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

12.1 电路中的能量转化 分层练习 2026-2027学年高二物理同步备课系列【基础题】——原卷版 【A组同步训练】 一、焦耳定律 1．（2025高二下·巴中期中）一台电动机，线圈的电阻为r，当它正常运转时，测得两端所加的电压为U，通过的电流为I。下列说法正确的是（　　） A．电动机消耗的电功率为I2r B．电动机发热的功率为IU C．电动机对外做功的功率为IU-I2r D．电动机的效率为 （多选）2．（2025高二上·龙华期末）如图所示，一手持迷你小风扇内安装有小直流电动机，其线圈电阻为，额定电压为U，额定电流为I。将它与电动势为E、内阻为r的直流电源连接，电动机恰好正常工作，则（　　） A． B．路端电压为 C．电动机的热功率为 D．电源的输出功率为 3．（2026高二上·泰州期中）电动机通电后，电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手。下列关于能的转化和守恒的说法，正确的是（  ） A．消耗的电能全部转化为机械能 B．消耗的电能小于机械能 C．消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能 D．消耗的电能大于机械能与增加的内能之和，是能量损耗导致的 4．（2025高二上·柳州期末）2024年11月11日，最新一代“机器狗”现身中国航展，其上方有个7.62毫米的机枪，可以对目标进行自动识别、自动打击，可在山地、丘陵等复杂地形行走，有效提升了综合作战能力，如图所示，某款军用机器狗的直流电动机的额定电压为U=10V，额定电流为I=2A，线圈电阻为R=0.5Ω，将它与电动势为E=12V，内阻为r=1.0Ω的直流电源构成闭合回路，电机恰好能正常工作，g取10m/s2，求： （1）电动机的效率； （2）电源的输出功率。 二、电功率和电功 5．（2025·广东会考）一个新型绿色冰箱，其输入总功率是180W，一天的耗电量是1kW·h。若冰箱每次制冷时间为7min，且间隔均匀相等，则该冰箱每小时制冷的次数约是多少次，下列正确的是（　　） A．2次 B．3次 C．4次 D．5次 6．（2025高二下·信宜开学考）室内有五种用电器：1.5 kW的电饭锅，200 W的电冰箱，750 W的取暖器，250 W的电视机和2 kW的空调机，供电电压是220 V，进线处有13 A的保险丝，为不使保险丝烧断，下列用电器不能同时使用的是(　　) A．电饭锅和电冰箱 B．取暖器和空调机 C．电饭锅和空调机 D．电冰箱、电视机和空调机 7．（2025高二上·湖州期末）如图所示，某户居民楼顶平台安装12块太阳能电池板。据楼主介绍，利用这些电池板收集太阳能发电，每块电池板发电总功率可达，工作电压为，设备使用年限在25年以上，发电总功率的30%供自家使用，还有富余发电以0.4元/度的价格并入国家电网。关于该光伏项目下列说法正确的是（　　） A．“度”是能量单位 B．工作总电流约为 C．年发电量约为 D．富余发电的总收入约为18万元 8．（2025·浙江模拟）单晶硅太阳能发电原理是：让阳光照射到单晶硅太阳能板上而激发电子形成电流。根据相关资料得知杭州西站枢纽屋顶铺设了面积约为的单晶硅太阳能板，在阳光照射下其平均发电功率约为。若已知太阳的辐射总功率约，太阳与地球之间的距离约为，则下列说法中正确的是（　　） A．单晶硅太阳能板发出的是交流电； B．地球表面单位面积上接收到的太阳辐射功率约 C．一天大约可发电； D．太阳能发电的光电转换效率约为22% 【B组难点突破】 （多选）9．（2025高二上·桂林期中）八只完全相同的灯泡分别用图甲、乙两种方式连接，电路两端电压分别为6V和20V，灯泡的额定电压为4V，额定功率为4W，调节滑动变阻器的滑片，使八只灯泡均正常发光，下列说法正确的是（　　） A．滑动变阻器接入电路的阻值为4 B．滑动变阻器接入电路的阻值为4 C．滑动变阻器消耗的电功率为8W D．滑动变阻器消耗的电功率为8W 10．（2025·如皋模拟）如图所示，电阻R1、R2串联，R1=2R2，流过恒定的电流，则（　　） A．R1、R2的电压之比为1：1 B．R1、R2的电功率之比为1：2 C．通过R1、R2横截面的电荷量之比为1：1 D．相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比为1：2 （多选）11．（2025高二上·玉林期末）如图所示是电饭锅电路原理示意图，是感温材料制造的开关，能使电饭锅在锅内水烧干后从加热状态自动转为保温状态，下列说法中正确的是（　　） A．是供加热用的电阻丝 B．是供加热用的电阻丝 C．当开关断开时电饭锅为加热状态 D．当开关闭合时电饭锅为加热状态 12．（2025高二上·浙江期中）某款手机内置“5080mAh4.2V”电池，配套一款快充充电器。充电器参数有“输入：100-240V，50/60Hz，1.7A；正常输出：5V-3A；快速输出：5-20V，3.25-6.2A（67WMax）”。在满电续航测量测试中，可实现连续播放1080P视频约16小时，运行大型游戏可支持5小时以上。在某次220V快充测试中，电量从1%至100%大约需要40分钟，充电过程的电压、电流变化如图。下列判断正确的是（　　） A．5080mAh是该电池储能的最大电能 B．该手机电量充至50%需要的时间大约为20分钟 C．在播放视频过程中，手机的平均工作电流约为0.32A D．该款充电器快充时的转换效率约为85% 【C组综合拓展】 13．（2025高二上·扬州月考）如图电路中，电源电动势为14V，内阻忽略不计，小灯泡的额定电压为6V、额定功率为 12W，电动机的线圈电阻若灯泡恰能正常发光，电压表视作理想电表，求： （1）流经电动机的电流 （2）电源的总功率 （3）电动机的输出功率 14．有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A. （1）求这台电动机的内阻； （2）求电动机正常工作时的输出功率； （3）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？ 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.1 电路中的能量转化 分层练习 2026-2027学年高二物理同步备课系列【基础题】——解析版 【A组同步训练】 一、焦耳定律 1．（2025高二下·巴中期中）一台电动机，线圈的电阻为r，当它正常运转时，测得两端所加的电压为U，通过的电流为I。下列说法正确的是（　　） A．电动机消耗的电功率为I2r B．电动机发热的功率为IU C．电动机对外做功的功率为IU-I2r D．电动机的效率为 【答案】C 【解析】A．电动机消耗的电功率为，故A错误； B．电动机的发热功率为，故B错误； C．电动机对外做功的功率等于总功率与内阻的热功率只差，即，故C正确； D．电动机的效率为，故D错误。 故答案为：C。 （多选）2．（2025高二上·龙华期末）如图所示，一手持迷你小风扇内安装有小直流电动机，其线圈电阻为，额定电压为U，额定电流为I。将它与电动势为E、内阻为r的直流电源连接，电动机恰好正常工作，则（　　） A． B．路端电压为 C．电动机的热功率为 D．电源的输出功率为 【答案】B,C 【解析】解答本题时，要明确电动机正常工作时，欧姆定律不成立。明确电源的总功率与输出功率的区别。A. 电动机是非纯电阻电路，则不满足，选项A错误； B. 由闭合电路的欧姆定律，路端电压为 选项B正确； C. 电动机的热功率为 选项C正确； D. 电源的输出功率为 选项D错误。 故选BC。 3．（2026高二上·泰州期中）电动机通电后，电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手。下列关于能的转化和守恒的说法，正确的是（  ） A．消耗的电能全部转化为机械能 B．消耗的电能小于机械能 C．消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能 D．消耗的电能大于机械能与增加的内能之和，是能量损耗导致的 【答案】C 【解析】电动机的原理是通电导线在磁场中受力转动。电动机消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒。 故选C。 4．（2025高二上·柳州期末）2024年11月11日，最新一代“机器狗”现身中国航展，其上方有个7.62毫米的机枪，可以对目标进行自动识别、自动打击，可在山地、丘陵等复杂地形行走，有效提升了综合作战能力，如图所示，某款军用机器狗的直流电动机的额定电压为U=10V，额定电流为I=2A，线圈电阻为R=0.5Ω，将它与电动势为E=12V，内阻为r=1.0Ω的直流电源构成闭合回路，电机恰好能正常工作，g取10m/s2，求： （1）电动机的效率； （2）电源的输出功率。 【答案】（1）解： 电动机正常工作，其额定电压为U=10V，通过的电流为I=2A，则电动机的效率为 （2）解： 电源的输出功率为 二、电功率和电功 5．（2025·广东会考）一个新型绿色冰箱，其输入总功率是180W，一天的耗电量是1kW·h。若冰箱每次制冷时间为7min，且间隔均匀相等，则该冰箱每小时制冷的次数约是多少次，下列正确的是（　　） A．2次 B．3次 C．4次 D．5次 【答案】A 【解析】1小时耗电量为，需要时间 工作次数次 故答案为：A。 6．（2025高二下·信宜开学考）室内有五种用电器：1.5 kW的电饭锅，200 W的电冰箱，750 W的取暖器，250 W的电视机和2 kW的空调机，供电电压是220 V，进线处有13 A的保险丝，为不使保险丝烧断，下列用电器不能同时使用的是(　　) A．电饭锅和电冰箱 B．取暖器和空调机 C．电饭锅和空调机 D．电冰箱、电视机和空调机 【答案】C 【解析】A、电饭锅功率 ，电冰箱功率 ，总功率 可同时使用，A错误； B、取暖器功率 ，空调机功率 ，总功率 可同时使用，B错误； C、电饭锅功率 ，空调机功率 ，总功率 超过最大允许功率，不能同时使用，C正确； D、电冰箱 、电视机 、空调机 ，总功率 可同时使用，D错误； 故答案为：C。 7．（2025高二上·湖州期末）如图所示，某户居民楼顶平台安装12块太阳能电池板。据楼主介绍，利用这些电池板收集太阳能发电，每块电池板发电总功率可达，工作电压为，设备使用年限在25年以上，发电总功率的30%供自家使用，还有富余发电以0.4元/度的价格并入国家电网。关于该光伏项目下列说法正确的是（　　） A．“度”是能量单位 B．工作总电流约为 C．年发电量约为 D．富余发电的总收入约为18万元 【答案】A 【解析】解决该题的关键是明确知道总电量与电功率之间的关系，熟记电功率与电压和电流之间的关系。A．kW·h简称为度，可知，“度”是能量单位，故A正确； B．每块电池板发电总功率可达，工作电压为，则工作电流 故B错误； C．年发电量为 故C错误； D．富余发电的总收入约为 故D错误。 故选A。 8．（2025·浙江模拟）单晶硅太阳能发电原理是：让阳光照射到单晶硅太阳能板上而激发电子形成电流。根据相关资料得知杭州西站枢纽屋顶铺设了面积约为的单晶硅太阳能板，在阳光照射下其平均发电功率约为。若已知太阳的辐射总功率约，太阳与地球之间的距离约为，则下列说法中正确的是（　　） A．单晶硅太阳能板发出的是交流电； B．地球表面单位面积上接收到的太阳辐射功率约 C．一天大约可发电； D．太阳能发电的光电转换效率约为22% 【答案】B 【解析】A．单晶硅太阳能板发出的是直流电，选项A错误； B．距离太阳的球面面积 单位面积上接受太阳辐射的功率 选项B正确； C．若24小时都有太阳，则工作一天大约可发电 但有太阳的时间小于24小时，一天可发电小于，故C错误； D．太阳板接收的太阳能 转换效率 选项D错误。 故选B。 【B组难点突破】 （多选）9．（2025高二上·桂林期中）八只完全相同的灯泡分别用图甲、乙两种方式连接，电路两端电压分别为6V和20V，灯泡的额定电压为4V，额定功率为4W，调节滑动变阻器的滑片，使八只灯泡均正常发光，下列说法正确的是（　　） A．滑动变阻器接入电路的阻值为4 B．滑动变阻器接入电路的阻值为4 C．滑动变阻器消耗的电功率为8W D．滑动变阻器消耗的电功率为8W 【答案】B,C 【解析】A、灯泡额定电流。甲图 4 灯并联，总电流。变阻器电压，，故 A 错误； B、乙图 4 灯串联，电流，灯泡总电压，变阻器电压，，故 B 正确； C、功率，故 C 正确； D、功率，故 D 错误； 故答案为：BC。 10．（2025·如皋模拟）如图所示，电阻R1、R2串联，R1=2R2，流过恒定的电流，则（　　） A．R1、R2的电压之比为1：1 B．R1、R2的电功率之比为1：2 C．通过R1、R2横截面的电荷量之比为1：1 D．相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比为1：2 【答案】C 【解析】A．串联电路，电流处处相等，根据，则R1、R2的电压之比为，故A错误； B．根据电功率，由于电流相等，故电功率之比与电阻成正比，即R1、R2的电功率之比为2：1，故B错误； C．根据，由于电流相等、时间相等，则通过R1、R2横截面的电荷量之比为1：1，故C正确； D．根据焦耳热，由于电流相等，故相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比等于电阻之比，即相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比为2：1，故D错误。 故选C。 （多选）11．（2025高二上·玉林期末）如图所示是电饭锅电路原理示意图，是感温材料制造的开关，能使电饭锅在锅内水烧干后从加热状态自动转为保温状态，下列说法中正确的是（　　） A．是供加热用的电阻丝 B．是供加热用的电阻丝 C．当开关断开时电饭锅为加热状态 D．当开关闭合时电饭锅为加热状态 【答案】B,D 【解析】根据功率的公式可知，电压一定时，用电器的电功率跟电阻成反比，当图中开关断开时，、串联接入电路，阻值较大，功率较小，故此时为保温状态，而开关闭合时，只有接入电路，此时阻值较小，功率较大，为加热功率，为加热电阻丝，故AC错误，BD正确。 故选BD。 12．（2025高二上·浙江期中）某款手机内置“5080mAh4.2V”电池，配套一款快充充电器。充电器参数有“输入：100-240V，50/60Hz，1.7A；正常输出：5V-3A；快速输出：5-20V，3.25-6.2A（67WMax）”。在满电续航测量测试中，可实现连续播放1080P视频约16小时，运行大型游戏可支持5小时以上。在某次220V快充测试中，电量从1%至100%大约需要40分钟，充电过程的电压、电流变化如图。下列判断正确的是（　　） A．5080mAh是该电池储能的最大电能 B．该手机电量充至50%需要的时间大约为20分钟 C．在播放视频过程中，手机的平均工作电流约为0.32A D．该款充电器快充时的转换效率约为85% 【答案】C 【解析】A.5080 mAh：电池电荷容量（电流×时间），单位是毫安时，表示以 5080 mA 电流放电可使用 1 小时放完。电荷量 ，故A错误； B．电量从1%至100%大约需要40分钟，由图像围成的面积表示电荷量可知，该手机电量充至50%需要的时间小于20分钟，故B错误； C．在播放视频过程中，手机的平均工作电流约为，故C正确； D．该款充电器快充时输入功率，最大输出功率 最大转换效率，故D错误。 故选C。 【C组综合拓展】 13．（2025高二上·扬州月考）如图电路中，电源电动势为14V，内阻忽略不计，小灯泡的额定电压为6V、额定功率为 12W，电动机的线圈电阻若灯泡恰能正常发光，电压表视作理想电表，求： （1）流经电动机的电流 （2）电源的总功率 （3）电动机的输出功率 【答案】（1）解：灯泡恰能正常发光，则电流为 可知流经电动机的电流为2A。 （2）解：电源的总功率P=EI =28W （3）解：电压表的示数为 电动机的电功率为 电动机线圈产生的热功率为 则电动机的输出功率为 14．有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A. （1）求这台电动机的内阻； （2）求电动机正常工作时的输出功率； （3）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？ 【答案】（1）解：电动机不转时电路为纯电阻电路，由欧姆定律可知电动机线圈的内阻 r＝＝ Ω＝0.5 Ω （2）电动机正常工作时电路为非纯电阻电路， 消耗的总功率P总＝UI＝2×1 W＝2 W 线圈内阻的热功率P热＝I2r＝12×0.5 W＝0.5 W 则电动机正常工作时的输出功率 P出＝P总－P热＝2 W－0.5 W＝1.5 W （3）电动机的转子突然被卡住时，此时电路为纯电阻电路， 发热功率P＝＝ W＝8 W. 学科网（北京）股份有限公司 $