12.1 电路中的能量转化 同步课时练 同步练习 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 该同步练习通过基础、能力、培优三层递进设计，覆盖电路能量转化全知识点，从概念辨析到实验探究，适配新授课分层教学，强化物理观念与科学思维培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|串并联电功率分配、电功焦耳定律、非纯电阻电路（电动机/充电）|单选聚焦单一知识点，如电动机输出功率计算，夯实能量观念| |能力提升练|电阻定律、多状态电路分析（电饭锅/电热水壶）|单选+多选综合应用规律，如电热水壶加热/保温功率比，培养科学推理| |培优拓展练|电动机I-U关系实验、实际问题计算（扫地机器人/重物提升）|实验+解答题强调建模，如电动机卡死瞬间功率分析，提升科学探究能力|

12.1 电路中的能量转化 同步课时练 【基础过关练】 一、单选题 知识点 1：串、并联、混联电路电功率分配（纯电阻） 1．将四个完全相同的灯泡按如图所示的电路连接，闭合开关后各灯泡均发光，则（    ） A．灯泡最亮 B．灯泡最亮 C．灯泡最亮 D．四个灯泡一样亮 2．如图所示是一个家用电熨斗电路结构图，通过改变内部接线方式可以使电熨斗处于断开状态或者获得低、中、高三个不同的温度挡。下列接线方式中，能获得中档温度的是（　　） A． B． C． D． 3．接入电路中的部分电路如图所示，定值电阻、、，已知R1上消耗的电功率为6W，则AB部分电路的总功率为（　　） A．18W B．24W C．36W D．42W 知识点 2：电功、焦耳定律公式与单位辨析 4．四个定值电阻连成如图所示的电路。RA、RC的规格为“10V、4W”，RB、RD的规格为“10V、2W”。这四个电阻中消耗功率最小的是（　　） A．RA B．RB C．RC D．RD 5．为了纪念英国物理学家焦耳，人们把“焦耳”作为功和能量的单位。在国际单位制中，下列单位运算的结果一定不等于焦耳的是（     ） A．N（牛顿）·m（米） B．W（瓦特）·s（秒） C．A2（安培2）·Ω（欧姆）·s（秒） D．N（牛顿）·m（米）/s（秒） 6．关于三条公式：①；②；③，下列叙述正确的是（    ） A．公式①适用于任何电路的电热功率 B．公式②适用于任何电路的电热功率 C．公式①②③适用于任何电路电功率 D．上述没有一个正确 知识点 3：非纯电阻电路 —— 直流电动机能量转化 7．一个直流电动机正常工作时，所加电压为，电流为，线圈内阻为，下述说法中正确的是（　　） A．电动机输出的机械功率为 B．电动机的发热功率为 C．电动机输出的机械功率为 D．电动机的电功率可写作 8．图甲为一辆玩具车，其内部电路图如图乙所示，电源电动势，内阻，为车斗底部的压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小，灯泡的电阻，电动机的额定电压，线圈的电阻.车斗内未放重物时，只闭合开关，通过的电流为；再闭合开关，电动机正常工作。下列说法正确的是（    ） A．只闭合，车斗放入重物后灯泡变暗 B．未放重物时的阻值为 C．电动机正常工作时的电流为 D．电动机正常工作时的输出功率为 知识点4：充电类非纯电阻（电池充电能量转化） 9．如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，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r，则时间t内，手机电池储存的化学能为（　　） A． B． C． D． 10．如图所示是某种电能表的表盘。表盘上标有“，即每耗电1kW·h电能表的转盘转720圈。当家里的家用电器都工作时，小明观察到电能表的转盘在1min内转动了48圈。则小明家的家用电器（　　） A．总功率约为2kW B．总功率约为4kW C．每天消耗的电能约为100kW·h D．每天消耗的电能约为108kW·h 【能力提升练】 11．如图，A、B是材料相同、厚度相同、表面为正方形的金属导体，两正方形的边长之比为2：1，通过这两个导体的电流方向如图所示，不考虑温度对电阻率的影响，则导体A与B（     ） A．电阻率之比为2：1 B．电阻之比为1：2 C．串联在电路中，两端的电压之比为1：1 D．串联在电路中，消耗的功率之比为1：4 12．某太阳能电池板不接负载时的电压是600μV，短路电流是30μA。用此电池板给一绕线电阻为2Ω的微型电动机供电，电动机能正常工作，且此时电动机两端的电压为400μV。电动机正常工作时，下列说法错误的是（　　） A．流过电动机的电流为10μA B．电动机消耗的功率为 C．电动机输出的机械功率为 D．电源的总功率为 13．普通电饭锅工作时有加热和保温两种状态。如图为电饭锅的电路图，为电阻，是加热用的电阻丝，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． B． C．开关S闭合时，电饭锅处于保温状态 D．开关断开时，与的功率之比为1∶2 14．在研究微型电动机的性能时，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0.5A和1.0V；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2.0A和15.0V。取重力加速度，，不计空气阻力，则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是（　　） A．电动机的内电阻为7.5Ω B．电动机的输出功率为30W C．电动机将电能转化为机械能的效率是26.7% D．电动机可以将质量为2kg的重物以1.1m/s的速度匀速提升 二、多选题 15．（多选）如图所示，电源的电动势为15V，电源内阻为1Ω，定值电阻，M为直流电动机，其线圈电阻也为2Ω，电动机正常运转时，理想电压表读数，则（     ） A．电动机M的输出功率为18W B．电阻R消耗的功率为8W C．电源的输出功率为26W D．电动机M的输入功率为26W 16．（多选）如图所示电路中，电源的电动势为6V，内阻为，电动机的内阻为，电流表为理想电流表。闭合开关S后，电动机两端的电压为5V，且电动机恰好正常工作，并将一个质量为的物体竖直匀速提升。重力加速度，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．理想电流表的示数为2A B．电源的输出功率为12W C．电动机的输出功率为10W D．物体匀速上升的速度大小为 17．（多选）图所示为某款电热水壶的简化电路图，额定电压为为感温开关，1、2是开关连接的触点，和为加热电阻，且阻值保持不变。已知该电热水壶加热挡的额定功率为，保温挡正常工作时的电流为。下列说法正确的是（     ） A．电阻的阻值为 B．加热挡正常工作时的电流为 C．加热挡和保温挡正常工作时功率之比为10：1 D．保温挡正常工作，产生的热量为 18．（多选）有一个玩具小电机，其内阻R=0.5Ω，把它接在如图所示的电路中。先夹住电动机轴，闭合开关，电机不转动。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2 V；松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为7.5V（此电压为小电机的额定电压），此时电流表的示数为0.6A。则下列说法正确的有（　　） A．电机不转动时，电动机的电功率为8 W B．电机不转动时，电动机的电功率大于热功率 C．电机转动时，电动机的电功率和热功率都等于 4.5W D．电机转动时，电动机的电功率为4.5 W，热功率为0.18 W 【培优拓展练】 三、实验题 19．已知题中使用的低速直流电动机正常工作时的额定电压为3 V，为探究该电动机工作时的电流I与电压U之间的关系，该小组同学又设计了如图1所示的电路图来进行实验探究。所用实验器材有：电压表（量程0~3 V，内阻约1500 Ω），电流表（量程0~400 mA，内阻约0.6 Ω），滑动变阻器R，学生电源（可提供0~12 V的交、直流电，内阻不计），单刀双掷开关S及导线若干。 (1)实验时在B、C两端接入学生电源，电源旋钮应调至4 V________（选填“直”或“交”）流挡。在接通学生电源的开关前，滑动变阻器的滑片应调至________（选填“a”或“b”）端。 (2)正确连接电路后，接通学生电源的开关，移动滑动变阻器的滑片，记录多组电压表示数U和电流表示数I，并作出关系图像如图2所示。由此可知，为减小实验误差，图1中的开关S应与________（选填“1”或“2”）连接。 (3)实验中，当滑动变阻器的滑片移至a、b间位置时（滑片到a端的距离为ab总长的），电压表示数为3.0 V，若此时电动机突然被卡死但马上又正常工作，则结合图2可知：电动机被卡死不转的瞬间，该电动机的输入功率约为________W（结果保留两位有效数字）。 四、解答题 20．某型号扫地机器人的铭牌信息如下表。己知扫地机器人剩余电量为时，机器人自动停止扫地并返回充电基座充电。求该型号扫地机器人 额定工作电压 10V 额定功率 40W 电池容量 (1)扫地时额定电流为多少？ (2)可以连续扫地的时间为多少？ (3)每次扫地释放的电能最多约为多少？ 21．如图所示为直流电动机提升重物装置，电动机的内阻一定，闭合开关，当把它接入电压为的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是；当把电动机接入电压为的电路中，电动机正常工作且电动机匀速提升重物，工作电流是，求： (1)电动机线圈的电阻； (2)当电动机正常工作时的输出功率； (3)如果重物质量，当时电动机提升重物的速度大小是多少?（取） 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C C B D B C C C B 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 答案 C C B D BC AD BC AD 1．A 【详解】因四个灯泡完全相同，干路上的电流比各支路电流都大，故通过的电流最大，根据可知，灯泡的功率最大，灯泡最亮。 故选A。 2．C 【详解】由于电熨斗是纯电阻电路，故其功率满足 据此可以得出总电阻越小，功率越大，对电路图分析，连接1、2，电熨斗处于断开状态，连接2、3电阻串联，连接1、3时，电路中只有，将1、2和3、4分别连接，连电阻并联。由此连接2、3时电阻最大，功率最小，，将1、2和3、4分别连接时电阻最小，故中档温度时连接1、3，故A、B、D答案错误，C答案正确； 故选C。 3．C 【详解】设R1上的电流为I，由串、并联知识可得R2上的电流为2I，R3上的电流为3I，R1上消耗的电功率 所以AB部分电路的总功率。 故选C。 4．B 【详解】根据 可知RA＝RC＜RB＝RD 因通过RA、RD的电流相等，根据P＝I2R 可知PD＞PA 因RB、RC两端的电压相等，根据P 可知PC＞PB 因RA、RC电阻相等，且IA＞IC，根据P＝I2R 可知PA＞PC 即PD＞PA＞PC＞PB 故RB消耗的功率最小。 故选B。 5．D 【详解】A．根据功的定义式，力的单位是，位移的单位是，因此，故A不符合题意； B．根据功与功率的关系，功率的单位是，时间的单位是，因此，故B不符合题意； C．根据焦耳定律，电流的单位是，电阻的单位是，时间的单位是，因此，故C不符合题意； D．因为，所以，这是功率的单位，不等于焦耳，故D符合题意。 故选D。 6．B 【详解】A．公式适用于任何电路，表示电功率；只有在纯电阻电路中，电功率才等于电热功率，故A错误； B．由焦耳定律可知，任何电路中电阻产生的电热功率均为，故B正确； C．公式适用于任何电路的电功率，而和只适用于纯电阻电路的电功率，故C错误； D．B项正确，故D错误。 故选B。 7．C 【详解】A．是电动机的输入总电功率，并非输出的机械功率，故A错误； B．电动机属于非纯电阻用电器，欧姆定律不适用，其发热功率只能由焦耳定律得，不等于，故B错误； C．根据能量守恒，电动机输出的机械功率等于总输入功率减去发热损耗功率，即，故C正确； D．电动机工作时大部分电能转化为机械能，因此， 欧姆定律不成立，、、三者不相等，故D错误。 故选C。 8．C 【详解】A．只闭合，车斗放入重物后，压敏电阻R1阻值变小，电路总电阻减小，总电流增大，灯泡变亮，故A错误； B．未放重物时，只闭合开关，根据欧姆定律可得 代入数据解得，故B错误； CD．电动机正常工作时，灯泡和电动机两端电压均为6V，则灯泡中的电流为 压敏电阻和电源内阻上的电压为 则干路电流为 则电动机支路的电流为 电动机正常工作时的输出功率为 故D错误，C正确。 故选C。 9．C 【详解】充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为 故选C。 10．B 【详解】AB．电能表的转盘在1min内转动了48圈，消耗的电能为 根据功率定义式可知，故A错误，B正确； CD．一天时间，则 而家用电器不可能开一天，故消耗的电能小于，故CD错误。 故选B。 11．C 【详解】A．A、B材料相同，则电阻率相同，电阻率之比为1：1，故A错误； B．根据题意可知SA=2SB，LA=2LB，结合电阻定律可知，A、B的电阻之比为1：1，故B错误； C．串联电路电流相等，A、B电阻的阻值相等，根据欧姆定律可知，A、B电阻两端的电压相等，即两电阻两端的电压之比为1：1，故C正确； D．根据P=UI 可知，A、B消耗的功率之比为1：1，故D错误。 故选C。 12．C 【详解】电源不接负载时的电压等于电动势，故；短路时外电阻为0，由可得电池板内阻。电动机正常工作时电路总电流。 A．流过电动机的电流等于电路总电流，为，故A正确； B．电动机消耗的功率为输入电功率，即，故B正确； C．电动机线圈热功率 输出机械功率，故C错误； D．电源的总功率为，故D正确。 本题选错误的，故选C。 13．B 【详解】C． 电源电压恒定，根据功率公式，开关S闭合时，被短路，电路只有加热电阻丝，总电阻小，功率大，电饭锅处于加热状态； 开关S断开时，与串联，总电阻大，功率小，电饭锅处于保温状态，C错误； AB．加热状态功率 保温状态下的功率 已知 解得，A错误，B正确； D．S断开时与串联，串联电路电流相等，根据，故功率比为，D错误。 故选B。 14．D 【详解】A．电动机停止转动时为纯电阻，则电动机的内电阻为，A错误； B．正常运转时电动机的输出功率为，B错误； C．电动机将电能转化为机械能的效率是，C错误； D．根据 可得，D正确。 故选D。 15．BC 【详解】A．由题意可知电路电流 则电动机M的输出功率，A错误； B．电阻R消耗的功率，B正确； C．电源的输出功率，C正确； D．电动机M的输入功率，D错误。 故选BC。 16．AD 【详解】A．根据题意，由闭合电路欧姆定律有 代入数据解得，故A正确； B．根据题意可知，电源的输出功率等于电动机的输入功率为，故B错误； CD．根据题意可知，由于物体竖直匀速提升，则有电动机的输出功率 代入数据解得，，故C错误，D正确。 故选AD。 17．BC 【详解】A．因电源电压不变，由 可知总电阻最小时功率最大，故当开关接时，被短路，只有接入电路，为加热挡，故可得 当接时，与串联，总电阻最大，功率最小，为保温挡。保温挡总电阻 因此 故A错误； B．加热挡正常工作电流，故B正确； C．保温挡功率，因此功率比：，故C正确。 D． ，保温挡产生的热量，故D错误。 故选BC。 18．AD 【详解】AB．电动机属于非纯电阻用电器，电机不转时无机械能输出，可视为纯电阻，满足欧姆定律，电功率等于热功率；电机转动时，总电功率为 发热功率为 总电功率大于热功率。电机不转动时， 电机两端电压，内阻，由欧姆定律得电流 电功率 且此时为纯电阻，电功率等于热功率。故A正确，B错误。 CD．电机转动时，电机额定电压，电流，总电功率 热功率 故C错误，D正确。 故选AD。 19．(1) 直 a (2)1 (3)1.6 【详解】（1）[1]本实验研究的是直流电动机，因此电源需要调至直流挡。 [2]该电路滑动变阻器为分压式接法，接通电源前，需要让待测电动机两端初始电压为0，保护电路。由电路结构可知，滑片调至端时，电动机两端电压为0，因此滑片调至端。 （2）由图像可知，电动机电压较低、未转动时（纯电阻状态）， 满足 属于小电阻，电流表外接法误差更小。开关S接1时为电流表外接法，因此选1。 （3）电动机卡死不转时为纯电阻，内阻由图像线性段得 此时电动机两端电压为，输入功率 20．(1)4 A (2)0.48 h (3)6.9 × 104 J 【详解】（1）扫地机器人扫地时工作电流为则， 代入数据解得 （2）根据电池容量2400mA·h，扫地机器人剩余电量为480mA·h时，机器人自动停止扫地并返回充电基座充电，工作过程中消耗电量为 可以连续扫地的时间为 （3）每次扫地释放的电能最多约为 21．(1) (2) (3) 【详解】（1）电动机不转时，此时电动机为纯电阻元件，符合欧姆定律，电动机线圈的电阻 （2）电动机正常工作时消耗的功率为 电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为 则电动机正常工作时输出功率为 （3）匀速提升重物时，拉力等于重力，即 由电动机的输出功率 可得提升重物的速度为 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $