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同步备课系列【提升题】

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【提升题】——解析版 目录 【A组同步训练】 1 一、焦耳定律 1 二、电功率和电功 3 【B组难点突破】 5 【C组综合拓展】 8 【A组同步训练】 一、焦耳定律 （多选）1．（2025·广东会考）一台电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的电源上（其内阻可忽略不计），均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法正确的是（　　） A．电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440Ω B．电饭煲消耗的电功率为1100W，洗衣机电动机消耗的电功率为110W C．1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103J D．洗衣机电动机发热功率明显小于110W 【答案】B,C,D 【解析】A．由于电饭煲是纯电阻用电器，则电饭煲的电阻为，但洗衣机不是纯电阻用电器，欧姆定律不适用，由欧姆定律求得的电阻440Ω是错误的，故A错误； B．电饭煲消耗的电功率，洗衣机电动机消耗的电功率为，故B正确； C．电饭煲在1min内消耗的电能，洗衣机电动机在1min内消耗的电能为，故C正确； D．洗衣机电动机是非纯电阻电路，发热功率与机械功率之和为电功率，洗衣机电动机发热功率明显小于电功率110W，故D正确。 故答案为：BCD。 （多选）2．（2026高二上·兰州期末）如图所示，理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机的线圈电阻为R1，它与电热丝的电阻R2串联，接到直流电源上，电路中电流为I，电动机两端电压为U1，消耗的电功率为P1，电热丝两端电压为U2，消耗的电功率为P2，则有（　　） A．P1＝U1I B．U1＝IR1 C．P2＝I2R2 D．U2＝IR2 【答案】A,C,D 【解析】AB．电动机作为用电器，将电能转化为内能和机械能，所以它的电功率P1＝U1I，而电动机是非纯电阻元件，欧姆定律不再适用。故A正确，B错误； CD．电热丝将电能全部转化为内能，是纯电阻元件，所以它的电功率与热功率相同，电功率可以写作P2＝I2R2，欧姆定律对它适用，所以U2＝IR2，故C、D正确。 故答案为：ACD。 3．（2025·铜仁模拟）某型号小电风扇铭牌上的主要参数如图所示。当在小电风扇上加电压时，小电风扇不转动，测得通过它的电流为，根据题中和铭牌上提供的信息可知（　　） A．小电风扇的内阻为 B．当在小电风扇上加电压时通过的电流为 C．小电风扇正常工作时的机械功率为 D．小电风扇正常工作时的热功率为 【答案】A 【解析】A．当在小电风扇上加电压时，小电风扇不转动，测得通过它的电流为，可以解得小电风扇的内阻为，故A正确； B．当在小电风扇上加电压时电风扇正常工作，即其功率为2.4W，此时电流为，故B错误； C D．小电风扇正常工作时，其热功率为，小电风扇正常工作时的机械功率为，故CD错误。 故选A。 二、电功率和电功 （多选）4．内阻r=1Ω的小型直流电动机线圈与规格为“4V 4W”的小灯泡并联，再与阻值R=5Ω的电阻串联，然后接至U=12V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，则电动机的输出功率及效率为（　　） A．2.04W B．5.06W C．85% D．95% 【答案】A,C 【解析】小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，则定值电阻的两端电压为 通过定值电阻的电流为，通过小灯泡的电流为，故通过电动机的电流为，电动机的输入功率为 电动机的热功率为，则电动机的输出功率为 电动机的效率为，故AC正确，BD错误。 故选AC。 5．（2026·浙江高考）我国某企业正式发布了全液冷兆瓦（MW）级充电装置（图甲），其持续充电电流约为2400 A，每分钟可充电20度，装置中的充电电路发热功率约为10 kW。为保持充电装置的稳定运行，现采用水冷却技术，如图乙所示，让15℃冷水通过水泵流入充电电路的水冷系统，经过热交换后流出，水温升至25℃。已知水的比热容为，水的密度为，忽略水的重力势能变化及其它散热。则 A．