2.课时跟踪检测练 第十二章 电能 能量守恒定律 01 十九 电路中的能量转化（课件PPT）-【满分思维】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）配套课件

该高中物理课件聚焦“电路中的能量转化”，核心知识点涵盖电功、电功率及焦耳定律，通过无人机、电水壶等实际案例导入，衔接电路基础与能量守恒定律，构建从概念理解到实际应用的学习支架。 其亮点在于以物理观念中的能量观念为核心，结合科学思维的模型建构与科学推理，通过分层练习（基础、综合、拓展）和详细解析，如电动机效率计算、电池容量分析等实例，帮助学生深化理解，教师可提升教学针对性与学生解决实际问题的能力。

第十二章　电能　能量守恒定律 十九　电路中的能量转化 (40分钟　80分) (选择题1~6题,8、9题,11题,每小题6分,共54分) 【基础全面练】 1.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法不正确的是(　　) A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多 B.W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt和W=t只适用于纯电阻电路 C.在非纯电阻电路中UI>I2R D.Q=I2Rt适用于任何电路 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选A。电功率越大,表示电流做功越快,但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间长短有关,A错误;公式W=UIt计算电路的总功的大小,适用于任何的电路,当为纯电阻电路时,根据欧姆定律I=,可以推导出W=I2Rt和W=t,所以W=I2Rt和W=t只能适用于纯电阻电路,B正确;在不是纯电阻的电路中,UI表示的是总的功率的大小,而I2R只是电路中发热的功率,还有对外做功的功率的大小,所以UI>I2R,C正确;Q=I2Rt适用于任何电路中的焦耳热量的计算,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 2.(2025·德州高二检测)我国太阳能氢能无人机在重庆顺利完成首飞引发高度关注。假设该无人机电池容量为3.0×104 mA·h,无人机正常工作时电动机额定电压为30 V,额定功率为450 W。下列说法正确的是 (　　) A.该无人机电动机的电阻是2 Ω B.该无人机正常工作时的电流是1.5 A C.该无人机充满电后可持续飞行时间为20 h D.该无人机充满电后储存的电荷量为1.08×105 C √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选D。根据P=UI可以求出电流I== A=15 A,如果电动机是纯电阻用 电器,则其电阻为R== Ω=2 Ω,由于电动机并非纯电阻,其电阻不能简单地通过 欧姆定律来计算,因为电动机在工作时还会将电能转化为机械能,所以无人机的电 机电阻一定小于2 Ω,A、B错误;电池的总电能为W=UIt=UQ=30 V×30 000 mA·h =30 V×30 A·h=900 W·h,其中U是电池的额定电压,Q是电池的容量,根据P=可以 求出飞行时间t===2 h,C错误;无人机充满电后储存的电荷量为Q=It= 30 000 mA·h=30 A·h=30 A×3 600 s=1.08×105 C,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 3.(2025·衡水高二检测)如图所示是某款能自动抽水的全自动智能电水壶及其说明书上标注的一些参数,则该电水壶 (　　) A.额定工作电流为 A B.加热电阻丝的电阻为 Ω C.一天消耗的电能为36 kW·h D.若实际电压为209 V,则电水 壶的实际功率为1 425 W 额定电压:220 V 频率:50 Hz 额定功率:1 500 W 容量:1.5 L 质量:1 kg √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选C。额定工作电流为I== A= A,选项A错误;若该装置为纯电阻电路,则电阻为R== Ω,因该装置有电动机,则不是纯电阻电路,可知电阻不等于 Ω,选项B错误;一天消耗的电能为E=Pt=1.5 kW×24 h=36 kW·h, 选项C正确;因该电路不是纯电阻电路,则若实际电压为209 V,则水壶的实际功率无法计算,选项D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 4.有一个电熨斗,内部电路如图甲所示,其中M为旋钮内部的接线端子,旋钮有“高”“中”“低”“关”4个挡,这4个挡的内部接线有如图乙所示的4种方式,则下列判断正确的是(　　) A.a方式为“中”挡　　　 B.b方式为“关”挡 C.c方式为“低”挡 D.d方式为“高”挡 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选D。