12.1 电路中的能量转化（分层作业）人教版物理必修第三册

12.1 电路中的能量转化（解析版） 目录 1 一、电功和电功率 1 二、焦耳定律 2 三、电路中的能量转化 4 7 10 ( 高中物理答疑解题助手 AI 智能体： https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true ) 一、电功和电功率 1．如图所示电路，，在两端接上电源后，各电阻消耗的功率的大小比较是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设，，则。通过、的电流均为干路电流，根据电功率公式分别有， 因此 并联部分的等效电阻为，其两端电压为，根据电功率公式分别有， 因此 由于流过的电流为干路电流，流过的电流，且，根据可得 A．实际功率关系为，不满足，故A错误； B．由于，不满足，故B错误； C．由于且，不满足，故C错误； D．各电阻消耗的功率满足，故D正确。 故选D。 2．已知定值电阻，、和在电路中允许消耗的最大电功率分别为，。现将与并联再与串联，如图所示，则电路允许消耗的电功率的最大值为（　　） A．17W B．15W C．12W D．8W 【答案】B 【详解】因为与并联，两端电压相等，由公式 可知与消耗的电功率相等，即 故并联电路部分消耗的最大电功率为 因与电阻相等，设并联电路部分消耗的电功率最大时，流过的电流大小为，可知流过的电流大小为，由公式 可知消耗的电功率为的4倍，故电路允许消耗的电功率的最大值为 故选B。 3．把相同灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节滑动变阻器使小灯泡均正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论正确的是（     ） A．P甲=3P乙 B．P甲>P乙 C．P乙=3P甲 D．P乙>3P甲 【答案】AB 【详解】设每个灯泡正常工作的电流为，则甲电路的总电流为，功率；乙图的总电流为，功率。故，。 故选AB。 二、焦耳定律 4．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（     ） A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻的电路 C．在不是纯电阻的电路中， D．焦耳热只适用于纯电阻电路 【答案】BC 【详解】A．电功率指的是电流做功的快慢，做功的多少还与时间有关，故A错误； B．纯电阻电路消耗的电能转化为电热，则有 而非纯电阻电路消耗的电能部分转化为电热，则有，故B正确； C．非纯电阻电路消耗的电能部分转化为电热，则有，即，故C正确； D．适用于任何电路计算电热，故D错误。 故选 BC。 5．如图所示的电路中，闭合开关后，通过定值电阻和电动机（正常工作）的电流相同，下列说法正确的是（     ） A．定值电阻消耗的电功率等于电动机消耗的电功率 B．定值电阻消耗的电功率大于电动机消耗的电功率 C．定值电阻的热功率等于电动机的热功率 D．定值电阻的阻值大于电动机线圈的阻值 【答案】AD 【详解】AB．无论是纯电阻还是非纯电阻，电功率均为 定值电阻与电动机并联，U和I均相同，定值电阻消耗的电功率等于电动机消耗的电功率，故A正确，B错误； CD．定值电阻的热功率 电动机的热功率 所以定值电阻的热功率大于电动机的热功率，定值电阻的阻值大于电动机线圈的阻值，故C错误，D正确。 故选AD。 三、电路中的能量转化 6．大功率的电吹风主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为190 W，吹热风时的功率为1400 W。下列正确的是（　　） A．电热丝的电阻为55Ω B．电动机线圈的电阻无法计算 C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1400 J D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1210 J 【答案】B 【详解】A．电动机和电热丝并联，当吹热风时，电热丝消耗的功率为 根据可得电热丝的电阻为，故A错误； B．电动机为非纯电阻电路，根据题目已知条件无法计算其电阻，故B正确； C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为，故C错误； D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能，故D错误。 故选B。 7．如图所示是一款电水壶及其说明书上标注的一些参数，则该电水壶（    ） A．额定工作电流为A B．加热电阻丝的电阻为Ω C．一天消耗的电能为36kW·h D．若实际电压为209V，则水壶的实际功率为1425W 【答案】B 【详解】A．根据题意，，故A错误； B．，故B正确； C．该电热壶的额定功率是1500W，一天内电热壶工作的时间未知，所以一天电热壶消耗的电能未知，故C错误； D．若实际电压为209V，由，电阻R不变，则水壶的实际功率为1353.75W，故D错误。 故选B。 8．一块数码相机的锂电池电动势为，容量为。电池充满后，关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右，则每拍摄一张照片消耗的电能大约是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】首先计算电池充满后储存的总电能，根据电能公式：电池容量 代入得总电能 关闭液晶屏时每拍摄一张照片消耗的电能为 与计算得到的最接近，符合题意。 故选B。 9．