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

**基本信息** 聚焦电路能量转化，通过基础巩固、能力提升、综合应用三层设计，实现从单一公式到实际问题的知识进阶，强化能量观念与科学推理。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|电动机功率、焦耳定律、电阻定律|选用南通/徐州期末题，聚焦UI与I²R辨析，强化能量观念| |能力提升|串联电路分析、I-U图像、非纯电阻电路|结合图像斜率分析与电路动态问题，培养科学推理| |综合应用|实际电路计算（扫地机器人、电动车充电）|联系生活情境，通过多步骤计算提升问题解决能力，体现科学态度与责任|

12.1电路中的能量转化 1 （2025南通期末）一电动机正常工作时两端的电压为U，通过的电流为I，已知电动机线圈电阻为R.则该电动机(　　) A. 发热功率为UI B. 发热功率为I2R C. 对外做功的功率为UI D. 对外做功的功率为I2R 2 （2024徐州期末）用不同材料做成两形状、大小相同的导体棒甲、乙，接在如图所示的电路中，理想电压表V1的示数大于V2的示数．则导体棒甲(　　) A. 电阻率小 B. 电功率小 C. 在相同时间内产生的热量多 D. 在相同时间内通过的电荷量大 3 如图所示，输入电压U＝8 V，灯泡L标有“3 V　6 W”字样，M为电动机．当灯泡恰能正常发光时，电动机的功率为(　　) A. 3 W B. 5 W C. 8 W D. 10 W 4 （2025南通三模）如图所示，电阻R1、R2串联，R1＝2R2，流过恒定的电流，则(　　) A. R1、R2的电压之比为1∶1 B. R1、R2的电功率之比为1∶2 C. 通过R1、R2横截面的电荷量之比为1∶1 D. 相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比为1∶2 5 两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为(　　) A. QA∶QB＝1∶1 B. QA∶QB ＝2∶1 C. QA∶QB ＝1∶2 D. QA∶QB ＝4∶1 6 （2024淮安合格性考试模拟）下列关于公式Q＝I2Rt和W＝UIt的说法正确的是(　　) A. 公式W＝UIt非纯电阻电路不适用 B. 公式Q＝I2Rt仅适用于纯电阻电路 C. 两公式纯电阻和非纯电阻电路均适用，且始终有W＝Q D. 两公式纯电阻和非纯电阻电路均适用，但在非纯电阻电路中W>Q 7 （2025扬州期末）如图所示，电动机与灯泡串联接入电路，电动机正常工作时，灯泡的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2.则下列表达式正确的是(　　) A. >　 B. < C. I1>I2　 D. I1＝I2＝ 8 如图所示为某款扫地机器人，其内置锂电池容量为5 000 mA·h，在一般情况下，充满一次电可供其正常工作的时间为150 min.已知该扫地机器人的额定功率为30 W，则下列说法正确的是(　　) A. 扫地机器人正常工作时的电流是0.2 A B. 扫地机器人正常工作时的电压为15 V C. 扫地机器人正常工作150 min消耗的电能为3.6×105 J D. 扫地机器人电动机的内阻为7.5 Ω 9 如图所示是电阻R的I-U图像，图中α＝45°，由此得出(　　) A. 通过电阻的电流与两端电压成正比 B. 电阻R＝0.5 Ω C. 因I-U图像的斜率表示电阻的倒数，故R＝＝1.0 Ω D. 电阻在10 V时消耗的功率，可以用图线与横坐标围成的面积表达 10 （2025连云港期末）如图所示，线圈电阻为r的电动机两端的电压恒为U，通过线圈中的电流为I，质量为m的重物在电动机的牵引下匀速上升．重力加速度取g，求： (1) 电动机的输出功率P； (2) 重物匀速上升速度v的大小． 11 （2025连云港期末）电动车越来越普及，如图所示是家用电瓶车充电器对蓄电池组进行充电的电路，A、B两端接在充电器的输出端上，蓄电池组的内阻r＝2 Ω，指示灯L的规格为“6 V　3 W”，当可变电阻R调到20 Ω时，指示灯恰能正常发光，电压表示数为52 V（设电压表内阻极大），蓄电池组接充电器时，试求： (1) 充电器的输出功率； (2) 充电器的充电效率（结果保留三位有效数字）. 第1节　电路中的能量转化 1. B　根据焦耳定律可知，发热功率应为P热＝I2R，故A错误，B正确；对外做功的机械功率应为P机械＝UI－I2R，故C、D错误． 2. C　导体棒甲、乙串联，通过导体棒甲、乙的电流相同，理想电压表V1的示数大于V2的示数，则导体棒甲两端的电压大于导体棒乙两端的电压，根据欧姆定律可知，导体棒甲阻值较大，导体棒甲、乙形状、大小相同，则导体棒甲电阻率大，故A错误；根据P＝I2R，通过导体棒甲、乙的电流相同，导体棒甲阻值较大，可知导体棒甲电功率大，故B错误；根据Q＝I2Rt，通过导体棒甲、乙的电流相同，导体棒甲阻值较大，导体棒甲在相同时间内产生的热量多，故C正确；根据q＝It，通过导体棒甲、乙的电流相同，故在相同时间内通过导体棒甲、乙的电荷量相同，故D错误． 3. D　灯泡正常发光，所以电路中电流大小为I＝＝ A＝2 A，则电动机的功率为P电＝U电I＝(8－3)V×2 A＝10 W, 故D正确． 4. C　串联电路，电流处处相等，根据U＝IR，则R1、R2的电压之比为＝＝＝＝，故A错误；根据电功率P＝I2R，由于电流相等，故电功率之比与电阻成正比，即R1、R2的电功率之比为2∶1，故B错误；根据q＝It，由于电流相等、时间相等，则通过R1、R2横截面的电荷量之比为1∶1，故C正确；根据焦耳热Q＝I2Rt，由于电流相等，故相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比等于电阻之比，即相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比为2∶1，故D错误． 5. B　由电阻定律可得R＝ρ＝ρ＝，则电阻丝A的电阻为RA＝，电阻丝B的电阻RB＝＝，所以RA∶RB＝2∶1，由焦耳定律Q＝I2Rt，可得QA∶QB＝2∶1，故B正确． 6. D　公式W＝UIt对任何电路都适用，A错误；公式Q＝I2Rt不仅适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路求电热，B错误；两公式纯电阻和非纯电阻电路均适用，只有纯电阻电路中有W＝Q，在非纯电阻电路中W>Q，C错误，D正确． 7. B　灯泡和电动机串联可知电流相等，都等于通过灯泡的电流，即I1＝I2＝，因对电动机而言U2I2>IR2，即通过电动机的电流I2<，可知<，故B正确． 8. B　扫地机器人正常工作时的电流是I＝ A＝2 A，A错误；扫地机器人正常工作时的电压为U＝＝ V＝15 V，B正确；扫地机器人正常工作150 min消耗的电能为E＝Pt＝30×150×60 J＝2.7×105 J，C错误；由于扫地机器人电动机不是纯电阻，其内阻r≠＝ Ω＝7.5 Ω，D错误． 9. A　由图像可知，通过电阻的电流与两端电压成正比，A正确；由图像可知电阻大小为R＝＝ Ω＝2.0 Ω，B、C错误；在R两端加上10 V的电压时，图线与横坐标围成的面积为S＝×5×10 W＝25 W，电阻在10 V时消耗的功率为P＝UI＝50 W≠S，D错误． 10. (1) 电动机的总功率P总＝UI， 电动机消耗的热功率P热＝I2r， 电动机的输出功率P＝P总－P热＝UI－I2r. (2) 重物在电动机的牵引下匀速上升， 所以P＝mgv， 可得v＝. 11. (1) 电路中的电流为I＝＝ A＝0.5 A， 充电器的输出功率P1＝(UR＋UV)I＝(0.5×20＋52)×0.5 W＝31 W. (2) 指示灯正常工作时，RL＝＝12 Ω，充电器的有用功率 P3＝P1－P内损－P外损＝P1－(R＋r＋RL)I2＝31 W－(20＋2＋12)×0.52 W＝22.5 W， 则充电器的充电效率 η＝×100%＝×100%＝72.6%. 学科网（北京）股份有限公司 $