12.1 电路中的能量转化 课时训练 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 该同步练习通过“对点训练”与“综合训练”分层设计，聚焦电路能量转化，从基础公式应用到综合情境分析，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |对点训练|电功、电热公式及纯/非纯电阻电路基础分析|以选择题为主，题1-2强化公式辨析，题7-8区分纯/非纯电阻电路能量转化，巩固物理观念| |综合训练|实际情境能量估算、复杂电路分析及计算|结合生活情境（题9网课耗电估算）和电路综合计算（题13电动机效率），提升科学推理与问题解决能力|

第1节 电路中的能量转化 课时训练 对点训练 一、选择题: 题组一　电功和电热 1.把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内(　　) A.由Q＝I2Rt可知，电炉的发热量减小 B.由Q＝UIt可知，电炉的发热量不变 C.由Q＝t可知，电炉的发热量增大 D.无法确定 2.把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在输出电压相同的电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串∶t并为(　　) A.1∶1 B.2∶1 C.4∶1 D.1∶4 3.(多选)有两个灯泡L1、L2，额定电压皆为6 V，额定功率分别为6 W、3 W，将它们接在电路中，下列说法正确的是(　　) A.若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W B.若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W C.若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W D.若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W 题组二　纯电阻电路电功和电热的分析 4.随着我国人民生活水平的不断提高，家庭中使用的电器越来越多。下列电器中主要利用电流的热效应工作的是(　　) A.电风扇 B.电视机 C.洗衣机 D.电饭煲 5.标有“6 V　6 W”和“6 V　3 W”的灯泡L1和L2串联接在某电源上，设灯丝电阻不变，则(　　) A.通过灯L1、L2的电流之比为2∶1 B.灯L1、L2的实际功率之比为2∶1 C.电源电压为12 V时，灯L1、L2均正常发光 D.电源电压为9 V时，灯L2正常发光 6.将两个定值电阻R1、R2并联接在电压为U的电源两端，R1消耗的功率为P1，R2消耗的功率为3P1，当把它们串联在电压为4U的电源两端时，下列说法正确的是(　　) A.R1两端的电压为U B.R2消耗的功率变小 C.通过R2的电流变小 D.两个电阻消耗的总功率为12P1 题组三　非纯电阻电路电功和电热的分析 7.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 8.如图所示，一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流为5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法正确的是(　　) A.电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω B.电饭煲的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W C.1 min内，电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机消耗的电能为6.6×103 J D.电饭煲发热功率是洗衣机发热功率的10倍 综合训练 一、选择题: 9.新冠肺炎疫情期间，同学们都待在家里认真上网课。有一位同学突然想估算一下全校师生在家上直播课时消耗的总电能。他查阅了相关资料，信息如下表： 学校师生总人数 上课时间/节 每天/节 网络作业时间/h 2000 30 min 6 2 使用手机人数占比 使用电脑人数占比 手机的功率/W 电脑的功率/W 20% 80% 5 50 仅考虑信息表中的用电器，试估算全校师生在家上直播课时一天消耗的总电能约为(　　) A.4.1×105 J B.8.9×108 J C.1.5×109 J D.2.0×109 J 10.在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V　6 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.5 Ω。若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是(　　) A.电动机的输入电压是8 V B.流过电动机的电流是10 A C.电动机的效率是80% D.整个电路消耗的电功率是10 W 11.(多选)理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机线圈电阻为R1，它与电热丝电阻值R2串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的功率为P，则有(　　) A.P＝UI B.P＝I2(R1＋R2) C.P＞UI D.P＞I2(R1＋R2) 12.(多选)国庆期间小明去逛超市，遇促销打折买了一个电吹风，电吹风的使用说明书上给出了如表所示的参数及图示电路图。下列说法正确的是(　　) 电吹风铭牌参数 额定电压 220 V　50 Hz 额定功率 热风 1 000 W 冷风 250 W A.该电吹风发热电阻R的阻值约为64.5 Ω B.该电吹风电动机M的内阻为193.6 Ω C.当开关S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风 D.当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J 二、计算题: 13.小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1 Ω)与规格为“4 V　4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求： (1)通过电动机的电流； (2)电动机的输出功率P出； (3)电动机的效率。 参考答案： 1.答案　C解析　将家用电炉的电热丝剪去一小段后，其电阻R变小，由于加在电炉两端的电压U不变，因此由公式Q＝t可知，在相同时间t内，电炉的发热量Q增大，选项C正确。 2.答案　C解析　设每根电热丝电阻为R0，则R串＝2R0，R并＝。由Q＝W＝t 得t串∶t并＝4∶1。 3.答案　BC解析　当两灯泡串联时，流过灯泡的电流相等，L1的额定电流为I1＝＝1 A，电阻R1＝＝6 Ω，L2的额定电流为I2＝＝0.5 A，电阻R2＝＝12 Ω。要使两灯泡不致被烧坏，电路中的最大电流为0.5 A，两灯泡的最大功率为Pmax＝IR1＋IR2＝4.5 W，故A错误，B正确；当两灯泡并联时，灯泡两端电压相等，当电压为6 V时，两灯泡皆可正常发光，此时两灯泡最大功率为9 W，故C正确，D错误。 4.答案　D解析　电风扇和洗衣机将电能转化为动能和少量的热能，故A、C不符合题意；电视机主要将电能转化为光能，C不符合题意；电饭煲主要将电能转化为热能，D符合题意。 5.答案　D解析　两灯泡串联接在某电源上时，通过两灯泡的电流相等，故A错误；根据P＝，可得两灯泡的电阻分别为R1＝＝＝6 Ω，R2＝＝＝12 Ω，根据P＝I2R可知P1∶P2＝I2R1∶I2R2＝R1∶R2＝6 Ω∶12 Ω＝1∶2，所以B错误；电源电压为12 V时电路中电流I1＝＝＝ A，灯L1两端的电压U1′＝I1R1＝ A×6 Ω＝4 V<U1，不正常发光；灯L2两端的电压U2′＝I1R2＝ A×12 Ω＝8 V>U2，会被烧毁，故C错误；电源电压为9 V时，电路中电流I1′＝＝＝0.5 A，灯L2两端的电压U2″＝I2′R2＝0.5 A×12 Ω＝6 V，正常发光，故D正确。 6.答案　D解析　当R1、R2并联在电压为U的电源两端时，两电阻两端的电压均为U，根据P＝IU，功率之比等于电流之比，根据并联电路电流和电阻的关系，可知R1＝3R2；当把它们串联在电压为4U的电源两端时，电路中的电流I＝＝，故通过R2的电流不变，电压不变，所以R2的电功率不变，仍为3P1，故B、C错误；R1两端的电压U1＝IR1＝×3R2＝3U，故A错误；两个电阻消耗的总功率P＝U′I＝4U·＝12P1，故D正确。 7.答案　D解析　充电宝的输出电压U、输出电流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、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。 8.答案　C解析　电饭煲为纯电阻元件，电阻R＝＝44 Ω，电功率P＝UI＝1 100 W，每分钟消耗的电能E＝UIt＝6.6×104 J；洗衣机电动机线圈电阻无法确定，也无法确定其发热功率，洗衣机电功率P′＝UI′＝110 W，每分钟消耗的电能E′＝UI′t＝6.6×103 J，故选项C正确，A、B、D错误。 9.答案　C解析　学生每天在线学习的时间t＝0.5×6 h＋2 h＝5 h＝1.8×104 s 学生每天使用电脑的总功率P1＝50×2 000×0.8 W＝8×104 W 学生每天使用手机的总功率P2＝5×2000×0.2 W＝2×103 W 学生每天学习使用手机和电脑需要消耗的总电能为 E＝·t＝1.48×109 J≈1.5×109 J A、B、D错误，C正确。 10.答案　C解析　电动机的输入电压U1＝U－UL＝8 V－3 V＝5 V，故A错误；整个电路中的电流I＝＝＝2 A，所以电动机消耗的电功率P电＝U1I＝5×2 W＝10 W，电动机发热的功率P热＝I2RM＝4×0.5 W＝2 W，则电动机输出的功率P出＝P电－P热＝10 W－2 W＝8 W，η＝×100%＝×100%＝80%，故B错误，C正确；整个电路消耗的电功率P总＝UI＝8×2 W＝16 W，故D错误。 11.答案　AD解析　电吹风机消耗的电功率P是总功率，总功率的大小应该用P＝IU来计算，所以总功率P＝IU，故A正确，C错误；电吹风机中发热功率要用I2R来计算，所以总的发热功率为I2(R1＋R2)，因为总功率一部分转化为机械功率，一部分转化为热功率，则吹风机的总功率要大于发热的功率，故B错误，D正确。 12.答案　AC解析　由表格可知发热电阻的功率PR＝P－PM＝1 000 W－250 W＝750 W，所以该电吹风发热电阻R的阻值R＝＝ Ω≈64.5 Ω，故A正确；电动机正常工作过程为非纯电阻，不能使用公式R＝计算电动机内阻，故B错误；由图可知当开关S1断开、S2闭合时，发热电阻断路，电动机工作，故吹冷风，故C正确；当开关S1、S2均闭合时，电动机正常工作，功率仍然为250 W，故电动机每秒钟消耗的电能为W＝Pt＝250×1 J＝250 J，故D错误。 13.答案　(1)0.6 A　(2)2.04 W　(3)85% 解析　(1)流经灯泡的电流IL＝＝ A＝1 A 流经电阻R的电流IR＝＝ A＝1.6 A 流经电动机的电流I＝IR－IL＝0.6 A。 (2)电动机消耗的总功率P′＝ULI＝4×0.6 W＝2.4 W 电动机的热功率P热＝I2r＝(0.6)2×1 W＝0.36 W 电动机的输出功率 P出＝P′－P热＝2.4 W－0.36 W＝2.04 W。 (3)电动机的效率η＝×100%＝×100%＝85%。 学科网（北京）股份有限公司 $