则通过电动机的电流为I1=，通过R2的电流为I2=I-I1 R4两端的电压为U4=U-I2R2，通过R3的电流为I3= 通过R4的电流为I4=I2-I3，R4的阻值为R4= 联立以上各式解得R4=2Ω (3)电动机的输出功率为P出=P-R=8W 学科网（北京）股份有限公司 $