12.1 电路中的能量转化 分层作业 -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 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．某电动机组提升重物，测得输入电功率为12W，输出机械功率为9W。则该过程的能量转化效率为（　　） A．25% B．33% C．75% D．133% 输入 DC5V-2.0A 输出 DC5V-2.1A 容量 10000mA·h 转换率 >85% 2．民航总局规定当单块移动电源的额定能量值不超过“100W·h”才可在乘机时随身携带。某一款移动充电宝，其参数见表，（充电宝的转换率是指充电宝放电总量占其容量的比值）下列说法正确的是（　　） A．该充电宝能带上飞机 B．mA·h是能量的单位 C．该充电宝电荷量从零到完全充满所用时间为4.8小时 D．该移动电源在充满电的情况下，能为一个“10W，5V”的USB风扇供电时长为5小时 3．（多选）我国汽车产业取得举世瞩目的历史性成就，2023年成为全球最大的汽车出口国。国产某品牌电动汽车的质量m=1000kg，驾驶员的质量m0=50kg，电动机正常工作的额定电流I=40A，额定电压U=400V，电池的容量为200A·h。一次电动汽车性能测试中，测得电动汽车在水平地面上由静止开始以额定功率运行t=5s的时间内，通过的距离x=10m，速度达到v=10m/s。已知电动汽车行驶时所受阻力的大小为人和车总重力的0.1倍，重力加速度g=10m/s2。忽略电动机转动时的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．该过程中电动机的输出功率为12.6kW B．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为5小时 C．电动汽车能达到的最大速度为15m/s D．电动机线圈的电阻为2.125Ω 4．（多选）如图甲是我国自行研制的CPU“龙芯”系列。图乙中，和是芯片内部两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的电阻，的表面边长为的两倍。现给、通以相同的电流I，则与相比（    ） A．电阻大小 B．两端电压 C．相同时间内通过的电荷量 D．相同时间内产生的焦耳热 5．如图所示，闭合开关S，电动机恰好正常工作．已知定值电阻，灯泡的电阻，电动机线圈电阻，通过电动机的电流，通过灯泡的电流，求： (1)电阻R的电功率P； (2)10s内电动机输出的机械功W。 6．如图所示，电源的电动势是12V，内电阻是，小电动机M的线圈电阻为，限流电阻为，开关S闭合，若电压表的示数为3V，试求： (1)电源的总功率； (2)电动机输出的机械功率。 B层 7．如图甲所示，R0是定值电阻，R是滑动变阻器，两者与一理想电流表串联后接在恒压直流电源上，当滑动变阻器的触头从a端滑向b端的过程中，得到定值电阻的功率随电流变化的图线如图乙所示，其中电流为0.15A时对应的触头在a端，电流为Ic时对应的触头在c点，且ab=4bc，下列说法正确的是（　　） A．电流Ic的大小为0.6A B．定值电阻R0=25Ω C．滑动变阻器的全阻值为R=280Ω D．当滑动变阻器消耗的功率为6.3W时，对应的电流一定为2.1A 8．（多选）某电动玩具车内部简化电路如图所示。电源电动势，内阻，电阻，电阻，电动机额定电压。开关闭合后，电动机正常工作，车轮正常转动。当不小心卡住车轮时，测得流过电阻的电流。下列说法正确的是（　　） A．电动机的内阻为 B．电动机正常工作时的输出功率为3W C．电动机正常工作时，电源的输出功率为16W D．卡住车轮时，电动机消耗的功率为3W 9．某机器人研发团队设计一款用于轻型物资搬运的救援机器人，其核心部件中有一台微型直流电动机。在实验室测试中，用3.0V电压驱动该电动机提升重力为4.0N的负载，此时电动机的电流为0.2A，将负载匀速提升3.0m用时30s。若测试过程中，除电动机线圈发热外无其它能量损失。求： (1)电动机的输入功率； (2)30s内电动机线圈产生的热量； (3)电动机线圈的电阻。 C层 10．把相同灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节滑动变阻器使小灯泡均正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论正确的是（　　） A．P甲=3P乙 B．P甲>3P乙 C．P乙=3P甲 D．P乙>3P甲 11．（多选）如图甲所示，电源电动势不变，内阻可以忽略。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从b点滑到a点的过程中，两电压表示数随电流表示数变化的图线如图乙所示。下列叙述正确的是（　　） A．电源电动势为15V B．图乙中dc是表示电压表的示数随电流表示数变化的图线 C．滑片从b点滑到a点的过程中，电路消耗的总功率最大值为45W D．滑片在a点时，10s内电阻R消耗的电能为10J 12．如图所示，电路中使用电动机提升重物。已知电源电动势E=18V，内阻为r=2，电阻R=6，重物质量m=0.3kg，当将重物固定且电动机不转时，理想电压表示数为当重物不固定且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，理想电压表示数，忽略摩擦，g取10m/。求： (1)重物固定时流过电源的电流； (2)电动机内部线圈的电阻； (3)重物匀速上升时的速度v。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 C A ABD CD C BC A AC 1．C 【详解】提升重物的有用功率为输出机械功率 输入总电功率 电动机的能量转化效率为 故选C。 2．A 【详解】A．充电宝额定能量 ，符合民航随身携带要求，故A正确； B．根据电荷量公式，是电流单位，是时间单位，因此是电荷量单位，不是能量单位，故B错误； C．充电时间，不是4.8小时，故C错误； D．该移动电源在充满电的情况下，储存的能量为 。根据题干，转换率 ，且实际转换率小于100%，所以该移动电源能输出的能量 。为一个“10W，5V”的USB风扇供电时长为 ，故D错误。 故选A。 3．ABD 【详解】A．由动能定理可得 解得 故A正确； B．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为 故B正确； C．根据可知，电动车能达到的最大速度为 故C错误； D．根据可知 解得驱动电动机的内阻为 故D正确。 故选ABD。 4．CD 【详解】A．设的表面边长为，则的表面边长为，它们的厚度均为，则， 即，故A错误； B．根据，因为两电阻的电流相等，且，所以，故B错误； C．相同时间内通过的电荷量，因为两电阻的电流相等，所以，故C正确； D．根据可知，因为两电阻的电流相等，且，所以相同时间内产生的焦耳热，故D正确。 故选CD。 5．(1) (2) 【详解】（1）根据电路图，可得总电流为 根据 解得 （2）电动机与灯泡并联，故电动机两端的电压等于灯泡两端的电压，则有 根据功能关系有 解得 6．(1)12W (2)7W 【详解】（1）电路中的电流 电源的总功率 （2）电动机两端电压 电动机输出的机械功率 解得 7．C 【详解】B．由图乙可知，电流为0.15A时对应的功率为0.45W，根据，可得，故B错误； A．由图乙可知，电流为时对应的功率为5 W，根据，可得，故A错误； C．当滑动变阻器在a端时，有 当滑动变阻器在c点时，有 联立解得，，故C正确； D．当滑动变阻器消耗的功率为6.3W时，设滑动变阻器两端的电压为U1，则有， 联立解得，或， 回路最大电流和最小电流分别为， 故当滑动变阻器消耗的功率为6.3W时，对应的电流可能为或，故D错误。 故选C。 8．BC 【详解】A．上的电压为 由闭合电路的欧姆定律得 解得 其中 解得，故A错误； B．电动机正常工作时，由部分电路的欧姆定律得中的电流 由闭合电路的欧姆定律得 解得 由能量守恒得 得，故B正确； C．电动机正常工作时，电源的输出功率为，故C正确； D．卡住车轮时，电动机消耗的功率为，故D错误。 故选BC。 9．(1)W (2)J (3)Ω 【详解】（1）电动机的输入功率 解得W （2）电动机提升物体的机械功率 由能量守恒定律知 线圈产生的热量 解得 （3）根据焦耳定律   可得线圈电阻Ω 10．A 【详解】由图知甲乙电路总电压U相等，设小灯泡正常工作时的电流为I，则甲电路消耗的功率为 乙电路消耗的功率为 所以有 故选A。 11．AC 【详解】由图甲得，R、R1、R2串联，电流表测量干路中的电流，电压表V1测量R1电压，电压表V2测量R2电压。 B.滑动变阻器的滑片P从b点滑到a点的过程中，滑动变阻器连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，根据串联电路的分压原理可知：滑动变阻器两端的电压变小；根据欧姆定律可知R2两端的电压变 大，所以图乙中dc是表示电压表V1的示数随电流表 示数变化的图线，ec是表示电压表V2的示数随电流 表示数变化的图线，故B错误； A.从关系图像可以看出，滑片P在b点时电流 ，， 滑片P在a点时电流 Ia=3A，， 根据欧姆定律和串联电路的电压特点可得电源电压 解得 R=1Ω 则 故A正确； C.当滑片位于a点时，接入电路的电阻最小，电路的电流最大，电路消耗的总功率最大，由图乙可知，电路中的最大电流为 所以电路最大功率 故C正确； D.滑片在a点时，10s内电阻R消耗的电能 故D错误。 故选AC。 12．(1) (2) (3) 【详解】（1）重物固定时，列闭合电路欧姆定律 解得 （2）重物固定时，对电动机列部分电路欧姆定律 解得 （3）匀速提升重物时，列闭合电路欧姆定律 解得 电动机的输出功率 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $