1-第5章 第一节 电路中的能量（word同步练习）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（粤教版）

**基本信息** 高中物理第五章第一节同步练，通过基础与提升分层设计，以电功、电功率、焦耳定律及电路能量转化为核心，构建从单一公式应用到综合电路分析的知识巩固路径，培养能量观念与科学推理能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|电功、电功率计算，焦耳定律应用，闭合电路能量分析|以选择为主，如第1题直接应用W=qU，第5题对比纯电阻与非纯电阻热功率，强化基础概念| |能力提升练|纯电阻与非纯电阻电路辨析，含电动机电路综合计算|含多选与计算，如第4题结合电动机实验数据求输出功率，第5题关联电路分析与机械功率，提升科学推理能力|

第五章　电能与能源的可持续发展 第一节　电路中的能量 基础过关练 题组一　电功和电功率 1.当电阻两端加上某一稳定电压时,一定时间内通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J。为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是 (　　) A.3 V,1.8 J　　　　B.3 V,3.6 J C.6 V,1.8 J　　　　D.6 V,3.6 J 2.(2025浙江期中)一个小型电热水器简化电路图如图所示,浸入水中的加热元件RL=1.0 Ω,在外部并联的电阻RS=2.0 Ω。在正常工作时,电源给电路提供I=3.0 A的恒定电流。下列说法正确的是 (　　) A.RL两端的电压为3.0 V B.流过RL的电流为1.0 A C.RS上消耗的电功率为2.0 W D.RL上消耗的电功率为16.0 W 题组二　焦耳定律 3.一个电热器电阻为R,当通过它的电流为I、通电时间为t时,产生的热量为Q。若要使它产生的热量为4Q,下列方法正确的是 (　　) A.电阻R不变,电流I变为原来的2倍,通电时间t不变 B.电阻R减半,电流I变为原来的2倍,通电时间t不变 C.电阻R不变,电流I不变,通电时间t变为原来的2倍 D.电阻R变为原来的2倍,电流I不变,通电时间t不变 4.两根完全相同的电阻丝,第一次将两电阻丝串联,第二次将两电阻丝并联,两次在电路两端加相同的电压。若两次两电阻丝产生的总热量均为Q,第一次用时t串,第二次用时t并,则t串∶t并为 (　　) A.1∶1　　　　B.2∶1　　　　C.4∶1　　　　D.1∶4 题组三　闭合电路中的能量 5.(2025山东菏泽一中月考)一盏规格为“220 V,60 W”的白炽灯和一台规格为“220 V,60 W”的电风扇并联接入220 V的交流电路中,均正常工作。则 (　　) A.白炽灯和电风扇的热功率一定不同 B.白炽灯和电风扇的热功率可能相同 C.白炽灯和电风扇消耗的电功率一定不同 D.白炽灯和电风扇的电阻一定相等 6.(2025广东深圳期中)工业上在生产氢气时会用到电解槽,其中PEM水电解槽以固体质子交换膜PEM为电解质,以纯水为反应物。由于电解槽采用零间距结构,电阻较低,可以显著提高电解过程的整体效率。如图所示,电解槽A和电炉丝B并联接到电源上,电源内阻r=1 Ω,电炉丝电阻R=19 Ω,电解槽电阻r'=0.5 Ω。当S1闭合、S2断开时,电炉丝消耗的功率为P1=684 W;当S1、S2都闭合时,电炉丝消耗的功率为P2=475 W(电炉丝电阻不变)。试求: (1)电源电动势E; (2)S1、S2都闭合时,流过电解槽的电流I的大小; (3)S1、S2都闭合时,电解槽消耗的电功率P。 能力提升练 题组一　纯电阻电路和非纯电阻电路 1.(2025江苏无锡期中)如图所示,电路中四个定值电阻,其中RA、RC的规格为“10 V,4 W”,RB、RD的规格为“10 V,2 W”。将该电路连接在某电源两端,功率最大的电阻为 (　　) A.RA　　　B.RB　　　C.RC　　　D.RD 2.如图所示,用输出电压为1.4 V、输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍-氢电池充电。下列说法不正确的是 (　　) A.电能转化为化学能的功率为0.12 W B.充电器输出的电功率为0.14 W C.充电时,电池消耗的热功率为0.02 W D.充电时,在1 s的时间内有0.14 J的电能转化为化学能 题组二　含电动机电路的分析方法 3.(2024广东广州期末)如图所示,电源电动势E=6 V,小灯泡L标有“3 V,0.9 W”,开关S接1,当滑动变阻器调到R=4 Ω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,则 (　　) A. 电源的内阻为10 Ω B. B.电动机的内阻为4 Ω C.电动机正常工作的电压为1.8 V D.电源的效率为70% 4.(多选题)(2025广东清远期中)研究微型电动机的性能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1.0 A和1.0 V;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2.0 A和15.0 V。不考虑温度对电阻的影响,则当这台电动机正常运转时 (　　) A.电动机的内阻为1.0 Ω B.电动机的输出功率为26.0 W C.电动机的输出功率为30.0 W D.电动机的内阻为2.0 Ω 5.(2024广东深圳期末)如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=1 Ω,电路中另一电阻R=10 Ω,直流电压U=100 V,理想电压表示数UV=60 V。试求: (1)通过电动机的电流; (2)输入电动机的电功率; (3)若电动机以v=2 m/s的速度匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(重力加速度g=10 m/s2) 答案与分层梯度式解析 基础过关练 1.D 2.C 3.A 4.C 5.A 1.D　由q=It可知,相同时间内通过电阻的电荷量为原来的2倍,则电流为原来的2倍,由U=IR可知电阻两端的电压为原来的2倍;由W=qU可知原来电阻两端的电压为3 V,故现在电阻两端所加电压为6 V。由于电压变为原来的2倍,电荷量也变为原来的2倍,由W=qU可知,消耗的电能为原来的4倍,即消耗3.6 J的电能,选项D正确。 2.C　RL、RS的并联电阻为R并== Ω= Ω,RL两端的电压为U=R并I=×3 V=2 V,故A错误;流过RL的电流为IL== A=2 A,故B错误;RS上消耗的电功率为PS== W=2 W,故C正确;RL上消耗的电功率为PL== W=4 W,故D错误。 3.A　电阻R不变,电流I变为原来的2倍,通电时间t不变,则产生的热量为Q'=(2I)2Rt=4I2Rt=4Q,选项A正确;电阻R减半,电流I变为原来的2倍,通电时间t不变,则产生的热量为Q'=(2I)2t=2I2Rt=2Q,选项B错误;电阻R不变,电流I不变,通电时间t变为原来的2倍,则产生的热量为Q'=I2R·2t=2I2Rt=2Q,选项C错误;电阻R变为原来的2倍,电流I不变,通电时间t不变,则产生的热量为Q'=I2·2R·t=2I2Rt=2Q,选项D错误。 4.C　设一根电阻丝的电阻为R,则R串=2R,R并=,由Q=t得t串∶t并=R串∶R并=4∶1,选项A、B、D错误,C正确。 5.A　白炽灯是纯电阻,则热功率为60 W,电风扇不是纯电阻用电器,则热功率小于60 W,两者的热功率一定不同,A正确,B错误;白炽灯和电风扇消耗的电功率相同,均为60 W,选项C错误;电风扇为非纯电阻用电器,其电阻一定小于白炽灯的电阻,故D错误。 6.答案　(1)120 V　(2)20 A　(3)1 900 W 解析　(1)当S1闭合、S2断开时,通过电炉丝的电流满足P1=R 根据闭合电路欧姆定律知,电源的电动势为E=I1(R+r) 代入数据解得E=120 V。 (2)当S1、S2都闭合时,通过电炉丝的电流满足P2=R 电炉丝两端电压为U=I2R 通过电源的电流为I总= 通过电解槽的电流为I=I总-I2 联立解得I=20 A。 (3)电解槽消耗的电功率为P=UI 解得P=1 900 W。 能力提升练 1.D 2.D 3.D 4.AB 1.D　根据R=可知RA=RC<RB=RD,因流过RA、RD的电流相等,根据P=I2R可知PD>PA,因RB、RC电阻两端电压相等,根据P=可知PC>PB,因RA、RC电阻相等,IA>IC,根据P=I2R可知PA>PC,即PD>PA>PC>PB,故选D。 2.D　电池充电过程中电能转化为化学能和内能,根据能量守恒定律,有UI=I2r+P化学能,解得P化学能=UI-I2r=1.4×0.1 W-0.12×2 W=0.12 W,故A正确;充电器输出的电功率为 P出=UI=1.4×0.1 W=0.14 W,故B正确;充电时,电池消耗的热功率为P热=I2r=0.12×2 W=0.02 W,故C正确;电能转化为化学能的功率为0.12 W,故充电时,在1 s的时间内有0.12 J的电能转化为化学能,故D错误。 易错警示 求电功、电热需要注意的几点 　　(1)解答此类问题首先要关注电路中是否含有非纯电阻用电器。 　　(2)若电路是纯电阻电路,如白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁等构成的电路,电流做功全部转化为内能,电功等于电热,有W=Q,即IUt=I2Rt,在计算电热和电功时,可采用公式W=Q=UIt=Pt=t=I2Rt中任一形式进行计算。 　　(3)若电路是非纯电阻电路,如含有电动机、电解槽、日光灯等的电路,电流做功将除转化为内能外,还转化为机械能、化学能等,此时有W>Q,即IUt>I2Rt,此种情况下,电功只能用公式W=IUt进行计算,电热Q只能用公式Q=I2Rt计算。 3.D　小灯泡的额定电流为I== A=0.3 A,电阻为RL== Ω=10 Ω。当开关S接1时,由闭合电路欧姆定律可知E=I(RL+R+r),代入数据解得r=6 Ω,选项A错误;当开关S接2时灯泡正常发光,流过灯泡的电流为I=0.3 A,电源内阻分得的电压为U=Ir=0.3×6 V=1.8 V,故电动机分得的电压为U动=E-UL-U=(6-3-1.8) V=1.2 V,电动机的内阻R<= Ω=4 Ω,选项B、C错误;电源的效率η===70%,选项D正确。 4.AB　电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为1.0 A和1.0 V,则电动机的内阻为r==1 Ω,故A正确,D错误。电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V,电动机的总功率为P=U2I2=15.0×2.0 W=30.0 W,电动机内阻消耗的热功率为P热=r=2.02×1 W=4.0 W,则电动机的输出功率为P出=P-P热=26.0 W,故B正确,C错误。 5.答案　(1)4 A　(2)240 W　(3)11.2 kg 解析　(1)通过电动机的电流为I== A=4 A。 (2)输入电动机的电功率P=IUV=4×60 W=240 W。 (3)若电动机以v=2 m/s匀速竖直向上提升重物,由能量关系可得P-I2r=mgv,解得m=11.2 kg。 3 学科网（北京）股份有限公司 $