饮水机是一种常见的家用电器，其工作电路可简化为如图所示的电路，其中S是一温度控制开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管的电阻，R是与加热管串联的电阻。下表是从其说明书中摘录的一些技术数据。（不考虑R0、R的电阻受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率），当开关S闭合时，饮水机处于何工作状态和R0的阻值为（　　） 额定电压 220V 频率 50Hz 加热功率 550W 保温功率 22W A．加热，220Ω B．加热，88Ω C．保温，88Ω D．保温，220Ω 【答案】B 【详解】根据电功率公式知，当电源电压不变时电阻越小功率越大．电源电压不变，当S断开时，R与R0串联；当S闭合时，只有R0接入在电源上，电路中的电阻变小，总功率变大，因而开关S闭合时是加热状态，则 故选B。 10．一台小型电动机在12V的电压下工作，通过的电流是0.5A。该电动机能在1min内把9.6kg的物体匀速提升3m。不计各处摩擦，g取，求： (1)电动机输入电功率； (2)输出机械功率； (3)电动机线圈的电阻。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）电动机输入电功率为总电功率，公式为 代入数据 得 （2）输出机械功率等于提升物体做功的功率，时间 对物体做功 因此 代入数据得 （3）根据能量守恒，输入功率等于输出机械功率与线圈热功率之和，即 整理得线圈电阻 11．如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻。当只闭合开关S时，电流表示数为0.2A；当闭合开关S、S1时，电流表示数为0.5A。求： (1)电源电压； (2)定值电阻的阻值； (3)当闭合开关S、S1时，通电5min电流通过定值电阻做的功。 【答案】(1)6V (2)20Ω (3)540J 【详解】（1）只闭合开关时，电路中只有定值电阻接入电源，电流表测量通过的电流，根据欧姆定律有 代入数据解得 （2）闭合开关、时，定值电阻与并联，由于电源电压不变，通过的电流仍为，根据并联电路电流关系有 解得 代入数据解得 根据欧姆定律有 代入数据解得 （3）通电时间为，电流通过定值电阻所做的功等于产生的热量，根据电功公式有 代入数据解得 1．一台“220V，1000W”的电炉，想把它改装后接到110V的电源上，但功率保持不变，以下措施最合理的是 （     ） A．将电炉丝截掉四分之一后接入电路 B．将电炉丝截掉四分之三后接入电路 C．将电炉丝分成等长的两段，然后并联入电路 D．将电炉丝截掉一半后接入电路 【答案】C 【详解】A．纯电阻功率满足公式，原电炉额定电阻 额定电流 改装后电源电压 要保持功率不变，代入 可得新总电阻需满足 同时需保证电炉丝工作电流不超过额定电流、散热正常，才是合理方案。 截掉四分之一后，接入电阻为，不等于，实际功率仅为约333W，不符合要求，故A错误； B．截掉四分之三后，接入电阻为，功率符合要求，但该段电炉丝的工作电流，是额定电流的2倍，且散热面积仅为原电炉丝的，极易过热烧坏，方案不合理，故B错误； C．等长两段并联时，每段电阻为，总并联电阻 纯电阻功率满足公式总功率符合要求；且每段两端电压为110V，每段工作电流 每段电炉丝均工作在额定状态，安全稳定，方案最合理，故C正确； D．截掉一半后，接入电阻为不等于，实际功率仅为500W，不符合要求，故D错误。 故选 C。 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． 【答案】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。 3．一只规格“220V 1000W”的电炉，求： （1）它在正常工作时的电阻； （2）如果电网电压为220V，则电炉工作时的实际功率（假设电炉电阻保持不变）； （3）在220V电压下，电炉每天使用2h产生多少焦耳的热量?一个月（30天）要消耗多少度电? 【答案】（1）     （2）     （3）  ；  60度 【详解】（1）电炉的额定参数为额定电压、额定功率 纯电阻电路中电功率满足公式 变形可得正常工作的电阻 （2）电炉电阻保持不变，实际电压等于额定电压220V，代入 可得， 此时实际功率等于额定功率。 （3）每日工作时间 每日产生的热量 1度电对应1kW·h的电能，电炉功率1000W即1kW，一个月总工作时长 月耗电量 4．如图是一个电热器的工作原理图，电热器内有两个阻值分别为R1=50 Ω和R2=100 Ω的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有0，1，2，3，4，5，6，7，8，9共10个金属触点；可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时另一端将7、8触点接通。用这个旋转开关可以实现电热器有多挡位工作的要求。将此电热器接入家庭电路（电压为220 V）中，并将电热器的档位旋转开关的箭头分别指向A、B、C、D、E位置时，求电热器的对应功率分别是多大？ 【答案】， 【详解】电热器接入家庭电路中，电压为U=220V。当挡位旋转开关的箭头指向A位置时，被短路，此时电热器的功率 当挡位旋转开关的箭头指向B位置或C位置时，只有接入电源，此时电热器的功率 当挡位旋转开关的箭头指向D位置时，无电阻接入电源，此时电热器的功率 当挡位旋转开关的箭头指向E位置时，电路处于断路状态，此时电热器的功率 1．（2023·上海·高考真题）如图所示，四个完全相同的灯泡，亮度最高的是（    ）    A． B． C． D． 【答案】A 【详解】四个完全相同的灯泡，、串联电流相同，、亮度相同；与、并联，并联两支路两端电压相同，故两端电压等于、各自两端电压之和，故比、都亮；在干路上，电流大小等于两支路电流之和，故流过电流最大，亮度最高。 故选A。 2．（2022·江苏·高考真题）如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由电路图可知R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联。并联电路部分的等效电阻为 由闭合电路欧姆定律可知，干路电流即经过R1的电流为 并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则 四个灯泡的实际功率分别为 ，，， 故四个灯泡中功率最大的是R1。 故选A。 3．（2020·海南·高考真题）一车载加热器（额定电压为）发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为、、，则（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】接ab，则电路的总电阻为 接ac，则电路的总电阻为 接bc，则电路的总电阻为 由题知，不管接那两个点，电压不变，为U=24V，根据 可知 故选D。 4．（2024·海南·高考真题）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0~240Ω之间不稳定变化，可等效为电阻，已知MN两端电压，A与B的电阻，求： （1）MN间电阻R的变化范围； （2）当，电热器B消耗的功率（保留3位有效数字） 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）根据电路可知当时MN间电阻R的阻值最小，为 当时MN间电阻R的阻值最大，为 故MN间电阻R的变化范围为 （2）当，通过电热器B的电流为 此时电热器B消耗的功率为 解得 2 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.1 电路中的能量转化（答案版） 目录 1 一、电功和电功率 1 二、焦耳定律 1 三、电路中的能量转化 1 2 3 ( 高中物理答疑解题助手 AI 智能体： https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true ) 一、电功和电功率 1．【答案】D 2．【答案】B 3．【答案】AB 二、焦耳定律 4．【答案】BC 5．【答案】AD 三、电路中的能量转化 6．【答案】B 7．【答案】B 8．【答案】B 9．【答案】B 10．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）电动机输入电功率为总电功率，公式为 代入数据 得 （2）输出机械功率等于提升物体做功的功率，时间 对物体做功 因此 代入数据得 （3）根据能量守恒，输入功率等于输出机械功率与线圈热功率之和，即 整理得线圈电阻 11．【答案】(1)6V (2)20Ω (3)540J 【详解】（1）只闭合开关时，电路中只有定值电阻接入电源，电流表测量通过的电流，根据欧姆定律有 代入数据解得 （2）闭合开关、时，定值电阻与并联，由于电源电压不变，通过的电流仍为，根据并联电路电流关系有 解得 代入数据解得 根据欧姆定律有 代入数据解得 （3）通电时间为，电流通过定值电阻所做的功等于产生的热量，根据电功公式有 代入数据解得 1．【答案】C 2．【答案】C 3．【答案】（1）     （2）     （3）  ；  60度 【详解】（1）电炉的额定参数为额定电压、额定功率 纯电阻电路中电功率满足公式 变形可得正常工作的电阻 （2）电炉电阻保持不变，实际电压等于额定电压220V，代入 可得， 此时实际功率等于额定功率。 （3）每日工作时间 每日产生的热量 1度电对应1kW·h的电能，电炉功率1000W即1kW，一个月总工作时长 月耗电量 4．【答案】， 【详解】电热器接入家庭电路中，电压为U=220V。当挡位旋转开关的箭头指向A位置时，被短路，此时电热器的功率 当挡位旋转开关的箭头指向B位置或C位置时，只有接入电源，此时电热器的功率 当挡位旋转开关的箭头指向D位置时，无电阻接入电源，此时电热器的功率 当挡位旋转开关的箭头指向E位置时，电路处于断路状态，此时电热器的功率 1．【答案】A 2．【答案】A 3．【答案】D 4．【答案】（1）；（2） 【详解】（1）根据电路可知当时MN间电阻R的阻值最小，为 当时MN间电阻R的阻值最大，为 故MN间电阻R的变化范围为 （2）当，通过电热器B的电流为 此时电热器B消耗的功率为 解得 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.1 电路中的能量转化（原卷版） 目录 1 一、电功和电功率 1 二、焦耳定律 2 三、电路中的能量转化 2 5 7 ( 高中物理答疑解题助手 AI 智能体： https://www.coze.cn/store/agent/7615615129367052342?bot_id=true ) 一、电功和电功率 1．如图所示电路，，在两端接上电源后，各电阻消耗的功率的大小比较是（     ） A． B． C． D． 2．已知定值电阻，、和在电路中允许消耗的最大电功率分别为，。现将与并联再与串联，如图所示，则电路允许消耗的电功率的最大值为（　　） A．17W B．15W C．12W D．8W 3．把相同灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节滑动变阻器使小灯泡均正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论正确的是（     ） A．P甲=3P乙 B．P甲>P乙 C．P乙=3P甲 D．P乙>3P甲 二、焦耳定律 4．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（     ） A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻的电路 C．在不是纯电阻的电路中， D．焦耳热只适用于纯电阻电路 5．如图所示的电路中，闭合开关后，通过定值电阻和电动机（正常工作）的电流相同，下列说法正确的是（     ） A．定值电阻消耗的电功率等于电动机消耗的电功率 B．定值电阻消耗的电功率大于电动机消耗的电功率 C．定值电阻的热功率等于电动机的热功率 D．定值电阻的阻值大于电动机线圈的阻值 三、电路中的能量转化 6．大功率的电吹风主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为190 W，吹热风时的功率为1400 W。下列正确的是（　　） A．电热丝的电阻为55Ω B．电动机线圈的电阻无法计算 C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1400 J D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1210 J 7．如图所示是一款电水壶及其说明书上标注的一些参数，则该电水壶（    ） A．额定工作电流为A B．加热电阻丝的电阻为Ω C．一天消耗的电能为36kW·h D．若实际电压为209V，则水壶的实际功率为1425W 8．一块数码相机的锂电池电动势为，容量为。电池充满后，关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右，则每拍摄一张照片消耗的电能大约是（     ） A． B． C． D． 9．饮水机是一种常见的家用电器，其工作电路可简化为如图所示的电路，其中S是一温度控制开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管的电阻，R是与加热管串联的电阻。下表是从其说明书中摘录的一些技术数据。（不考虑R0、R的电阻受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率），当开关S闭合时，饮水机处于何工作状态和R0的阻值为（　　） 额定电压 220V 频率 50Hz 加热功率 550W 保温功率 22W A．加热，220Ω B．加热，88Ω C．保温，88Ω D．保温，220Ω 10．一台小型电动机在12V的电压下工作，通过的电流是0.5A。该电动机能在1min内把9.6kg的物体匀速提升3m。不计各处摩擦，g取，求： (1)电动机输入电功率； (2)输出机械功率； (3)电动机线圈的电阻。 11．如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻。当只闭合开关S时，电流表示数为0.2A；当闭合开关S、S1时，电流表示数为0.5A。求： (1)电源电压； (2)定值电阻的阻值； (3)当闭合开关S、S1时，通电5min电流通过定值电阻做的功。 1．一台“220V，1000W”的电炉，想把它改装后接到110V的电源上，但功率保持不变，以下措施最合理的是 （     ） A．将电炉丝截掉四分之一后接入电路 B．将电炉丝截掉四分之三后接入电路 C．将电炉丝分成等长的两段，然后并联入电路 D．将电炉丝截掉一半后接入电路 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． 3．一只规格“220V 1000W”的电炉，求： （1）它在正常工作时的电阻； （2）如果电网电压为220V，则电炉工作时的实际功率（假设电炉电阻保持不变）； 4．如图是一个电热器的工作原理图，电热器内有两个阻值分别为R1=50 Ω和R2=100 Ω的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有0，1，2，3，4，5，6，7，8，9共10个金属触点；可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时另一端将7、8触点接通。用这个旋转开关可以实现电热器有多挡位工作的要求。将此电热器接入家庭电路（电压为220 V）中，并将电热器的档位旋转开关的箭头分别指向A、B、C、D、E位置时，求电热器的对应功率分别是多大？ 1．（2023·上海·高考真题）如图所示，四个完全相同的灯泡，亮度最高的是（    ）    A． B． C． D． 2．（2022·江苏·高考真题）如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（　　） A． B． C． D． 3．（2020·海南·高考真题）一车载加热器（额定电压为）发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为、、，则（    ） A． B． C． D． 4．（2024·海南·高考真题）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0~240Ω之间不稳定变化，可等效为电阻，已知MN两端电压，A与B的电阻，求： （1）MN间电阻R的变化范围； （2）当，电热器B消耗的功率（保留3位有效数字） 1 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $