纯电阻和非纯电阻电路的功率问题 针对训练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

《纯电阻和非纯电阻电路的功率问题》针对训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10 W，现将其中的两个灯泡串联起来后再与第三个灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为（     ） A．30 W B．20 W C．15 W D．10 W 2．关于电功、电功率和焦耳定律，下列说法中正确的是（　　） 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．W=UIt只适用于纯电阻电路，而W=I2Rt适用于任何电路 C．在非纯电阻电路中UI＜I2R D．焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路 3．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 4．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 5．灯泡和定值电阻接在如图甲所示的电路中，两者的关系图像如图乙所示，下列说法中正确的是（     ） A．图乙中曲线表示电阻的关系图像 B．当电流表示数为0.4 A时，电源电压为4 V C．当电源电压为6 V时，小灯泡的实际功率为3.6 W D．如果将小灯泡和电阻串联接在电压为的电源两端，电路消耗的总功率为 6．如图所示是电饭煲及其内部的简化电路图，R1是阻值为434 Ω的定值电阻，R2是阻值为50 Ω的电热丝，下列说法正确的是（     ） A．开关S接通时，电饭煲处于保温状态 B．电饭煲处于加热状态时，R2的热功率是968 W C．电饭煲处于保温状态时，R2的热功率约为100 W D．电饭煲保温3分钟，电热丝发出的热量约为1800 J 7．如图所示的电路中，定值电阻R1=10，R2=20，滑动变阻器R3的最大阻值为30Ω，a、b两点间电压为6V。现移动滑动变阻器R3的滑片位置，使流过R1和R2的电流相等，则此时R1、R2、R3消耗的总功率为（     ） A．2.4W B．3.6W C．4.5W D．7.2W 二、多选题 8．两盏额定功率相同的灯泡A和B（两灯泡电阻不变），其额定电压，则下列说法正确的是（    ） A．两灯正常发光时，通过灯泡的电流关系为 B．两灯电阻关系为 C．当将两灯串联接入电路中发光时，灯泡的功率关系为 D．当将两灯并联接入电路中发光时，灯泡的功率关系为 9．智能机器人送餐已经越来越普及，其内部的电动机将电能转化为机械能以驱动机器人运动。如图所示，某次送餐服务中，机器人在水平面上由静止开始做加速度为1m/s2的匀加速直线运动，2s时电动机的工作电流为3A。已知机器人和餐品的总质量为20kg，电动机的工作电压恒为40V，额定输出功率为100W，机器人运动过程中所受阻力大小为总重力的0.1倍，重力加速度大小g=10m/s2。下列说法正确的是（     ） A．t=2s时，牵引力大小为40N B．t=2s时，牵引力功率为60W C．电动机的内阻为Ω D．机器人匀加速的时间为3s 10．用充电宝给手机充电时，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的。设手机电池的电阻为r，则（     ） A．手机电池的发热功率为I2r B．手机电池的发热功率为 C．充电宝输出的电功率为UI－I2r D．在时间t内，手机电池增加的化学能为UIt－I2rt 三、填空题 11．如图，灯泡L上标有“6V，3W”字样，电源电压6V且保持不变，定值电阻R=8Ω（不计灯丝电阻的变化）。只闭合S1和S3，电阻R在100s产生的热量是___________J，电路在工作状态下，整个电路消耗的最小功率是___________W。 12．如图所示，通过直流电动机来提升吊舱，在电能转化成机械能的过程中，有部分电能转化成内能。已知线圈电阻，电动机正常工作时，通过线圈的电流为。在起吊时，人和吊舱总质量，吊舱以的速度匀速上升，不计绳重力和一切摩擦。此时，电压表示数为____，电动机工作效率为______。 四、解答题 13．如图所示，电源电动势E＝10V，内阻，闭合开关S后标有“8V，16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机线圈的电阻R0＝1Ω，求： (1)电动机的总功率； (2)电动机的输出功率。 14．在如图所示的电路中，设电源电动势为E，内阻为r，求： (1)在什么范围内变化时，上消耗的电功率随的增大而增大？ (2)为何值时，上消耗的电功率最大？最大值为多少？ 15．某物流中心使用电动叉车搬运货物。叉车的部分电路简化图如图所示，电源的电动势 E=54V，灯泡的额定电压，额定功率，灯泡电阻可认为不变。仅闭合开关S1时，电流表的示数。同时闭合开关S1、S2，电流表的示数，此时电动机以大小的速度竖直向上匀速提升质量的货物。取重力加速度大小，不计机械传动损失和空气阻力，电流表视为理想电表。 (1)求电源内阻r； (2)求电动机线圈的电阻RM； (3)同时闭合开关S1、S2，若电动机被卡住无法转动，求此时电动机的发热功率P。 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 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D D D B B A BD AC AD 1．C 【详解】三灯泡连接后，电路如图 其中两端电压最高，它消耗的电功率为10W，即 因L1与L2串联，且L1与L2电阻相等，则分配在L1与L2两灯电压都是灯L3两端电压的一半，则 则整个电路消耗的功率 故选C。 2．D 【详解】A．电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热的多少还与做功时间的长短有关，故A错误； B．是电功的定义式，适用于任何电路；而只适用于纯电阻电路，故B错误； C．UI表示的是总功率大小，而只是电路中发热的功率，在非纯电阻的电路中，除发热功率外，还有其他形式的有用功率，所以在非纯电阻电路中，故C错误； D．根据焦耳定律适用于任何电路中的热量的计算，故D正确。 故选D。 3．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。 4．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 5．B 【详解】A．图乙中斜率，B直线表示定值电阻的关系图像，故A错误； B．图甲中灯泡和定值电阻并联，把竖线从开始向左平移，当时，两支路中的电流之和刚好为0.4A，即 故B正确； C．当电源电压为6 V时，小灯泡的实际功率为，故C错误； D．如果将小灯泡和电阻串联接在电压为的电源两端，因串联电路电流相等，同时两者电压之和为，从开始向下移，由图乙知 ，故D错误。 故选B。 6．B 【详解】A．开关S接通时，回路中总电阻较小，电饭煲功率较大，故电饭煲处于加热状态，故A错误； B．开关S接通时，电饭煲处于加热状态，则的热功率，故B正确； C．开关S断开时，回路中总电阻较大，电饭煲功率较小，电饭煲处于保温状态时，的热功率约为，故C错误； D．电饭煲保温3分钟，电热丝发出的热量约为，故D错误。 故选B。 7．A 【详解】设滑片到上端的一段电阻为，则滑片到下端的一段电阻为。从到有两条并联支路，支路1的总电阻为，支路2的总电阻为。两支路两端电压相同，且题设要求电流相等，因此 同理， 由两支路电流相等，得，所以 代入，，解得，下段电阻为 于是两条支路的总电阻均为，它们并联后的等效电阻为 电路总电流为 三个电阻消耗的总功率为 故选A。 8．BD 【详解】A．根据题意，由可知，由于，，则两灯正常发光时，通过灯泡的电流关系为，故A错误； B．根据题意，由可知，由于，，两灯电阻关系为，故B正确； C．当将两灯串联接入电路中发光时，通过两灯的电流相等，由可知，灯泡的功率关系为，故C错误； D．当将两灯并联接入电路中发光时，两灯的电压相等，由可知，灯泡的功率关系为，故D正确。 故选BD。 9．AC 【详解】AD． 匀加速直线运动阶段，由牛顿第二定律 得牵引力 匀加速结束时，电动机输出功率达到额定输出功率，此时 得末速度 匀加速时间 则仍在匀加速阶段，因此牵引力为，故A正确，D错误； B．时速度 牵引力功率，故B错误； C．时电动机输入总功率 根据能量关系可得 代入 解得，故C正确。 故选AC。 10．AD 【详解】A．根据热功率可知，手机电池的发热功率为，故A正确； B．充电时手机电池属于非纯电阻用电器（电能一部分转化为内能，一部分转化为化学能），欧姆定律不适用，即手机电池的发热功率不等于，故B错误； C．充电宝的输出电压为U，输出电流为I，则充电宝输出的电功率为，故C错误； D．根据能量守恒定律可知，在时间t内，手机电池增加的化学能为，故D正确。 故选AD。 11． 450 1.8 【详解】[1]只闭合S1和S3，灯泡L与电阻R并联，即电阻R两端的电压等于6V，故电阻R在100s产生的热量为 [2]灯泡L的电阻为 根据 可知电源电压保持不变，一直为6V，故总电阻越大，整个电路消耗的功率越小，故灯泡L必须与电阻R串联，所以要闭合S2，断开S1和S3，此时串联总电阻为 故整个电路消耗的最小功率 12． 【详解】对电动机由能量守恒有 即 解得 电动机工作效率为 13．(1)16W (2)12W 【详解】（1）灯泡L正常发光，则路端电压等于灯泡的额定电压8V 内阻分得的电压 回路总电流 通过灯泡的电流 通过电动机的电流 电动机和灯泡并联，则有 电动机的总功率 （2）电动机内阻消耗的功率 则电动机的输出功率 14．(1)当时，随增大而增大 (2)当时 【详解】（1） 将、、和电源内阻等效为一个新电源。从两端看进去，等效内阻为 对于等效电源，其输出功率随外电阻的变化规律为 当时，随增大而增大； 当时，达到最大； 当时，随增大而减小。 故当时，随增大而增大 （2）断开，求等效电动势。此时、、串联，中无电流，、两点间电压即两端电压 当时，最大 最大功率为 化简得 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）由灯泡额定功率公式得灯泡电阻： 仅闭合时，灯泡与电源内阻串联，由闭合电路欧姆定律 解得 （2）同时闭合、时，灯泡与电动机并联，路端电压： 通过灯泡的电流： 通过电动机的电流： 电动机输出机械功率： 电动机输入功率： 由能量守恒 解得 （3）电动机卡住后为纯电阻元件，外电路并联总电阻： 电路总电阻： 总电流： 路端电压： 电动机发热功率： 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $