12.1 电路中的能量转化 分层作业 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册【基础题】

12.1 电路中的能量转化 分层作业 2026-2027学年高二物理人教版必修第三册【基础题】 【A组基础通关】 一、焦耳定律 1．（2025高二下·望城期末）一盏规格为“，”的白炽灯和一台规格为“，”的电风扇并联接入电压恒为的交流电中，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一定相同 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 2．（2025高二上·滨海期末）如图所示，一个标有“2.5V，1W”字样的的小灯泡与一个电动机串联在一起连接在电源电动势为E=9V的电源上，电源内阻不计。闭合开关后小灯泡和电动机都能正常工作。已知电动机的线圈电阻为r=1Ω，则电动机输出的机械功率为（　　） A．2.44W B．2.6W C．36W D．42.25W 二、电功率和电功 3．（2026·雅安模拟）某充电宝铭牌上标有“37Wh”，“Wh”对应的物理量为（　　） A．能量 B．时间 C．功率 D．电荷量 4．（2026·台州模拟）三门核电站已累计发电约1280亿千瓦时，约（　　） A．4.6×1017C B．4.6×1017J C．4.6×1017V D．4.6×1017W 5．（2025·广东会考）新型钙钛矿太阳能电池的光电转换效率可达25.7%。某型号的钙钛矿太阳能电池可产生1.7 V的电动势，可获得 0.1 A 的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是（　　） A．0.64 J B．0.65 J C．0.66 J D．0.68 J 【B组拓展提升】 （多选）6．（2025·广东会考）一台电动机的线圈电阻为2Ω，当它接上220V的电源后，正常工作时通过线圈的电流为4A，下列说法正确的有（　　） A．电动机消耗电功率为880W B．电动机消耗电功率为32W C．线圈发热功率为880W D．线圈发热功率为32W 7．（2026·富阳模拟）如图所示，在一场人形机器人跑步大赛中，某型号机器人在平直路面上以速度v匀速跑步，此时电池工作电压为U，输出电流为I，已知输出功率的80%用于电机驱动，驱动电机的输出能量转化为机器人跑步的机械能的效率为η，机器人跑步时受到的阻力为f，则（　　） A．驱动电机的输出功率为0.8UI B．驱动电机线圈的电阻为 C．驱动电机的效率为 D．机器人克服阻力做功的功率为0.8ηUI （多选）8．（2026·广东会考）如图所示为某品牌的无人机在某活动中从高空拍照的图片，该无人机可以载重，其锂电池容量为，其电机的额定工作电压为，额定功率为，则下列说法正确的是（　　） A．“”是电容的单位 B．无人机正常工作时通过电机的电流为 C．无人机的电机线圈总电阻一定小于 D．充满一次电后，无人机正常工作时间不超过 9．（2025高二上·丰台期末）如图所示，将一个小电动机接在电路中。正常工作和将电动机短时间卡住时，测得电动机两端的电压和流过电动机的电流如下表所示。下列说法正确的是（　　） 　 电压U/V 电流I/A 扇叶被卡住（短时间） 5.4 0.27 正常工作时 6.0 0.05 A．电动机线圈电阻为120Ω B．正常工作时，电动机消耗的电功率P1=0.3W C．正常工作时，电动机发热的功率P2=1.8W D．正常工作时，电动机对外做功的功率P3=1.5W 10．（2025高一下·孝感期末）一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升重力为4N的物体时，通过它的电流是0.2A，在30s内可使该物体被匀速提升3m。若不计一切摩擦和阻力，求： （1）电动机的输入功率； （2）在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量； （3）电动机线圈的电阻。 ​​​​​​​ 【C组综合拓展】 11．（2025高二上·顺庆期中）如图所示为直流电动机提升重物的装置，在电动机两端施加电压1V时，电动机不转，测得流过电动机电流为1A；当电动机两端电压为5V时正常工作，电路中的电流也为1A，物体A重4N，不计摩擦力，求此时： （1）电动机线圈电阻上消耗的热功率； （2）6s内，此电动机可以把重物A匀速提升的高度。 12．（2025高二上·广州期中）如图为某品牌的桶装饮用水电动抽水器，内置电池、电动水泵。已知电动水泵工作电压U=5V，工作电流I=0.5A。某次用该电动抽水器抽水喝时，出水口与桶内水面高度差h=0.6m，若桶内水的初速度为零，出水口出水速度v=2m/s，每秒出水质量m=0.2kg，忽略水在管道中的机械能损失，g取10m/s2。求： （1）每秒水泵消耗的电能； （2）水泵的输出功率； （3）水泵的内阻。 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.1 电路中的能量转化 分层作业 2026-2027学年高二物理人教版必修第三册【基础题】 【A组基础通关】 一、焦耳定律 1．（2025高二下·望城期末）一盏规格为“，”的白炽灯和一台规格为“，”的电风扇并联接入电压恒为的交流电中，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一定相同 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 【答案】A 【解析】AB．电风扇工作时会产生反电流，所以通过电风扇的电流较小，根据可知白炽灯和电风扇的热功率一定不同，B错误，A正确； C．二者正常工作，消耗的电功率均为，相同，C错误； D．白炽灯和电风扇的电阻不一定相等，D错误。 故答案为：A。 2．（2025高二上·滨海期末）如图所示，一个标有“2.5V，1W”字样的的小灯泡与一个电动机串联在一起连接在电源电动势为E=9V的电源上，电源内阻不计。闭合开关后小灯泡和电动机都能正常工作。已知电动机的线圈电阻为r=1Ω，则电动机输出的机械功率为（　　） A．2.44W B．2.6W C．36W D．42.25W 【答案】A 【解析】本题考查电动机相关的计算，注意电动机正常工作时，不适用欧姆定律。闭合开关后小灯泡正常工作，流经电路的电流为 则电动机输出的机械功率为 故选A。 二、电功率和电功 3．（2026·雅安模拟）某充电宝铭牌上标有“37Wh”，“Wh”对应的物理量为（　　） A．能量 B．时间 C．功率 D．电荷量 【答案】A 【解析】由公式，（瓦特）是功率单位，（小时）是时间单位，二者乘积表示能量，故A正确。 故答案为：A。 4．（2026·台州模拟）三门核电站已累计发电约1280亿千瓦时，约（　　） A．4.6×1017C B．4.6×1017J C．4.6×1017V D．4.6×1017W 【答案】B 【解析】千瓦时是能量的单位，焦耳（J）也是能量单位，千瓦时与焦耳的换算关系，1280亿千瓦时换算为焦耳，故B正确。 故答案为：B。 5．（2025·广东会考）新型钙钛矿太阳能电池的光电转换效率可达25.7%。某型号的钙钛矿太阳能电池可产生1.7 V的电动势，可获得 0.1 A 的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是（　　） A．0.64 J B．0.65 J C．0.66 J D．0.68 J 【答案】C 【解析】由电功的定义可知，每秒太阳能电池产生的能量为 设太阳能每秒照射的能量为Q，由能量守恒定律有 故答案为：C。 【B组拓展提升】 （多选）6．（2025·广东会考）一台电动机的线圈电阻为2Ω，当它接上220V的电源后，正常工作时通过线圈的电流为4A，下列说法正确的有（　　） A．电动机消耗电功率为880W B．电动机消耗电功率为32W C．线圈发热功率为880W D．线圈发热功率为32W 【答案】A,D 【解析】A．已知电动机 接上220V的电源后，正常工作时通过线圈的电流为4A ，电动机消耗的电功率为总功率，根据电功率的公式有，故A正确； B．根据焦耳定律可以得出线圈的发热功率是32W，而非总电功率，故B错误； C．线圈发热功率由焦耳定律，而非880W，故C错误； D．根据焦耳定律可以得出线圈的发热功率是32W，与选项D一致，故D正确。 故选AD。 7．（2026·富阳模拟）如图所示，在一场人形机器人跑步大赛中，某型号机器人在平直路面上以速度v匀速跑步，此时电池工作电压为U，输出电流为I，已知输出功率的80%用于电机驱动，驱动电机的输出能量转化为机器人跑步的机械能的效率为η，机器人跑步时受到的阻力为f，则（　　） A．驱动电机的输出功率为0.8UI B．驱动电机线圈的电阻为 C．驱动电机的效率为 D．机器人克服阻力做功的功率为0.8ηUI 【答案】B 【解析】A．由题意得，根据电功率的表达式P=UI可知驱动电机的输入功率为，A错误； BCD．根据功率的表达式可知机器人克服阻力做功的功率为，利用机械功率与效率可以得出驱动电机的输出功率为，由于热功率等于电功率减去输出功率，所以驱动电机热功率为 电机的热输出功率的80%用于电机驱动，所以流经电动机的电流为，根据热功率的表达式有 联立解得 驱动电机的效率为，CD错误，B正确。 故选B。 （多选）8．（2026·广东会考）如图所示为某品牌的无人机在某活动中从高空拍照的图片，该无人机可以载重，其锂电池容量为，其电机的额定工作电压为，额定功率为，则下列说法正确的是（　　） A．“”是电容的单位 B．无人机正常工作时通过电机的电流为 C．无人机的电机线圈总电阻一定小于 D．充满一次电后，无人机正常工作时间不超过 【答案】C,D 【解析】A．根据公式，可知电池容量中“”是电荷量的单位，故A错误； B．电机的额定工作电压为，额定功率为，根据公式，可知无人机正常工作时通过电机的电流为，故B错误； C．无人机的电机不是纯电阻，工作时的热功率一定小于总功率，即，整理得 可知无人机的电机线圈总电阻一定小于，故C正确； D．根据公式，可知无人机充满一次电后正常工作时间为，故D正确。 故答案为：CD。 9．（2025高二上·丰台期末）如图所示，将一个小电动机接在电路中。正常工作和将电动机短时间卡住时，测得电动机两端的电压和流过电动机的电流如下表所示。下列说法正确的是（　　） 　 电压U/V 电流I/A 扇叶被卡住（短时间） 5.4 0.27 正常工作时 6.0 0.05 A．电动机线圈电阻为120Ω B．正常工作时，电动机消耗的电功率P1=0.3W C．正常工作时，电动机发热的功率P2=1.8W D．正常工作时，电动机对外做功的功率P3=1.5W 【答案】B 【解析】解：A. 扇叶被卡住时，电动机不转动，此时电动机为纯电阻电路，线圈电阻可由欧姆定律计算：，并非120Ω，故A错误； B. 正常工作时，电动机消耗的电功率为总功率，根据，代入数据得，故B正确； C. 正常工作时，电动机的发热功率为线圈电阻的热功率，根据，代入数据得，并非1.8W，故C错误； D. 正常工作时，电动机对外做功的功率为机械功率，等于总功率减去发热功率，即，并非1.5W，故D错误。 故答案为：B 10．（2025高一下·孝感期末）一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升重力为4N的物体时，通过它的电流是0.2A，在30s内可使该物体被匀速提升3m。若不计一切摩擦和阻力，求： （1）电动机的输入功率； （2）在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量； （3）电动机线圈的电阻。 【答案】（1）解：电动机的输入功率为 （2）解：在提升重物的30s内，电动机消耗的电能为 根据能量守恒可得 可得电动机线圈所产生的热量为 （3）解：根据焦耳定律可得 可得电动机线圈的电阻为 ​​​​​​​ 【C组综合拓展】 11．（2025高二上·顺庆期中）如图所示为直流电动机提升重物的装置，在电动机两端施加电压1V时，电动机不转，测得流过电动机电流为1A；当电动机两端电压为5V时正常工作，电路中的电流也为1A，物体A重4N，不计摩擦力，求此时： （1）电动机线圈电阻上消耗的热功率； （2）6s内，此电动机可以把重物A匀速提升的高度。 【答案】（1）解：电动机两端电压为1V时，卡住电动机，电路中电流为1A，可知电动机线圈电阻为 正常工作时电路中的电流为1A，则电动机线圈电阻消耗的热功率为 （2）解：电动机正常工作时的电功率为 电动机的输出功率为 根据 可得6s内电动机可以把重物匀速提升的高度为 12．（2025高二上·广州期中）如图为某品牌的桶装饮用水电动抽水器，内置电池、电动水泵。已知电动水泵工作电压U=5V，工作电流I=0.5A。某次用该电动抽水器抽水喝时，出水口与桶内水面高度差h=0.6m，若桶内水的初速度为零，出水口出水速度v=2m/s，每秒出水质量m=0.2kg，忽略水在管道中的机械能损失，g取10m/s2。求： （1）每秒水泵消耗的电能； （2）水泵的输出功率； （3）水泵的内阻。 【答案】（1）解：水泵在1秒内消耗的电能等于电流所做的功，则 解得 （2）解：根据功能关系，水泵抽水1秒所做的功为 水泵的输出功率为 解得 （3）解：水泵的输入功率 水泵的热功率为 根据焦耳定律可得 可得，水泵的内阻 学科网（北京）股份有限公司 $