充电装置的输出功率约为12 MW B．充电装置的输出电压约为220 V C．水的流量约为2.4×/s D．每分钟流出约24 L水 【答案】C 【解析】 A、每分钟充电20度，，时间。输出功率，故A错误； B、由，，故B错误； C、电路发热功率，单位时间发热量； ，水的流量，故C正确； D、每分钟水的体积，故D错误。 故选：C。 6．（2026·黑吉辽蒙）某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，得到的I−U图像如图所示。从图中状态a到状态b，小灯泡电阻的变化量和电功率的变化量分别为 A．2.0 Ω，0.28W B．2.0 Ω，0.68W C．7.0 Ω，0.28W D．7.0 Ω， 0.68W 【答案】B 【解析】​​​ 得到的I−U图像如图所示，由图可知a点时坐标（0.6V，0.2A），b点时坐标（2.0V，0.4A），根据欧姆定律可得a点时小灯泡电阻，根据电功率公式可得电功率 Pa＝0.6V×0.2A＝0.12W，b点时小灯泡电阻，电功率Pb＝2.0V×0.4A＝0.8W，则电阻变化量ΔR＝5.0Ω﹣3.0Ω＝2.0Ω，电功率变化量ΔP＝0.8W﹣0.12W＝0.68W，故B正确，ACD错误。 故选：B。 【B组难点突破】 7．（2025高二上·扬州月考）如图所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值相同，允许消耗的最大功率分别为10W、10W、4W，则此电路中允许消耗的最大功率为（　　） A．14W B．15W C．18W D．24W 【答案】B 【解析】由电功率公式P = I2R，可知允许通过R1、R2、R3的最大电流为，，由于电阻R2、R3的阻值相同，并联电路电压相同，则通过两电阻的电流相等，两电阻消耗的实际功率相同，因此并联电路应该先确保电阻R3的安全，由分析可知 表明若使电阻R3的功率达到额定功率，则电阻R3安全，但电阻R1将被烧毁，因此为确保安全，当电阻R1的功率达到额定功率时，此电路中允许消耗的最大功率，则干路中允许通过的最大电流为，根据串并联电路电阻的特点可知，电路的总电阻为，所以此电路中允许消耗的最大功率为 ，故ACD错误，B正确。 故选B。 8．（2025高二上·清远期中）在如图所示的电路中，有四盏灯，L1和L2都标有“220V，100W”字样，L3和L4都标有“220V，40W”字样，把电路接通后，最暗的是（　　） A．L1 B．L2 C．L3 D．L4 【答案】C 【解析】由题意可知，L1、L2的电阻相等，L3、L4的电阻相等。由公式，解得 则有，设L1、L2、L3、L4实际消耗的功率分别为P1、P2、P3、P4，由题图可知，通过L1的电流大于通过L2的电流，由公式P=I2R，得到P1>P2，同理可得P4>P3，P4>P1 由于L2和L3的电压相等，由公式，可知P2>P3，则有P4>P1>P2>P3，所以L3最暗。故ABD错误，C正确。 故选C。 （多选）9．（2025高二上·姑苏月考）我国某汽车集团采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”，可以在同样的空间内装入更多电池。一款车型装配了10块“刀片电池”。每块“刀片电池”的容量是120A·h，输出电压为48V，该车型采用充电电压为300V的快充充电桩时，充电效率为80%，充满电需要的时间为8h。已知该车型电动机额定电压为48V，额定功率为1.2kW，则下列说法不正确的是（　　） A．电动机在额定电压下工作时，额定电流为25A B．刀片电池充满电时能储存5.76kW·h的能量 C．电池充满电后最多能供电动机正常工作36h D．快充充电桩的平均充电电流为30A 【答案】B,C 【解析】A．电动机额定电流由公式，可得，故A正确； B．单块刀片电池的能量为，车型装配了10块电池，总能量应为，故B错误； C．总容量为，电动机额定电流为25A，故供电时间为，故C错误； D．充电总能量为，平均功率为，充电电流为，故D正确。 故答案为：BC。 （多选）10．（2025高二上·宁波期中）如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。已知电吹风的额定电压为220V，吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W，关于该电吹风，下列说法正确的是（　　） A．电热丝的电阻为55Ω B．若、闭合，则电吹风吹冷风 C．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120J D．电动机工作时输出的机械功率为120W 【答案】A,C 【解析】 A． 吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W， 电动机和电热丝并联，当吹热风时，电热丝消耗的功率 由可知 故A正确； B．若、闭合，电热丝接入电路，则此时电热丝发热，电动机工作，电吹风吹热风，故B错误； C．当吹热风时，电动机消耗的电功率仍为120W，根据功率的物理意义可知每秒钟消耗的电能为120J，故C正确； D．电动机工作时的输入功率为吹冷风时的功率，即为120W，由于电动机内部线圈有电阻，会产生一定的热功率，可知电动机工作时输出的机械功率小于120W，故D错误。 故选AC。 【C组综合拓展】 11．（2025高二上·高台期末）某小组通过实验测得玩具电动机电流随电压变化的I﹣U图像如图所示，电压小于1V时，电动机不转，且图像为直线；当电压U=6V时，电动机恰好正常工作。忽略电动机内阻变化。求： （1）电动机的内阻r； （2）电动机正常工作时电动机的输出功率P和机械效率η（计算结果保留两位有效数字）。 【答案】（1）解：由I﹣U图像可得电压为1V时，电流为1A，此时电动机不转，其电路为纯电阻电路，内阻为 （2）解：电动机正常工作时，从I﹣U图像可得电压为U=6V，电流为I=2A， 电动机消耗的电功率为P=UI=6×2W=12W 电动机的发热功率为P热=I2r=22×1W=4W 电动机正常工作时电动机的输出功率为P机械=P-P热=12W-4W=8W 电动机正常工作时电动机的机械效率为 12．（2025高二上·辛集期末）小明同学利用所学知识，设计了一个用电动机提升重物的装置。如图是利用电动机提升重物的示意图。其中D是线圈电阻R=1Ω的直流电动机，P是一个质量为2kg的重物，它用细绳拴在电动机的轴上。电源电动势E=6V，闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是I=1.0A和U=5.0V，不计电流表、电压表内阻，不计各处的摩擦，g取10m/s2.求： （1）电源的内阻r； （2）电动机对该重物的最大提升速度vm； （3）闭合开关S，若电动机因故不能转动，这时电动机实际消耗的电功率。 【答案】（1）解： 根据闭合电路的欧姆定律可得E = U＋Ir 电源内阻 （2）解： 电动机的输入功率为 电动机线圈产生的热功率为 输出功率为 当牵引力等于重力时，速度最大，则有 解得 （3）解： 电动机不转时看作纯电阻元件，根据闭合电路的欧姆定律， 通过电动机的电流为 实际消耗的电功率为 另解： 根据闭合电路的欧姆定律，通过电动机的电流为 电动机两端的电压为 实际消耗的电功率为 第 1 页 共 9 页 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【提升题】——原卷版 目录 【A组同步训练】 1 一、焦耳定律 1 二、电功率和电功 2 【B组难点突破】 4 【C组综合拓展】 5 【A组同步训练】 一、焦耳定律 （多选）1．（2025·广东会考）一台电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的电源上（其内阻可忽略不计），均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法正确的是（　　） A．电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440Ω B．电饭煲消耗的电功率为1100W，洗衣机电动机消耗的电功率为110W C．1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103J D．洗衣机电动机发热功率明显小于110W （多选）2．（2026高二上·兰州期末）如图所示，理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机的线圈电阻为R1，它与电热丝的电阻R2串联，接到直流电源上，电路中电流为I，电动机两端电压为U1，消耗的电功率为P1，电热丝两端电压为U2，消耗的电功率为P2，则有（　　） A．P1＝U1I B．U1＝IR1 C．P2＝I2R2 D．U2＝IR2 3．（2025·铜仁模拟）某型号小电风扇铭牌上的主要参数如图所示。当在小电风扇上加电压时，小电风扇不转动，测得通过它的电流为，根据题中和铭牌上提供的信息可知（　　） A．小电风扇的内阻为 B．当在小电风扇上加电压时通过的电流为 C．小电风扇正常工作时的机械功率为 D．小电风扇正常工作时的热功率为 二、电功率和电功 （多选）4．内阻r=1Ω的小型直流电动机线圈与规格为“4V 4W”的小灯泡并联，再与阻值R=5Ω的电阻串联，然后接至U=12V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，则电动机的输出功率及效率为（　　） A．2.04W B．5.06W C．85% D．95% 5．（2026·浙江高考）我国某企业正式发布了全液冷兆瓦（MW）级充电装置（图甲），其持续充电电流约为2400 A，每分钟可充电20度，装置中的充电电路发热功率约为10 kW。为保持充电装置的稳定运行，现采用水冷却技术，如图乙所示，让15℃冷水通过水泵流入充电电路的水冷系统，经过热交换后流出，水温升至25℃。已知水的比热容为，水的密度为，忽略水的重力势能变化及其它散热。则 A．充电装置的输出功率约为12 MW B．充电装置的输出电压约为220 V C．水的流量约为2.4×/s D．每分钟流出约24 L水 6．（2026·黑吉辽蒙）某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，得到的I−U图像如图所示。从图中状态a到状态b，小灯泡电阻的变化量和电功率的变化量分别为 A．2.0 Ω，0.28W B．2.0 Ω，0.68W C．7.0 Ω，0.28W D．7.0 Ω， 0.68W 【B组难点突破】 7．（2025高二上·扬州月考）如图所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值相同，允许消耗的最大功率分别为10W、10W、4W，则此电路中允许消耗的最大功率为（　　） A．14W B．15W C．18W D．24W 8．（2025高二上·清远期中）在如图所示的电路中，有四盏灯，L1和L2都标有“220V，100W”字样，L3和L4都标有“220V，40W”字样，把电路接通后，最暗的是（　　） A．L1 B．L2 C．L3 D．L4 （多选）9．（2025高二上·姑苏月考）我国某汽车集团采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”，可以在同样的空间内装入更多电池。一款车型装配了10块“刀片电池”。每块“刀片电池”的容量是120A·h，输出电压为48V，该车型采用充电电压为300V的快充充电桩时，充电效率为80%，充满电需要的时间为8h。已知该车型电动机额定电压为48V，额定功率为1.2kW，则下列说法不正确的是（　　） A．电动机在额定电压下工作时，额定电流为25A B．刀片电池充满电时能储存5.76kW·h的能量 C．电池充满电后最多能供电动机正常工作36h D．快充充电桩的平均充电电流为30A （多选）10．（2025高二上·宁波期中）如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。已知电吹风的额定电压为220V，吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W，关于该电吹风，下列说法正确的是（　　） A．电热丝的电阻为55Ω B．若、闭合，则电吹风吹冷风 C．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120J D．电动机工作时输出的机械功率为120W 【C组综合拓展】 11．（2025高二上·高台期末）某小组通过实验测得玩具电动机电流随电压变化的I﹣U图像如图所示，电压小于1V时，电动机不转，且图像为直线；当电压U=6V时，电动机恰好正常工作。忽略电动机内阻变化。求： （1）电动机的内阻r； （2）电动机正常工作时电动机的输出功率P和机械效率η（计算结果保留两位有效数字）。 12．（2025高二上·辛集期末）小明同学利用所学知识，设计了一个用电动机提升重物的装置。如图是利用电动机提升重物的示意图。其中D是线圈电阻R=1Ω的直流电动机，P是一个质量为2kg的重物，它用细绳拴在电动机的轴上。电源电动势E=6V，闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是I=1.0A和U=5.0V，不计电流表、电压表内阻，不计各处的摩擦，g取10m/s2.求： （1）电源的内阻r； （2）电动机对该重物的最大提升速度vm； （3）闭合开关S，若电动机因故不能转动，这时电动机实际消耗的电功率。 第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $