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

电路中的能量转化基础练习卷 一、单选题 1．下列有关公式的说法正确的是（　　） A．计算电功时只适用于纯电阻电路 B．在非纯电阻电路中， C．计算电功率时，适用于任何电路 D．计算焦耳热时，只适用于纯电阻电路 2．把两完全相同的电阻丝串联后接在电压为U的电源上，它们在时间t内产生的热量为Q1；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同的时间t内产生的热量为Q2，则（　　） A．Q1：Q2=1：4 B．Q1：Q2=4：1 C．Q1：Q2=1：2 D．Q1：Q2=2：1 3．一粗细均匀的金属丝长为L、电阻为R，其材料的电阻率为ρ。当在其两端加上电压U后，通过的电流为I，消耗的热功率为P。现将该金属丝均匀拉长为2L后仍在其两端加上电压U。下列说法正确的是（    ） A．电阻率将变为2ρ B．电阻将变为2R C．通过的电流将变为 D．消耗的热功率将变为 4．小明同学有一个电热水杯，其主要发热元件是电阻丝，正常使用电源烧开一杯水需要2分钟。若出国旅游时当地的电压是，那么烧开初始温度相同的一杯水需要几分钟？（假设两地水的沸点相等，忽略电阻随温度的变化）（　　） A．1 B．2 C．4 D．8 5．如图所示，某小型加热电器的内部为混联电路，、、为定值电阻，、、，电源内阻不计，电路的总电流为1.5 A。下列关于电路功率的说法正确的是（     ） A．的功率小于的功率 B．和的总功率为12 W C．电路的总功率为22.5 W D．的功率占总功率的 6．某扫地机器人中直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为r。当扫地机器人正常工作时，电动机（　　） A．线圈热功率为UI B．线圈热功率为 C．机械功率为UI D．机械功率为 7．三个阻值相同的灯泡，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 8．例题中若四盏灯泡接成如图所示的电路，其他条件不变。电路中它们的实际功率大小关系正确的是（　　） A． B． C． D． 9．如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，电阻R的阻值为1.5Ω，电动机线圈的电阻RM＝0.5 Ω，电流表内阻不计。若电流表读数为2A，下列说法正确的是（　　） A．电动机的输入电压是8V B．电动机的输入功率是50W C．电动机的输出功率是10W D．电动机的效率是80% 10．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． 二、多选题 11．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　） A．焦耳热适用于任何电路 B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中 D．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热不一定越多 12．图中R1=2Ω，R2=4Ω，R3=4Ω，通电后（　　） A．经R1和R3的电流之比I1：I3=2：1 B．R1两端的电压和R3两端的电压之比U1：U3=1：1 C．三个电阻消耗的电功率之比P1：P2：P3=2：1：1 D．三个电阻消耗的电功率之比P1：P2：P3=3：2：4 13．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路，当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和1.0V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V。则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是（　　） A．电动机的内电阻为2Ω B．电动机的内电阻为7.5Ω C．电动机的输出功率为30W D．电动机的输出功率为22W 14．家庭用的电吹风中，设电动机线圈的电阻为，它与电阻为的电热丝相串联，接到交流电源上。电吹风两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，如图所示，以下结论中正确的是（　　） A． B． C． D． 15．如图所示为某排气装置的电路图，它主要由规格为“220V  44W”的排气扇M和照明灯L构成。闭合开关S后，排气扇正常工作，照明灯正常发光，电流表的示数为0.5A。已知排气扇线圈电阻为40Ω，电流表的内阻可忽略。下列判断正确的是（　　） A．照明灯L正常发光时消耗的功率为66W B．若开关S断开，电流表的示数为5.5A C．排气扇正常工作时输出的机械功率为42.4W D．若排气扇突然卡住不动，电路中消耗的功率会减小 16．如图所示为某款手机充电器对手机充电的原理图，用输出电压为5.0V的充电器对内阻的手机锂电池充电，若充电过程充电器输出功率为5.0W，则关于充电过程说法正确的是（　　） A．充电器输出电流为1.0A B．充电器输出电流为50A C．手机锂电池的发热功率为0.1 W D．电能转化为化学能的功率为5.0W 17．扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为U，通过的电流为I，下列说法正确的是（　　） A． B．经过时间t，电动机消耗的电能 C．经过时间t，电动机产生的热量 D．经过时间t，电动机输出的机械功 18．质量为70kg的小顾骑着某型号电动自行车在平直公路行驶，所受的阻力恒为人车总重的0.02。骑行过程中只靠电动机提供动力，电动自行车的铭牌上给出的部分技术参数如下表所示，其中额定转速是指电动车满载情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶时的电机转速。由此可知（　　） 规格 后轮驱动直流永磁毂电机 车型 26电动自行车（轮胎直径600mm） 额定输出功率120W 整车质量 30kg 额定转速 240r/min 标准载重 70kg 额定电压 36V 续行里程 大于40km 额定电流 4.0A A．电动机的内阻为1.5Ω B．本次骑行的最大速度7.5m/s C．选配的电瓶容量应大于7.4Ah D．电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率为120W 三、解答题 19．小型直流电动机（其线圈内阻为r=1Ω）与规格为“4V、4W””的小灯泡L并联，再与电阻（5Ω）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，求： (1)通过电动机的电流； (2)电动机的输出功率P出； (3)电动机的效率。 20．电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关自动控制），从说明书上收集到如下数据及图所示的电路原理图。 热水箱容量 额定电压 加热时的功率 保温时的功率 (1)请说明温控开关断开时，饮水机处于哪种工作状态？ (2)求电阻的阻值； (3)求电热饮水机在加热状态下的工作电流。 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 电路中的能量转化基础练习卷 一、单选题 1．下列有关公式的说法正确的是（　　） A．计算电功时只适用于纯电阻电路 B．在非纯电阻电路中， C．计算电功率时，适用于任何电路 D．计算焦耳热时，只适用于纯电阻电路 【答案】B 【详解】A．是电功的定义式，适用于所有电路。在非纯电阻电路中，电功仍然用此式计算，但电功不等于焦耳热，故A错误； B．在非纯电阻电路（如含电动机）中，欧姆定律不成立。由于非纯电阻元件会产生反电动势，其两端电压一部分降落在电阻上（），另一部分用来克服反电动势做功，因此总有，故B正确； C．是电功率的定义式，适用于任何电路，但是热功率公式，仅适用于纯电阻电路的热功率，在非纯电阻电路中，故C错误； D．公式是焦耳定律的表达式，适用于所有电路计算焦耳热，故D错误。 故选B。 2．把两完全相同的电阻丝串联后接在电压为U的电源上，它们在时间t内产生的热量为Q1；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同的时间t内产生的热量为Q2，则（　　） A．Q1：Q2=1：4 B．Q1：Q2=4：1 C．Q1：Q2=1：2 D．Q1：Q2=2：1 【答案】A 【详解】设每根电阻丝的电阻为R，当两电阻并联时，总电阻为 当两电阻串联时，总电阻为 电压和时间一定，根据焦耳定律有 可得 故选A。 3．一粗细均匀的金属丝长为L、电阻为R，其材料的电阻率为ρ。当在其两端加上电压U后，通过的电流为I，消耗的热功率为P。现将该金属丝均匀拉长为2L后仍在其两端加上电压U。下列说法正确的是（    ） A．电阻率将变为2ρ B．电阻将变为2R C．通过的电流将变为 D．消耗的热功率将变为 【答案】C 【详解】A．电阻率与材料和温度有关，与长短粗细无关，所以其电阻率仍为ρ，A错误； B．将该金属丝均匀拉长为2L后，其横截面积将变为原来的一半，由电阻定律 可知，其电阻将变为4R，B错误； C．由欧姆定律 可知，电流将变为，C正确； D．由 可知，消耗的热功率将变为，D错误。 故选C。 4．小明同学有一个电热水杯，其主要发热元件是电阻丝，正常使用电源烧开一杯水需要2分钟。若出国旅游时当地的电压是，那么烧开初始温度相同的一杯水需要几分钟？（假设两地水的沸点相等，忽略电阻随温度的变化）（　　） A．1 B．2 C．4 D．8 【答案】D 【详解】烧开初始温度相同的一杯水需要电流做功相同，根据 可知，电压变为一半，时间变为4倍，即8分钟。 故选D。 5．如图所示，某小型加热电器的内部为混联电路，、、为定值电阻，、、，电源内阻不计，电路的总电流为1.5 A。下列关于电路功率的说法正确的是（     ） A．的功率小于的功率 B．和的总功率为12 W C．电路的总功率为22.5 W D．的功率占总功率的 【答案】D 【详解】AB．并联部分的等效电阻为 并联部分两端电压为 两支路功率分别为和 由此，并联部分总功率为，故AB错误； CD．电路总电阻为 电路总功率为 中的电流为总电流，其功率为 所以，故C错误，D正确。 故选D。 6．某扫地机器人中直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为r。当扫地机器人正常工作时，电动机（　　） A．线圈热功率为UI B．线圈热功率为 C．机械功率为UI D．机械功率为 【答案】B 【详解】AB．电动机消耗的总功率为 线圈热功率为，A错误，B正确； CD．对非纯电阻电路，电动机的机械功率，C错误，D错误。 故选B。 7．三个阻值相同的灯泡，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 【答案】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。 8．例题中若四盏灯泡接成如图所示的电路，其他条件不变。