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

**基本信息** 分层设计清晰，从基础概念到实际应用进阶，注重能量观念与科学推理的培养，适配新授课知识巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|能量单位换算、电功/电功率概念、纯电阻电路|基础辨析题（如千瓦时与焦耳换算）、简单电路计算题，强化物理观念| |B层|非纯电阻电路综合、电动机功率计算|结合实验情境（如电动机停转与运转对比），多步骤推理题，提升科学思维| |C层|实际应用电路（收割机、电动车）、复杂电路分析|真实情境问题（如抢收作业、共享电动车里程计算），综合应用与社会责任结合|

12.1 电路中的能量转化 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．三门核电站已累计发电约1280亿千瓦时，约（　　） A．4.6×1017C B．4.6×1017J C．4.6×1017V D．4.6×1017W 2．我国新一代车用电池能够提供更长的续航里程，其参数之一为。其中单位“”（瓦时）对应的物理量是（     ） A．速度 B．位移 C．能量 D．功率 3．（多选）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　） A．焦耳热适用于任何电路 B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中 D．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热不一定越多 4．（多选）如图所示，电源电动势E＝6V，小灯泡L的规格为“3V，0.9W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R＝8Ω时，小灯泡L正常发光。现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，已知电动机的线圈电阻R0＝2Ω。则（　　） A．电源内阻为3Ω B．电动机正常工作的电压为3V C．电动机输出的机械功率为0.54W，其效率为75% D．电动机的热功率为0.18W 5．某熨斗的内部电路如图甲所示，其中M为的内部接线端子，旋钮有“高”、“中”、“低”、“关”四个挡，每个挡内部接线如图乙所示的四种方式，请把每一种挡位和乙图中的连线方式进行配对。 6．如图所示，这是玩具直流电动机提升重物的装置，电路中电源内阻，电动势，定值电阻。闭合，路端电压，内阻的直流电动机正常工作，将一个质量的重物竖直向上匀速提起。不计空气阻力和摩擦，重力加速度大小为。此时，求： (1)流过电动机的电流； (2)电动机的输出功率； (3)重物的速度大小。 B层 7．为方便行李搬运，某同学设计了如图所示装置和电路图。电源与电动机、保护电阻、理想电流表相串联。闭合开关后，电动机正常工作，恰好能以速度拉动行李箱匀速竖直上升，此时电流表示数为。已知电源电动势、内阻，电动机的额定电压为、内阻为（不考虑空气阻力，重力加速度）。下列说法正确的是（　　） A．保护电阻 B．电动机的热功率为 C．电动机的输出功率为 D．行李箱质量为 8．（多选）在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和1.0V；当重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V。则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是（　　） A．电动机的内阻为 B．电动机的内电阻发热功率为8.0W C．电动机的输出功率为22W D．电动机的效率约为27% 9．如图所示电路中，电源的电动势为，、、。在图甲中，当电键断开时，电阻上通过的电流为。已知电动机的额定电压为，电动机的线圈的电阻为，求： (1)电源内阻为多少？ (2)甲电路电键闭合前总电阻是多少？ (3)甲电路电键闭合后电路总电阻是多少？ (4)在图甲中，电键闭合后消耗的功率增加还是减小？ (5)把图甲中换成电动机，如图乙所示，电键闭合后电动机恰好正常工作，此时通过电动机线圈的电流为多少？ (6)在图乙中，电键闭合后电动机恰好正常工作，此时电动机的输出功率为多少？ C层 10．2025年10月，淄博市遭遇历史罕见的连续强降雨，给玉米收割带来严峻挑战。全市紧急投入履带式玉米收割机进行抢收作业。已知当玉米收割机的切割电动机被杂物卡住不转时，通过切割电动机线圈的电流为80A，正常收割时电流为30A。以上两种情况切割电动机两端电压始终为24V。则正常收割时，该电动机的输出机械功率为（　　） A．