由题图可知,按a方式接线时电路没有接通,a方式为“关”挡,A错误;按b方式接线时,两电阻串联后接入电路,电路总功率为Pb=,按c方式接线时,一个电阻接入电路,电路总功率为Pc=,按d方式接线时,两电阻并联后接入电路,电路总功率为Pd==,可知b方式为“低”挡,c方式为“中”挡,d方式为“高”挡,B、C错误,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 5.(2025·沈阳高二检测)小型直流电动机(其线圈内阻为r=2 Ω)与规格为“4 V　4 W” 的小灯泡并联,再与阻值为R=2.5 Ω的电阻串联,然后接至U=9 V的恒压电源上,如 图所示,小灯泡恰好正常发光,电动机正常工作,下列说法正确的是 (　　) A.通过电动机的电流为0.6 A B.电动机消耗的总功率为10 W C.电动机的输出功率为2 W D.电动机的效率为80% √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选C。 选项 选项剖析 对错 A IL== A=1 A,IR== A=2 A,则IM=IR-IL=1 A × B UM=UL=4 V,PM=UMIM=4×1 W=4 W × C P热=r=12×2 W=2 W,P出=PM-P热=4 W-2 W=2 W √ D η=×100%=×100%=50% × 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 6.用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图所示。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.充电宝输出的电功率为UI+I2r B.充电宝产生的热功率为I2r C.手机电池产生的焦耳热为t D.手机电池储存的化学能为UIt-I2rt √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解题指南】解答本题应注意以下三点: (1)电池储存的化学能为充电宝输出的电能与手机电池产生的焦耳热的差值; (2)充电宝产生的热功率为充电宝的输出电流的平方与充电宝内电阻的乘积; (3)手机电池产生的焦耳热等于Q=I2rt;充电宝输出的电功率为P=UI。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选D。充电宝的输出电压为U、输出电流为I,所以充电宝输出的电功率为P=UI,A错误;手机电池充电电流为I,所以手机电池产生的热功率为Pr=I2r,而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率,根据题目信息无法求解,B错误;手机电池产生的焦耳热应为Q=I2rt,故C错误,输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能,一部分转化为电池的热能,故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为W=UIt-I2rt,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 7.(12分)(2025·柳州高二检测)新型“机器狗”上方有个7.62毫米口径的机枪,可以对目标进行自动识别、自动打击,可在山地、丘陵等复杂地形行走,有效提升了综合作战能力。某款军用机器狗的直流电动机的额定电压为U=10 V,额定电流为I=2 A,线圈电阻为R=0.5 Ω,将它与电动势为E=12 V的直流电源构成闭合回路,电机恰好能正常工作,g取10 m/s2,求电动机的效率。 答案:90% 【解析】电动机正常工作,其额定电压为U=10 V, 通过的电流为I=2 A,则电动机的效率为η=×100%=×100%=90% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【综合应用练】 8.(多选)(2025·杭州高二检测)某抽水蓄能电站模型简化:把河水抽高25 m,进入蓄 水池,用一台电动机通过传动效率为90%的皮带,带动效率为80%的离心水泵工作。 工作电压为380 V,此时输入电动机的电功率为19 kW,电动机的内阻为1.0 Ω。已 知水的密度为1×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A.流过电动机的电流大小为50 A B.电动机内阻消耗的热功率为1×104 W C.电动机的输出功率为1.65×104 W D.将蓄水池蓄入1 188 m3的水需要的时间约为2.5×104 s(不计进、出水口的水流 速度) √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选A、C、D。根据P=UI,解得I== A=50 A,A正确;根据Pr=I2r解得电动机内阻消耗的热功率Pr=502×1.0 W=2.5×103 W,B错误;根据P出=P-Pr可得电动机的输出功率为P出=1.65×104 W,C正确;设蓄水总质量为M,所用抽水时间为t,已知抽水高度为h,容积为V,水的密度为ρ,则有M=ρV,设质量为M的河水增加的重力势能为ΔEp,则有ΔEp=Mgh,又电动机的输出功率为P出=1.65×104 W,根据能量守恒定律得P出t×90%×80%=ΔEp,代入数据解得t=2.5×104 s, D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 9.(多选)(2025·佛山高二检测)擦窗机器人有效解决了外层窗户清洁困难的问题。某款擦窗机器人如图所示,主要由电动机、传感器等部件构成,其电池容量为3 000 mA·h(电池能够提供的电量,表示当电池以3 000 mA的输出电流工作时,最长可以持续工作1 h)、额定电压为24 V、待机时功率为6 W、工作时功率为72 W。下列说法正确的是 (　　) A.充满电后,机器人的最长待机时间为12 h B.进行擦拭工作时机器人内部电路的电阻为8 Ω C.若电动机卡住停转时,通过电动机的电流会增大 D.进行擦拭工作时机器人把电能全部转化为机械能 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选A、C。额定电压为24 V,工作时功率为72 W,则工作时的电流为I== A=3 A,由题意可知机器人工作时最长可以持续工作时间为1 h,则充满电后,机器人的最长待机时间为tmax== h=12 h,A正确;进行擦拭工作时,机器人不是纯电阻电路,则由UI>I2r可得内部电路的电阻r<= Ω=8 Ω,B错误;若电动机卡住停转时,通过电动机的电流I'=>3 A,可知通过电动机的电流会增大,C正确;进行擦拭工作时机器人把电能转化为机械能和内能,D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 10.(14分)(2025·眉山高二检测)图甲是同学们自制的调光小台灯,图乙是台灯的电路原理图。电源输出电压为3 V,R是调节亮度变阻器,最大阻值为10 Ω。灯L标有“2.5 V,0.5 W”字样。忽略温度对电阻的影响。求: (1)灯L正常发光时的电阻;(4分) 答案:(1)12.5 Ω　 【解析】(1)设灯L正常发光时的电阻为R灯, 则P额=U额I额=,解得R灯=12.5 Ω; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 (2)灯L正常发光时,变阻器R工作10 min产生的热量;(5分) 答案:(2)60 J　 【解析】(2)灯L正常发光时,电路中的电流为I=I额==0.2 A,根据串联分压知识可知,变阻器两端的电压为U=U0-U额=3 V-2.5 V=0.5 V,变阻器R工作10 min产生的热量Q=W=UIt,解得Q=60 J; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 (3)电源输出电压降为2.7 V后,灯L的最小实际电功率。(5分) 答案:(3)0.18 W 【解析】(3)电源电压降为U1=2.7 V后,根据P=I2R可知,当电路中电流最小时,灯L的实际电功率最小,忽略温度对电阻的影响,则当变阻器的阻值最大时,电路中的电流最小,最小值为Imin== A=0.12 A,则灯L的最小实际电功率为P实=R灯=0.18 W。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【拓展创新练】 11.(多选)如图甲所示的电路中,当两并联的电阻两端加恒定电压U时,定值电阻R1、R2消耗的电功率分别为P、3P。如果将两电阻按图乙的方式连接,并将恒定电压变为原来的4倍。则下列说法正确的是(　　) A.定值电阻R1、R2两端的电压之比为1∶3 B.定值电阻R2消耗的电功率不变 C.通过定值电阻R2的电流减小 D.定值电阻R1、R2消耗的总功率为12P √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选B、D。如题图甲所示,R1、R2并联,两电阻两端的电压均为U,根据P=UI,可知功率之比等于电流之比,即P1∶P2=I1∶I2=1∶3,根据并联电路电流和电阻的关系,可知R1=3R2;如题图乙所示,当R1、R2串联,两电阻两端电压变为4U,电路中的电流I'====I2,故通过R2的电流不变,电压不变,所以R2消耗的电功率不变,仍为3P,B正确、C错误;R1两端的电压U1=4U-U=3U,则U1∶U2=3∶1,A错误;由题意可知3P=UI2,两个电阻消耗的总功率P总=4U×I2 =12P,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 $