3.3 电功与电热（word同步练习）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（鲁科版）

**基本信息** 聚焦电功与电热，通过题组分层设计，从概念辨析到综合应用，构建“基础巩固-能量转化深化”的知识路径，适配新授课教学，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |题组一|电功与电功率的概念辨析、基础计算及简单电路应用|结合太阳能电池、手机电池等生活情境，通过选择与简单计算巩固物理观念| |题组二|电功与电热的能量转化、非纯电阻电路分析及综合计算|以电动机、电解槽等实验情境为载体，通过综合计算培养科学推理与模型建构能力|

第3节　电功与电热 基础过关练 题组一　电功和电功率 1.（多选题）关于三个公式P=UI、P=I2R、P=的适用范围，以下说法正确的是 （　　） A.第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求电热功率 B.在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求电热功率 C.在非纯电阻电路中，第一个公式可用于求电功率，第二个公式可用于求电热功率 D.由U=IR可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，既是电功率，也是电热功率 2.国家航天局消息，“嫦娥四号”着陆器于 2019 年 7 月 26 日 19 时 12分成功完成唤醒设置，进入第8月昼工作期。“嫦娥四号”的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的。由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应，在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V的电动势，可获得0.1 A的电流，则每秒照射到单片单晶硅太阳能电池上太阳光的能量大约是 （　　） A.0.48 J　　　　B.0.12 J C.0.26 J　　　　D.0.52 J 3.（2026安徽合肥第十中学月考）某款手机部分说明书如下： 手机类型 智能折叠手机、5G 屏幕分辨率 2 480×2 200 电池容量 4 600 mA·h 标准电压（电动势） 5 V 电池类型 不可拆卸电池 待机时间 24 d 工作时间 20 h 关于该手机的说法正确的是 （　　） A.该电池的容量为4.6 C B.该手机工作时的电流为0.23 A C.该电池储存的电能为8.28×106 J D.该电池通过静电力做功将其他形式的能转化为电能 4.（2026河南郑州月考）普通电饭锅工作时有加热和保温两种状态。如图所示为电饭锅的电路图，R1为电阻，R2是加热用的电阻丝，S为开关。若电饭锅在保温状态下的功率是加热状态下功率的一半，则下列描述正确的是 （　　） A.R1∶R2=1∶1 B.R1∶R2=1∶2 C.开关S闭合时，电饭锅处于保温状态 D.开关S断开时，R1与R2的功率之比为1∶2 5.（2026山西太原山西大学附中期中）如图所示，A、B两灯泡的额定电压均为110 V，额定功率PA=100 W、PB=40 W，接在电压恒为220 V的电路中。欲使两灯泡均正常发光，且整个电路消耗的电功率最小，则下面四种电路连接方式中满足要求的是 （　　） 　　　　 　　　　 6.（2026河南周口月考）物理爱好者小张想根据自己所学的物理知识估算喷泉广场上一眼喷泉的电机输出功率。通过测量，他得知该喷泉喷口的出水截面积为S=20 cm2，喷口朝向与地面夹角为 60°，喷出的水柱能到达的最高点距喷口的高度约为h=15 m。已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3，重力加速度取g=10 m/s2。据此，小张估算此喷泉的电机输出功率为 （　　） A.4 kW　　　　B.8 kW C.12 kW　　　　D.16 kW 题组二　电功和电热 7.（2026江苏常州田家炳中学调研）如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2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.手机电池储存的化学能为UIt-I2rt B.手机电池产生的焦耳热为t C.手机电池产生的焦耳热为UIt D.充电宝输出的电功率为UI+I2r 8.（2024重庆育才中学期中）某学习小组在研究微型电动机的性能时，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，理想电流表和理想电压表的示数分别为1 A和1 V，重新调节R，使电动机恢复正常运转时，理想电流表和理想电压表的示数分别为2.0 A和12.0 V。则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是 （　　） A.电动机的输出功率为4 W B.电动机的输出功率为24 W C.电动机的内电阻为6 Ω D.电动机的内电阻为1 Ω 9.（2026山东济南第三中学期中）如图所示，A为电解槽，N为电炉，恒定电压U=12 V，电解槽内阻r=2 Ω，当S1闭合、S2断开时，电流表的示数为6 A；当S2闭合、S1断开时，电流表的示数为4 A（电流表内阻不计），求： （1）电炉的电阻及发热功率各多大？ （2）在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？ 10.（2026广东清远一中期中）如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r=1 Ω，电动机两端电压为5 V，电路中的电流为1 A，物体A重20 N，不计摩擦力，问： （1）电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？ （2）电动机的输入功率和输出功率各是多少？ （3）10 s内，可以把重物A匀速提升多高？ （4）这台电动机的机械效率是多少？ 答案与分层梯度式解析 第3节　电功与电热 基础过关练 1.BC　首先要明确，欧姆定律只适用于纯电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中是等效的，但在非纯电阻电路中它们互不相同。其次，P=UI表示电功率，而P=I2R表示电热功率。因此，在纯电阻电路中，UIt=I2Rt，消耗的电能全部转化为内能；而在非纯电阻电路中，UIt>I2Rt，即消耗的电能只有部分转化为内能。故选项B、C正确。 2.C　太阳能电池每秒产生的电能为W=UIt=0.6×0.1×1 J=0.06 J，则每秒照射到单片单晶硅太阳能电池上太阳光的能量大约是W'==≈0.26 J，故选C。 3.B　电池容量是指电池的存储电荷量，或电池能输出的总电荷量的多少，根据电荷量与电流关系得q=4 600×10-3×3 600 C=1.656×104 C，A错误；该手机工作时的电流为I== A=0.23 A，B正确；电池储存的电能W=UIt=5×4 600×10-3×3 600 J=8.28×104 J，C错误；该电池是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能，D错误。故选B。 4.A　加热状态下电路的总功率较大，保温状态下电路的总功率较小，在纯电阻电路中，电路总功率P=；开关闭合时，R1被短路，电路总功率P1=，开关断开时，R1与R2串联，电路总功率P2=，可知P1>P2，故开关闭合时，电饭锅处于加热状态，C错误。由于P1>P2，结合“保温状态下的功率是加热状态下功率的一半”，可知P1=2P2，所以R1=R2，故A正确，B错误。开关S断开时，R1与R2串联，根据P=I2R可知，R1与R2的功率之比为1∶1，故D错误。 5.C　根据功率P=可知，灯泡A的电阻RA== Ω=121 Ω，灯泡B的电阻RB== Ω=302.5 Ω。A选项中灯泡A和灯泡B串联，接到220 V的电源上，根据串联电路的分压特点可知，灯泡A两端的电压小于110 V，灯泡B两端的电压大于110 V，所以两灯泡均不能正常发光，A错误。B选项中灯泡A和可变电阻R并联后再与灯泡B串联，灯泡要想正常发光，必须满足灯泡A与可变电阻R并联后的总电阻和灯泡B的电阻相等，但并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，所以此电路中灯泡A和灯泡B均不能正常发光，故B错误。C选项中灯泡B和可变电阻R并联后再与灯泡A串联，可以满足灯泡B与可变电阻R并联后的总电阻和灯泡A的电阻相等，即可以使灯泡A和灯泡B正常发光，可得整个电路消耗的电功率为P总=2PA=200 W；D选项中灯泡A和灯泡B并联后与可变电阻R串联，可满足灯泡A与灯泡B并联后的总电阻与可变电阻R的阻值相等，故可以使两灯泡均正常发光，此时整个电路消耗的电功率为P总=2（PA+PB）=280 W。综上可知，C选项中两灯泡均正常发光，且整个电路消耗的电功率最小，选C。 6.B　由斜抛运动知识可知（v0 sin 60°）2=2gh，解得v0=20 m/s；设在Δt时间内从喷口喷出的水的质量为Δm，则Δm=Sv0Δtρ，则此喷泉的电机输出功率为P= =Sρ，代入数据解得P=8 kW，故选B。 7.A　 关键点拨 充电宝为手机电池充电时，充电宝是电源，电池为用电器，电能除了转化为化学能之外，还有一部分转化为内能。 时间t内，充电宝输出的电能为E=UIt，根据能量转化与守恒可知，手机电池储存的化学能为E化=UIt-I2rt，故A正确；手机电池产生的焦耳热为Q=I2rt，由于手机电池是非纯电阻用电器，焦耳热不等于t，且焦耳热小于UIt，故B、C错误；充电宝输出的电功率为P=UI，故D错误。 8.D　当电动机停止转动时，可将电动机视为纯电阻元件，根据题意，结合欧姆定律可得，电动机的内电阻为r===1 Ω，故C错误，D正确；当电动机正常工作时，其总功率为P=U2I2=12×2 W=24 W，电动机的输出功率为P输出=P-r=24 W-22×1 W=20 W，故A、B错误。 9.答案　（1）2 Ω　72 W　（2）16 W 解析　（1）电炉为纯电阻用电器，由欧姆定律I=，得R== Ω=2 Ω，其发热功率为PR=UI1=12×6 W=72 W。 （2）电解槽为非纯电阻用电器，电能转化为内能和化学能，其中P热=r=42×2 W=32 W，P总=UI2=12×4 W=48 W，P化=P总-P热=16 W。 10.答案　（1）1 W　（2）5 W　4 W　（3）2 m　（4）80% 解析　（1）根据焦耳定律，热功率为：P热=I2r=12×1 W=1 W （2）输入功率为：P入=IU=1×5 W=5 W 输出功率为：P出=P入-P热=5 W-1 W=4 W （3）电动机的输出功率用来提升重物，在10 s内，有 P出t=Gh h== m=2 m （4）机械效率为：η=×100%=×100%=80% 7 学科网（北京）股份有限公司 $