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

电路中的能量转化（功、功率） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．将“24 V，6 W”和“24 V，12 W”的两只灯泡串联后接在电源两端，不考虑温度对灯丝电阻的影响，则（     ） A．若电源提供24 V恒定电压时，两灯均正常发光 B．电路中允许通过的最大电流为0.5 A C．灯消耗的功率更小 D．两灯的最大总功率为9 W 2．如图所示，两盏完全相同的灯泡接入图甲、图乙所示的电路中，图甲中电源电压为U，图乙中电源电压为2U，、是两个滑动变阻器，调节、使灯泡均正常发光，则关于这两个电路下列说法正确的是（     ） A．、两端的电压之比为 B．、消耗的电功率之比为 C．、的电阻值之比为 D．通过、的电流之比为 3．某电动汽车装配了120块“刀片电池”，每块“刀片电池”的容量是，平均工作电压是3.2 V，则下列说法正确的是（     ） A．单块电池充满电后储存的电荷量是200 C B．单块电池充满电后储存的电能是 C．若某块电池充电电流是200 A，则经过30 min可将该电池从其容量的30%充到80% D．若该车在某次行驶中平均能耗是，则其续航里程是640 km 4．关于电功、电功率和焦耳热，下列说法正确的是（　　） A．电功率越大的用电器，电流做的功一定越多 B．由可知，电功率大的用电器在相同时间内电流做的功多 C．焦耳定律只适用于纯电阻电路 D．1 kW·h 是电功率的单位 5．一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电，刚好维持小车以速度v匀速运动，此时电动机的效率为50%。已知小车的质量为m，运动过程中受到的阻力f=kv（k为常量），该光伏电池的光电转换效率为η，则光伏电池单位时间内获得的太阳能为（　　） A． B． C． D． 6．电动自行车具有低噪声、无废气、无油污等优点，而且骑行简单方便，受到广大上班族的喜欢。下表显示了国产某品牌电动自行车的信息及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗，则由表中参数可以求得该电动自行车的电动机内阻约为（     ） A． B． C． D． 7．太阳能汽车利用太阳能给车载动力电池充电，再利用电能驱动，实现了节能减排。某辆太阳能汽车在水平路面上以的速度匀速行驶时，驱动电机的工作电压、电流。已知驱动电机能够将输入功率的转化为牵引汽车前进的机械功率。下列说法正确的是（     ） A．驱动电机的内阻为 B．驱动电机的内阻为0.5Ω C．汽车所受阻力为36N D．汽车所受阻力为 8．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 9．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 10．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 11．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 12．追觅H20 Ultra旋锋版是追觅2024年4月推出的无线洗地机。以其智能水控技术、万向轮、探底躺平技术，解决毛发缠绕问题等优点，广受用户喜爱。已知其电池容量，额定工作电压，额定功率。则下列说法正确的是（    ） A．“”是能量的单位 B．洗地机正常工作时电能全部转化为热能 C．洗地机正常工作时的电流是 D．洗地机充满电后最长正常工作时间为 二、多选题 13．如图甲所示电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。开关S闭合后下列判断正确的是（         ） A．电流为电流的2倍 B．此时的电阻约为7.5 C．的电阻相等 D．此时消耗的电功率为0.3W 14．关于电功W和电热Q的说法正确的是（　　） A．在任何电路中都有、且 B．在任何电路中都有、，但W不一定等于Q C．、均只有在纯电阻电路中才成立 D．纯电阻电路中能计算电路生成的热量，可以计算任何电路生成的热量 三、解答题 15．如图所示的电路中，电阻，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片使处于某一位置时，电压表的示数为，电流表的示数为。求：通电电流通过电阻做的功和滑动变阻器消耗的电功率（电表为理想电表）。 16．一台小型电动机在5 V电压下工作，用此电动机提升重力为2 N的物体时，通过它的电流是0.2 A。在10 s内该物体被匀速提升1m。若不计一切摩擦和阻力，求： (1)电动机的输出功率； (2)电动机线圈的电阻。 17．某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源电压为120V，当电动机以恒定的速度向上提升重物时，电动机线圈的发热功率是150W，电流I=5A。g取．则 (1)电动机线圈的电阻R等于多少？ (2)若电动机因故障不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率又为多大？ (3)保持电源电压不变，求该电动机的最大输出机械功率，以及提升该重物对应的最大提升速度。 试卷第2页（共3页） 试卷第3页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 《电路中的能量转化（功、功率）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D C B C B B A A A 题号 11 12 13 14 答案 D D BD BD 1．D 【详解】A．根据，可得， 根据，可得额定电流， 电源电压为24V时，串联分压满足 解得， 均不等于额定电压，两灯都不能正常发光，故A错误； B．串联电路电流处处相等，为保证电路安全，最大电流不能超过两灯额定电流的较小值，即，故B错误； C．串联电路电流相同，实际功率，因，故，消耗的功率更大，故C错误； D．两灯的最大总功率，故D正确。 故选D。 2．D 【详解】A．设每盏灯正常发光时的电流、电压分别为 IL、UL。 图甲中两灯并联后与 R₁串联，每盏灯均正常发光，通过 R₁的电流为 2IL，R₁两端电压为 图乙中两灯与 R₂串联，每盏灯均正常发光，通过 R₂的电流为 IL，R₂两端电压为 图甲、图乙中变阻器分压之比为故 R₁、R₂两端电压之比1:2，A错误； B．两变阻器消耗的电功率 均为 2IL(U－UL)，、消耗的电功率之比为 1:1，B错误； C．由欧姆定律， 得、的电阻值之比为1:4，C错误； D．通过 、 的电流 通过、的电流之比为2:1，D正确。 故选D 3．C 【详解】A．单块电池充满电后储存的电荷量 远大于200C，故A错误； B．单块电池充满电后储存的电能 是120块电池的总电能，故B错误； C．充电电流200A、30min充入的电荷量 占总容量的比例为 因此可将电池从容量30%充到 故C正确； D．120块电池总电能 续航里程 不等于640km，故D错误。 故选C。 4．B 【详解】A．由可知，电流做功的多少不仅取决于电功率，还与通电时间有关，A错误； B．由可知，电功率大的用电器在相同时间内电流做的功多，B正确； C．焦耳定律是电流热效应的普遍规律，对纯电阻电路和非纯电阻电路都适用，C错误； D．kW·h 是电功（电能）的单位，电功率的单位是瓦特（W），D错误。 故选B。 5．C 【详解】 小车匀速运动，受力平衡，牵引力与阻力大小相等 小车的机械输出功率为 电动机效率为50%，即 可得电动机输入的电功率 由能量守恒定律可得， 光伏电池光电转换效率，其中为单位时间内光伏电池获得的太阳能 解得 故选C。 6．B 【详解】设电动机内阻为r，电动机的输出功率为 其中I=3.5A，U=40V，P出=120W 代入上式得。 故选B。 7．B 【详解】AB．根据   可得驱动电机的内阻为 ，故A错误，B正确； CD．由题意知，根据 可得汽车所受阻力为 ，故CD错误。 故选B。 8．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。 9．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。 10．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。 11．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。 12．D 【详解】A．洗地机铭牌标注的“mA·h”是电池容量（时间与电流的乘积）的单位，而不是能量的单位，故A错误； B．洗地机正常工作时电能转化为热能和机械能，故B错误； C．洗地机正常工作时的电流约为，故C错误； D．电池充满电时储存的电能大约为 洗地机充满电后一次工作时间约为，故D正确； 故选D。 13．BD 【详解】A．根据图像，的电压为3.0伏，对应的电流约为0.26A，两端电压为1.5V，对应的电流为0.2A，电流不是电流的2倍，A错误； BC．此时三个灯泡的电阻约为， B正确，C错误； D．此时消耗的电功率为，D正确。 故选BD。 14．BD 【详解】A．在任何电路中，电功公式和电热公式均成立，但仅在纯电阻电路中成立。非纯电阻电路中，故A错误； B．在任何电路中，和均成立，但是否等于取决于电路是否为纯电阻电路，所以W不一定等于Q，故B正确； C．、的适用性不依赖于电路是否为纯电阻，故C错误； D．在纯电阻电路中，可计算热量；而能计算任何电路生成的热量，故D正确。 故选BD。 15．， 【详解】由电路图可知，电阻与滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压。 因电表为理想电表，通过电阻和滑动变阻器的电流均为 通电电流通过电阻做的功为 滑动变阻器两端的电压为 滑动变阻器消耗的电功率为 16．(1)0.2 W (2)20 Ω 【详解】（1）电动机的输入功率为P入＝UI＝1W 物体被匀速提升的速度 电动机提升物体的机械功率P机＝Fv＝mgv＝0.2W （2）根据能量关系有P入＝P机＋PQ 产生的热功率PQ＝P入－P机＝0.8W 而PQ＝I2R 电动机线圈电阻R＝20Ω 17．(1) (2)20A，2400W (3)600W， 【详解】（1）由能量关系 故 （2）电动机转动时为非纯电阻，此时或，当因故障停止转动后，电动机转化为纯电阻，此时电流增大了，或，故此时电流 电动机消耗的电功率为 （3）由，得 因为电动机线圈电阻，电源电压，均为定值，调节输入电动机线圈的电流I，可有最大值，因此对上式进行配方，有 当时，有最大值，即时，电动机获得的最大机械功率 由，得重物的最大提升速度 答案第2页（共3页） 答案第3页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $