第12章 1 电路中的能量转化（Word练习）-【精讲精练】2026-2027学年高中物理必修第三册（人教版）

**基本信息** 该同步练习按“基础训练+能力提升”分层，基础7题聚焦单一知识点应用，能力5题强化综合分析，构建从概念理解到实际问题解决的巩固路径，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础训练|电阻定律、串并联电路、电功率计算|以伏安特性曲线分析、汽车电路等生活情境为载体，通过单选巩固电阻、能量等物理观念| |能力提升|电动机非纯电阻电路、多电阻组合、能量守恒应用|设置多选与计算题，结合充电宝充电、抽水器等实际问题，培养科学推理与模型建构能力|

[基础训练] 1．如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列判断正确的是(　　) A．a代表的电阻丝较细 B．b代表的电阻丝的电阻较大 C．将两条电阻丝并联后，其I－U图线位于a、b之间 D．将两条电阻丝串联后接入电路，a的热功率比b的小 解析　图线的斜率表示电阻的倒数，图线a的斜率小于b的斜率，所以a的电阻大于b的电阻，根据电阻定律R＝ρ知，长度相同，材料相同，知a的横截面积小，b的横截面积大。故A正确，B错误。 将两条电阻丝并联后，其电阻值小于b的电阻，则其I­U图线位于b与I轴之间，选项C错误； 将两条电阻丝串联后接入电路，电流相等，根据P＝I2R可知，a的热功率比b的大，选项D错误，故选A。 答案　A 2．串联电路在生活中的应用非常广泛，汽车中的各个电器设备，如车灯、音响、空调等，都是通过串联电路连接到车辆的电源上的。如图甲所示的纯电阻电路模型中，两个定值电阻R1、R2串联接在输出电压U＝24 V的恒压电源上，图乙是定值电阻R1、R2的U-I图线，则下列分析正确的是(　　) A．R2的阻值为1 kΩ B．R1两端电压U1为4 V C．R2两端的电功率为1.6 W D．若用另一阻值为5 kΩ的定值电阻R3并联在R1两端，则R2两端电压为19.2 V 解析　由U-I图像可知R1＝Ω＝5000 Ω＝5 kΩ，R2＝ Ω＝10 000 Ω＝10 kΩ，故A错误；两电阻串联，电流相等，则有＝，又U1＋U2＝U，联立解得U2＝16 V，U1＝8 V，故B错误；R2的电功率为P2＝＝ W＝0.025 6 W，故C错误；阻值为5 kΩ的定值电阻R3并联在R1两端，则R2两端电压为U2′＝R2，U2′＝19.2 V，故D正确。 答案　D 3．P1和P2是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体，P1的上、下表面积大于P2的上、下表面积，将P1和P2按图所示方式接到电源上，闭合开关后，下列说法正确的是(　　) A．若P1和P2的体积相同，则通过P1的电流大于通过P2的电流 B．若P1和P2的体积相同，则P1的电功率大于P2的电功率 C．若P1和P2的厚度相同，则P1两端的电压小于P2两端的电压 D．若P1和P2的厚度相同，则P1两端的电压大于P2两端的电压 解析　P1和P2是串联在电路中的，所以通过P1的电流总等于通过P2的电流，则A错误；由电阻定律可得R＝ρ＝ρ，则若P1和P2的体积相同，上下表面积越大的电阻的阻值越大，由电功率公式P＝I2R，由于通过P1的电流总等于通过P2的电流，则电阻越大的电功率越大，所以若P1和P2的体积相同，则P1的电功率大于P2的电功率，所以B正确；由电阻定律可得R＝ρ＝，若P1和P2的厚度相同，则P1和P2的电阻的阻值相同，由于P1和P2是串联关系，所以则P1两端的电压等于P2两端的电压，所以C、D错误。 答案　B 4.如图所示，电源电压U为10 V，定值电阻R2为5 Ω，小灯A上标有“4 V　0.2 A”的字样，小灯B上标有“15 V　0.3 A”的字样。电路接通后小灯A恰好正常发光，则小灯B的实际功率为(　　) A．1.2 W B．1 W C．0.9 W D．0.5 W 解析　电路接通后小灯A恰好正常发光，电流I＝0.2 A，则R2电压U2＝IR2＝1 V，故灯泡B的电压UB＝UA＋U2＝5 V，灯泡B电阻R＝＝50 Ω，小灯B的实际功率为P＝＝0.5 W，故选D。 答案　D 5．如图所示，电阻R1＝R、R2＝2R、R3＝2R，电路两端的电压始终为U，此时电阻R2消耗的电功率为P；若在R3的两端再并联上一个电阻R4＝R，此时R1消耗的电功率为(　　) A．P B．P C．P D．P 解析　R2、R3并联的阻值R23＝＝R，可知此时R2两端的电压U2＝＝，R2消耗的功率为P2＝＝＝P，并联上R4以后，R2、R3、R4并联的阻值R234＝＝R，此时R1两端的电压U1＝U＝，消耗的功率为P1＝＝＝P，故选B。 答案　B 6．图甲为一款儿童电动汽车，该款电动汽车的部分参数如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A．电源规格中的4.5 A·h，A·h是能量的单位 B．电机的输出功率小于24 W C．电机线圈的电阻为6 Ω D．行驶过程中电机突发故障，被卡住无法转动，此时通过电机的电流为2 A 解析　A·h是电流与时间的乘积，是电量的单位，故A错误；电动机的额定功率：P＝UI＝12×2＝24 W，可知电动机的输出功率一定小于24 W，故B正确；只知道电动机的额定电压与额定电流，不能由欧姆定律求出电动机的电阻值，故C错误；知道电动机的额定电压，不知道电动机的电阻值，所以若电机突发故障，被卡住无法转动，不能求出通过电动机的电流值，故D错误，故选B。 答案　B 7．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(保留三位有效数字)。 解析　(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)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%。 答案　(1)31 W　(2)72.6% [能力提升] 8.(多选)如图所示，电阻R1＝20 Ω，电动机的绕阻R2＝10 Ω。当开关断开时，电流表的示数是0.5 A，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是(　　) A．I＝1.5 A B．I＜1.5 A C．P＝15 W D．P＜15 W 解析　当开关断开时，根据U＝IR算出电源电压为10 V，开关闭合后，电阻R1中的电流没变，电动机两端电压也为10 V。此电压不可能全部在电动机的内阻上，故电动机中的电流不可能达到1 A，所以总电流小于1.5 A。据P＝UI可知，电源的功率也小于15 W。选项B、D正确。 答案　BD 9．如图甲所示，用内阻为r1充电宝为一手机充电，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r2，则时间t内(　　) A．充电宝输出的电功率为UI－I2r1 B．充电宝的总功率为UI＋I2r1 C．手机电池产生的焦耳热为t D．手机电池增加的化学能为UIt＋I2r1t 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；充电宝的总功率为输出功率加上内阻发热功率，总功率为P总＝UI＋I2r1，B正确；U是充电宝的输出电压，不是内电压，所以不能用·t计算电池产生的热量，电池产生的热量应该为I2r2t，C错误；输出的电能一部分转化为手机的化学能，一部分转化为电池的热能，故根据能量守恒定律知手机增加的化学能为UIt－I2r2t，D错误。 答案　B 10．(多选)额定电压均为220 V的白炽灯L1和L2的U­I特性曲线如图甲所示，现将和L2完全相同的L3与L1和L2一起按如图乙所示接入220 V电路中，则下列说法正确的是(　　) A．L2的额定功率约为99 W B．L2的实际功率约为17 W C．L2的实际功率比L3的实际功率小17 W D．L2的实际功率比L3的实际功率小82 W 解析　由L2的伏安特性曲线可得，在额定电压220 V时的电流为0.45 A，则L2的额定功率为P额＝U额I额＝99 W，故A正确；图示电路为L1和L2串联再与L3并联，所以L1和L2串联后两端的总电压为220 V，那么流过L1和L2的电流及两灯的电压满足I1＝I2，U1＋U2＝220 V，由L1和L2的U­I图线可知I1＝I2＝0.25 A，U1＝152 V，U2＝68 V，故灯L2的实际功率P2＝I2U2＝17 W，故B正确；由于L3两端的电压为220 V，故P3＝P额＝99 W，则P3－P2＝82 W，故C错误，D正确。 答案　ABD 55．如图为某品牌的桶装饮用水电动抽水器，内置电池、电动水泵。已知电动水泵工作电压U＝5 V，工作电流I＝0.5 A。某次用该电动抽水器抽水喝时，出水口与桶内水面高度差h＝0.6 m，若桶内水的初速度为零，出水口出水速度v＝2 m/s，每秒出水质量m＝0.2 kg，忽略水在管道中的机械能损失，g取10 m/s2。求： (1)每秒水泵消耗的电能； (2)水泵的输出功率； (3)水泵的内阻。 解析　(1)水泵在1秒内消耗的电能等于电流所做的功，则E＝UIt，解得E＝2.5 J。 (2)根据功能关系，水泵抽水1秒所做的功W＝mgh＋mv2 水泵的输出功率P出＝ 解得P出＝1.6 W。 (3)水泵的输入功率P入＝UI 水泵的热功率P热＝P入－P出 根据焦耳定律可得P热＝I2r 可得水泵的内阻r＝3.6 Ω。 答案　(1)2.5 J　 (2)1.6 W　　 (3)3.6 Ω 12．如图所示，M为电动机，N为电炉子，电炉子的电阻R＝4 Ω，电动机的内阻r＝1 Ω，恒定电压U＝12 V。当S1闭合、S2断开时，理想电流表A示数为I1；当S1、S2同时闭合时，理想电流表A示数为I2＝5 A。求： (1)理想电流表的示数I1及电炉子发热功率； (2)电动机的输出功率。 解析　(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得 I1＝＝ A＝3 A， 其发热功率为PR＝I12R＝32×4 W＝36 W。 (2)当S1、S2同时闭合时，流过电动机的电流为 I3＝I2－I1＝2 A， 电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得 UI3＝P出＋I32r， 代入数据解得P出＝20 W。 答案　(1)3 A　36 W　(2)20 W 学科网（北京）股份有限公司 $