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

**基本信息** 分层覆盖基础概念到综合应用，通过生活与科技情境强化能量观念与科学推理，适配新授课知识巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|电动势、电能单位等单一概念|结合宿舍用电安全等生活情境，如单选题1、6| |能力提升|电容传感器、电动机功率等综合概念|引入AI能源、除颤仪等科技情境，如单选题2、7| |综合应用|复杂电路计算、功率输出等综合问题|注重问题解决，如解答题12-14涉及电动机提升重物计算|

2026年9月17日12.1电路中的能量转化（解析版） 【核心知识回顾】 一、单选题 1．在宿舍里，经常发现同学们把多个大功率电器接在同一个带开关的移动插座上，需要使用时，往往同时开启。下列说法错误的是（　　） A．可能使电线超负荷而发热，引发火灾 B．可能造成瞬间电压下降，影响其他电器的正常工作 C．可能造成瞬间电流太大，超过插座的额定电流 D．可同时工作很多电器，方便可行，没有隐患 2．心脏除颤仪可以在危机时刻挽救心脏病患者的生命，如图所示，其工作原理是通过一个充好电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。某心脏除颤仪的电容为15µF，充电至的电压，如果电容器在2ms时间内放电至两极板之间的电压为0（已知电容器储存电能的表达式），则下列说法正确的是（　　） A．该除颤仪工作时电容器释放的平均电功率约为60kW B．该除颤仪工作时通过人体的平均电流可达3A C．该除颤仪放电时流过人体的电荷量为 D．以除颤仪两极为电阻端点，人体的电阻大约为 3．下列说法中正确的是（     ） A．根据电势的定义式，可知电场中某点的电势与试探电荷在该点的电势能成正比 B．由知，电容与电容器所带电荷量成正比，与电容器两端的电压成反比 C．牛顿通过实验推算出来引力常量的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人 D．电动势表征了电源将其他形式的能转化为电能的本领 4．某手机的部分说明书如下表所示，其中电池的容量是指电池放电时输出的总电荷量。说明书还标明该手机电池的电动势为5V，充满电后播放视频的最长时间约10h。下列说法正确的是（　　） 手机类型 智能手机、5G手机 电池容量 4000mA·h 待机时间 10天 A．该手机电池放电时输出的总电荷量为4000C B．该手机播放视频时电池的平均电流约为0.2A C．该手机待机时的平均输出功率约为0.083W D．该手机电池充满电储存的电能大约为7200J 5．近日，国家能源局等四部门联合发布《关于促进人工智能与能源双向赋能的行动方案》，为AI与能源的深度融合按下“加速键”。“AI的尽头是算力，算力的尽头是电力”。电能的单位用国际单位制中的基本单位表示正确的是（     ） A． B． C． D．J 6．电动机是将电能转化为机械能的设备，下列电器中以电动机为主要工作部件的是（     ） A．白炽灯 B．洗衣机 C．电饭锅 D．无法确定 7．微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图， 极板固定，当手机的加速度变化时， 极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（     ） A．由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 B．由静止突然向前加速时，电容器的电容增大 C．静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电 D．保持向前匀减速运动时，电阻以恒定功率发热 8．如图甲所示，Robot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I为时，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 C．电动机消耗的总功率为 D．电动机的输出功率为UI 9．某型号电动车使用“48V，0.48kW”电动机，由4个“12V，30A·h”内阻可忽略的电池串联起来供电，已知电动机的内阻为0.5Ω。下列说法正确的是（     ） A．四个电池充满电后储存的电能为1440J B．电动机正常工作时，输出的功率为480W C．电动机正常工作时，通过的电流为9.6A D．电动机正常工作时，电动机的热功率为50W 二、多选题 10．智能机器人可以服务人类生活。如图甲所示为一款新型送餐机器人，其内部电路可简化为如题图乙所示电路。直流电动机额定电压为U，额定电流为I，电动机的线圈电阻为R，将它接在电动势为E、内阻为r的直流电源两极间，电动机恰好能正常工作。下列说法正确的是（     ） A．电动机的线圈电阻 B．电动机消耗的热功率为 C．电动机消耗的总功率为 D．电机突然卡死时，电机的总功率为 三、解答题 11．将三个电阻R1=R2=R3=R连接成如图所示的电路，电压表和电流表均为理想电表，导线电阻不计，电路两端总电压恒为9V，此时电流表示数为1.0A。 (1)求电阻的阻值和电压表示数； (2)将电压表和电流表位置互换，已知电表均未超过量程，求R3的功率。 12．日常应用电动机提升物体来研究微型电动机的性能。如图所示是采用的原理电路，初始时使电动机停止转动时，此时电压表和电流表的示数分别为和。重新调整后，滑动变阻器也能按照工作要求进行调节，使电动机恢复正常运转，电动机的输出功率全部转化为机械功率，稳定工作后电动机能拉着原来静止重物匀速上升，速度大小为，此时电压表和电流表的示数分别为和，取。求： (1)电动机的内电阻； (2)电动机的输出功率； (3)重物的质量。 13．如图所示，电源电动势、内阻，电动机线圈电阻，流过电动机的电流，求此时： (1)电源的路端电压U； (2)电动机的输出功率P； 14．利用电动机通过如图所示电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电动机内阻，电阻，重物质量。当电动机以稳定的速度匀速提升重物时，理想电压表的示数为，不计空气阻力和摩擦，g取。求： (1)流经电动机的电流I； (2)电动机的输出功率； (3)重物上升的速度。 【答案解析】 1.答案】D 【详解】A．多个大功率电器同时使用时，总电流可能超过电线的承载能力，导致发热甚至火灾，故A正确； B．线路电流过大时，导线电阻引起的电压降会增大，可能导致供电电压下降，影响其他电器，故B正确； C．总功率过大时，总电流可能超过插座的额定电流，故C正确； D．同时使用多个大功率电器存在明显安全隐患（如过载、发热等），故D错误。 本题选错误的，故选D。 2.【答案】A 【详解】A．该除颤仪工作时电容器释放的平均电功率约为 故A正确； B．根据电容器电容的定义式有 该除颤仪工作时通过人体的平均电流 解得I=30A 故B错误； C．结合上述解得，该除颤仪放电时流过人体的电荷量为 故C错误； D．根据欧姆定律有 故D错误。 故选A。 3.【答案】D 【详解】A．电势是电场本身的固有属性，定义式为比值定义法，电势的大小与试探电荷的电势能、试探电荷电荷量均无关系，故A错误； B．电容是电容器本身的固有属性，由极板正对面积、极板间距、介电常数决定。公式为比值定义法，电容与所带电荷量、两端电压均无关系，故B错误； C．牛顿提出了万有引力定律，引力常量是由卡文迪什通过扭秤实验测得的，卡文迪什被誉为第一个能“称量地球质量”的人，故C错误； D．电动势的物理意义就是表征电源将其他形式的能转化为电能的本领大小，故D正确。 故选D。 4.【答案】C 【详解】A．电池容量为4000mA·h，故总电荷量 ，故A错误； B．播放视频最长时间为10h，总电荷量，平均电流，故B错误； C．待机时间 平均电流 平均输出功率 ，故C正确； D．手机电池充满电储存的电能大约为，故D错误。 故选C。 5.【答案】A 【详解】A．根据功的计算公式，代入单位推导得 式中、、均为国际单位制基本单位，故A正确； B．（牛顿）是力的导出单位，不属于基本单位，故B错误； C．是功率的常用导出单位，是时间的常用非国际单位，故C错误； D．（焦耳）是能量的导出单位，故D错误。 故选A。 6.【答案】B 【详解】A．白炽灯工作时将电能转化为内能和光能，核心工作部件是灯丝，未使用电动机，故A错误； B．洗衣机依靠电动机转动带动洗衣滚筒运转，主要将电能转化为机械能，以电动机为主要工作部件，故B正确； C．电饭锅利用电流热效应工作，将电能转化为内能，核心工作部件是发热电阻，未使用电动机，故C错误； D．通过各用电器的工作原理可以确定正确选项，故D错误。 故选B。 7.【答案】A 【详解】AB．由静止突然向前加速时，N板向后运动，则板间距变大，根据可知，电容器的电容减小，电容器保持与电源连接不变，根据知，电容器带电量减小，则电容器放电，则电流由向流过电流表，故B错误，A正确； C．静止时，板不动，电容器的电容不变，则电容器电量不变，电流表示数为零，但电容器两极板带电，故C错误； D．保持向前匀减速运动时，加速度恒定不变，则 板的位置在某位置不动，电容器电量不变，电路中无电流，则电阻发热功率为零，故D错误。 故选A。 8.【答案】A 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律得 解得 故A正确； B．电源的输出功率为总功率与内阻热功率之差，即 故B错误； C．电动机消耗的总功率为电动机的电压与电流的乘积，即 故C错误； D．电动机的总功率等于热功率与输出功率之和，可知电动机的输出功率为 故D错误。 故选A。 9.【答案】D 【详解】A．四个电池充满电后储存的总电能为，故A错误； B．电动机正常工作时额定输入功率为，电动机为非纯电阻用电器，输出功率，故B错误； C．电动机正常工作时，由得工作电流，故C错误； D．由焦耳定律，电动机的热功率，故D正确。 故选D。 10.【答案】BC 【详解】A．电动机正常工作时为非纯电阻电路，电能主要转化为机械能，欧姆定律不适用，电压，则线圈电阻，故A错误； B．根据焦耳定律，电动机线圈电阻产生的热功率为，故B正确； C．电动机消耗的总功率即输入电功率，根据电功率定义式可知为，故C正确； D．电机突然卡死时，电动机变为纯电阻，但此时电路总电阻减小，电流增大，电源内阻分压增大，电动机两端实际电压小于额定电压，故总功率不等于，故D错误。 故选BC。 11.【答案】(1)，6V (2)27W 【详解】（1）理想电流表短路，理想电压表开路，因此与并联，再与串联。，并联总电阻 ，总电阻 、电阻相等、电压相等，因此电流相等 ，电流表测的就是其中一条支路的电流，由题知 ，干路总电流 总电压 解得 电压表测两端电压，因此电压表示数 （2）电表互换后，电路结构变为与串联，再与并联在总电压两端， 两端电压等于总电压 因此的功率 12.【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）电动机不转时，电动机作为纯电阻，故电动机的内电阻 （2）正常工作时，电动机总功率 电动机热功率为 电动机输出功率为 （3）根据机械功率可知 联立解得 13.【答案】(1)4V (2)3W 【详解】（1）由闭合电路欧姆定律得 解得 （2）电动机的总功率 电动机的发热功率 电动机输出的机械功率 14.【答案】(1)0.5A (2)1.5W (3)1.5m/s，方向竖直向上 【详解】（1）电路为串联电路，电压表测量路端电压，根据闭合电路欧姆定律可得 代入已知数据可得 （2）根据焦耳定律可得，电动机的热功率为 电动机两端的电压为 电动机的输入功率为 可得电动机的输出功率为 （3）由于电动机的输出功率，等于匀速提升重物做功的功率，则有 可得重物上升的速度，方向竖直向上 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 $