1920W B．1200W C．720W D．450W 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、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、两端的电压之比为1:3 B．定值电阻消耗的电功率不变 C．通过定值电阻的电流减小 D．定值电阻、消耗的总功率为12P 12．图甲为某品牌的共享电动自行车，其电池、纯电阻车灯、电动机的整车简化电路如图乙所示。已知该电动车的电池电动势，电动机的额定电压为，电动机的内阻为，车灯电阻（该电阻恒定不变）。当都接通时，电动机和车灯正常工作的总功率为，求： (1)电池内阻； (2)电动机正常工作时的输出功率； (3)若该电动车电池容量为，电动车载人后在正常工作状态下以的速率匀速行驶，求该车在充满电情况下能行驶的里程（假设电池可以完全放电）。 《 12.1》参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 B C AD CD B BC D BD 1．B 【详解】千瓦时是能量的单位，焦耳（J）也是能量单位，千瓦时与焦耳的换算关系 1280亿千瓦时换算为焦耳 故B正确。 故选B。 2．C 【详解】是功率的单位，是时间的单位，根据电功公式，可知是功（能量）的单位。 故选C。 3．AD 【详解】A．焦耳热适用于任何电路，故A正确； B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路，故B错误； C．在非纯电阻电路中，电功率大于热功率，即，故C错误； D．电功率越大，电流做功越快，但电路中产生的焦耳热不一定越多，因为根据，产生的焦耳热与电路中的电流、电阻和通电时间都有关系，故D正确。 故选AD。 4．CD 【详解】A．小灯泡的额定电流为 灯泡内阻为 当开关接1时，根据闭合电路欧姆定律有 代入数据解得r＝2Ω，故A错误； B．电动机正常工作的电压为UM＝E－I（r＋RL） 代入数值可得UM＝2.4V，故B错误； CD．电动机的热功率为PM＝I2R0＝0.18W 电动机输出的机械功率为P出＝UMI－PM＝0.54W 其效率为η＝×100%＝75%，故CD正确。 故选CD。 5．见解析 【详解】a中回路未闭合，故a方式为“关挡”，b中总电阻，c中总电阻为，d中总电阻为 由公式可知，d为“高”挡，c方式为“中”挡，b方式为“低”挡。 6．(1) (2) (3) 【详解】（1）流过电动机的电流 （2）电动机两端的电压 电动机的输入功率 热功率 输出功率 （3）重物匀速上升时 解得 7．B 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律有 解得，A错误； BC．电动机总功率为 热功率 输出功率，故B正确，C错误； D．由题意可知， 解得，D错误。 故选B。 8．BC 【详解】A．电动机的内阻为 ，A错误； B．电动机的内电阻发热功率为，B正确； C．电动机的输出功率为，C正确； D．电动机的效率约为，D错误。 故选BC。 9．(1) (2) (3) (4)减小 (5) (6) 【详解】（1）在图甲中，当电键断开时，电阻上通过的电流为 根据闭合电路欧姆定律可得 解得电源内阻为 （2）在图甲中，电键闭合前，、、电源串联，总电阻等于 （3）在图甲中，电键闭合后，、并联后与、电源串联，总电阻等于 （4）在图甲中，电键闭合后电路的总电阻减小，则电路总电流增大，路端电压减小，两端电压增大，则两端电压减小，消耗的功率减小。 （5）在图乙中，电键闭合后电动机恰好正常工作，根据闭合电路欧姆定律可得 解得干路电流为 通过的电流为 通过电动机的电流为 （6）电动机的输出功率为 10．D 【详解】玉米收割机的切割电动机被杂物卡住不转时，此时是纯电阻电路，电路中线圈电阻为 正常收割时线圈电阻不变，则此时的输出功率为 故选D。 11．BD 【详解】BC．如题图甲所示，、并联，两电阻两端的电压均为U，根据，可知功率之比等于电流之比，即 根据并联电路电流和电阻的关系，可知 当、串联，两电阻两端电压变为4U，电路中的电流 故通过的电流不变，电压不变，所以消耗的电功率不变，仍为3P，故B正确，C错误； A．两端的电压 则 故A错误； D．由题意可知 两个电阻消耗的总功率 故D正确。 故选BD。 12．(1) (2) (3) 【详解】（1）由电动机和车灯正常工作的总功率 得通过电源的电流 由题知电源内阻分压为 又由欧姆定律 可得 （2）流过电动机的电流 代入数据解得 由 得电动机的输出功率 （3）由 得电动车行驶时间为 因此行驶里程为 代入数据解得 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 $