第5章 综合拔高练（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** 以电路功率计算为核心，通过分层典例整合串并联规律、能量转化与实际应用，构建“概念-推导-应用”逻辑链，突出科学思维与能量观念的综合运用。 **综合设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |综合拔高练|3题（2022江苏/浙江、2024海南）|一题多解（P=I²R与P=U²/R选择）、效率公式（输出=输入×η）、动态电路分析|电路串并联规律→功率计算→故障与实际场景应用| |三年模拟练|3题（2025广东期中/月考、迁移创新）|非纯电阻功率（UI-I²R）、能量守恒（机械能+电能）、图像法（U-I图线物理意义）|电源电动势/内阻→输出功率推导→智能设备能量转化|

第五章　电能与能源的可持续发展 综合拔高练 考点　电路功率问题 1.(2022江苏,2)如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=2 Ω,R4=4 Ω,电源电动势E=12 V,内阻不计。四个灯泡中消耗功率最大的是 (　　) A.R1　　　　B.R2　　　　C.R3　　　　D.R4 2.(2022浙江1月选考,12)某节水喷灌系统如图所示,水以v0=15 m/s的速度水平喷出,每秒喷出水的质量为2.0 kg。喷出的水是从井下抽取的,喷口离水面的高度保持H=3.75 m不变。水泵由电动机带动,电动机正常工作时,输入电压为220 V,输入电流为2.0 A。不计电动机的摩擦损耗,电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,忽略水在管道中运动的机械能损失,则(重力加速度g取10 m/s2) (　　) A.每秒水泵对水做功为75 J B.每秒水泵对水做功为225 J C.水泵输入功率为440 W D.电动机线圈的电阻为10 Ω 3.(2024海南,17)虚接是常见的电路故障,如图所示,电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接,造成了该处接触电阻0~240 Ω之间不稳定变化,可等效为电阻RC,已知MN两端电压U=220 V,A与B的电阻RA=RB=24 Ω,求: (1)MN间电阻R的变化范围; (2)当RC=240 Ω,电热器B消耗的功率。(保留3位有效数字) 三年模拟练 应用实践 1.(多选题)(2025广东实验中学期中)如图甲所示是一种智能机器人。图乙为其内部电动机的工作原理简图,线圈电阻为R的电动机直接接在电动势为E、内阻未知的直流电源两端。当电动机两端的电压为U、电流为I时,电动机恰好能正常工作,下列说法中正确的是(　　) 　　 A.电源的内阻为 B.电源的输出功率为EI C.电动机消耗的总功率为 D.电动机的输出功率为UI-I2R 2.(2025广东深圳高级中学月考)如图所示为某品牌的桶装饮用水电动抽水器,内置充电电池、电动机和小型水泵。已知充电电池的容量Q=1 200 mA·h,输入电压U1= 5 V,电流I1=1 A。电动机输入电压U2=5 V,额定功率P2=2.5 W,电动机的输出功率等于小型水泵所需要的输入功率,且不计电动机的机械损耗。小型水泵的抽水效率为η=75%。用该电动抽水器倒水喝时,出水口与桶内水面高度差为h=55 cm,出水速度为v=2 m/s,出水量为m0=0.2 kg/s,忽略水在管道中的机械能损失,重力加速度g=10 m/s2。求: (1)电动抽水器充满电所需的时间t; (2)小型水泵的输出功率P; (3)电动机的内阻r。 迁移创新 3.如图1所示,用电动势为E、内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电。合上开关后,改变滑动变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化。 (1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图2中画出实验过程中滑动变阻器阻值R变化时对应的U-I图像,并说明U-I图像与坐标轴交点的物理意义。 (2)在图2画好的U-I关系图线上取一点A(U1、I1),请在图2中用阴影面积表示电流为I1时的电源内部发热功率。 图1 图2 图3 (3)推导该电源的最大输出功率及条件,并在图3中作出P-R示意图(已知滑动变阻器的最大阻值Rmax>r)。 答案与分层梯度式解析 1.A　干路电流I==3 A,则UR1=IR1=6 V,UR2=E-UR1=6 V,由P=可知PR2>PR4,PR1>PR2,由P=I2R可知PR4>PR3,所以PR1最大,故A正确。 一题多解 因并联电路电压相等,则I3(R3+R4)=I2R2,解得I2=2I3,根据串并联电路的特点,则I1=3I3,设R1=2 Ω=2R,则R1、R2、R3、R4消耗的功率分别为P1=R1=18R,P2=R2=12R,P3=R3=2R,P4=R4=4R,比较可知P1>P2>P4>P3,故四个灯泡中功率最大的是R1,A正确。 2.D　根据机械能守恒定律可知,每秒钟水泵对水做功W=mgH+m=2.0×10×3.75 J+×2.0×152 J=300 J,则水泵输出功率P1=300 W,由题意可知,水泵输入功率P2== W=400 W,故A、B、C错误。根据题意,电动机输出功率P出=400 W,故电动机线圈上热功率P=I2R=UI-P出=40 W,则R=10 Ω,D正确。 3.答案　(1)12 Ω≤R≤22 Ω　(2)16.7 W 解析　(1)根据电路图可知当RC=0时MN间电阻R的阻值最小,为 R==12 Ω 当RC=240 Ω时MN间电阻R的阻值最大,为 R==22 Ω 故MN间电阻R的变化范围为12 Ω≤R≤22 Ω。 (2)当RC=240 Ω,通过电热器B的电流为 I= 此时电热器B消耗的功率为PB=I2RB 解得PB≈16.7 W。 三年模拟练 1.AD　设电源内阻为r,根据闭合电路欧姆定律得r=,选项A正确;电源的输出功率为P=EI-I2r,选项B错误;电动机消耗的总功率为P=IU,电动机是非纯电阻,消耗的总功率不等于,选项C错误;电动机的输出功率为P出=UI-I2R,选项D正确。故选A、D。 2.答案　(1)1.2 h　(2)1.5 W　(3)2 Ω 解析　(1)电动抽水器充满电所需的时间t===1.2 h。 (2)单位时间内,出水量为m=m0t=m0,则小型水泵的输出功率P=mgh+mv2=1.5 W。 (3)由电动机的输出功率等于小型水泵所需输入功率可知,电动机的输出功率P'== W=2 W 电动机的工作电流I2== A=0.5 A 由P2=P'+r解得r=2 Ω。 3.答案　(1)见解析　(2)见解析　(3)　图见解析 解析　(1)根据闭合电路欧姆定律可得E=U+Ir,解得U=E-Ir,画出的U-I图线如图所示,图线与纵轴交点的纵坐标值表示电源电动势,与横轴交点的横坐标值表示短路电流。 (2)由闭合电路欧姆定律可得E=U1+I1r,电源内电压U内=E-U1,其与电流的乘积表示电源内部发热功率,如图中阴影部分图形所示: (3)电路中的电流为I= 输出电功率 P=I2R=R== 当R=r时输出功率最大,最大电功率Pm=,P-R图如图所示 3 学科网（北京）股份有限公司 $