电路中它们的实际功率大小关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】灯泡的电阻 灯泡的电阻 根据并联电路的特点知并联后的总电阻，大电阻分大电压，所以两端的电压小于灯泡的电压。 根据，可得，灯串联，电流相等，根据可知，与成正比，则，故有 故选B。 9．如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，电阻R的阻值为1.5Ω，电动机线圈的电阻RM＝0.5 Ω，电流表内阻不计。若电流表读数为2A，下列说法正确的是（　　） A．电动机的输入电压是8V B．电动机的输入功率是50W C．电动机的输出功率是10W D．电动机的效率是80% 【答案】D 【详解】A．电动机的输入电压是 选项A错误； B．电动机的输入功率是 P=IUM=10W 选项B错误； C．电动机的输出功率是 P出=P-I2RM=8W 选项C错误； D．电动机的效率是 选项D正确。 故选D。 10．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】根据，由于流过和的电流相等，可知；由于和阻值相同，流经的电流更小可知；根据，由于和两端电压相等，可知；对于和​，已知，流过的电流为干路电流，流过的电流为支路电流，显然。根据可知。即。 故选D 二、多选题 11．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　） A．焦耳热适用于任何电路 B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中 D．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热不一定越多 【答案】AD 【详解】A．焦耳热适用于任何电路，故A正确； B．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路，故B错误； C．在非纯电阻电路中，电功率大于热功率，即，故C错误； D．电功率越大，电流做功越快，但电路中产生的焦耳热不一定越多，因为根据，产生的焦耳热与电路中的电流、电阻和通电时间都有关系，故D正确。 故选AD。 12．图中R1=2Ω，R2=4Ω，R3=4Ω，通电后（　　） A．经R1和R3的电流之比I1：I3=2：1 B．R1两端的电压和R3两端的电压之比U1：U3=1：1 C．三个电阻消耗的电功率之比P1：P2：P3=2：1：1 D．三个电阻消耗的电功率之比P1：P2：P3=3：2：4 【答案】ABC 【详解】电路为R2和R3并联后再与R1串联，则 A．因，又有 则有 故A正确； B．R2和R3并联总电阻为 则有 故B正确； CD．功率之比为 故C正确，D错误。 故选ABC。 13．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路，当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和1.0V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V。则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是（　　） A．电动机的内电阻为2Ω B．电动机的内电阻为7.5Ω C．电动机的输出功率为30W D．电动机的输出功率为22W 【答案】AD 【详解】AB．当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，此时将电动机视为纯电阻，根据欧姆定律有电动机的内电阻为，故A正确，B错误； CD．当电动机正常工作时，电动机总功率为 内阻热功率为 所以电动机的输出功率为，故C错误，D正确。 故选AD。 14．家庭用的电吹风中，设电动机线圈的电阻为，它与电阻为的电热丝相串联，接到交流电源上。电吹风两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，如图所示，以下结论中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】CD 【详解】AB．电吹风两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，则有，故A错误，C正确； CD．电路的热功率为 由于存在机械功率，则有，故B错误，D正确。 故选CD。 15．如图所示为某排气装置的电路图，它主要由规格为“220V  44W”的排气扇M和照明灯L构成。闭合开关S后，排气扇正常工作，照明灯正常发光，电流表的示数为0.5A。已知排气扇线圈电阻为40Ω，电流表的内阻可忽略。下列判断正确的是（　　） A．照明灯L正常发光时消耗的功率为66W B．若开关S断开，电流表的示数为5.5A C．排气扇正常工作时输出的机械功率为42.4W D．若排气扇突然卡住不动，电路中消耗的功率会减小 【答案】AC 【详解】A．由图可知，照明灯的额定电压为220V，开关S闭合后，有，可得照明灯L正常发光时消耗的功率为，A正确； B．开关S断开后，排气扇正常工作，则电流表的示数，B错误； C．排气扇正常工作时输出的机械功率，C正确； D．若排气扇突然卡住不动，可视为纯电阻，电流增大，故电路中消耗的功率会增大，D错误。 故选AC。 16．如图所示为某款手机充电器对手机充电的原理图，用输出电压为5.0V的充电器对内阻的手机锂电池充电，若充电过程充电器输出功率为5.0W，则关于充电过程说法正确的是（　　） A．充电器输出电流为1.0A B．充电器输出电流为50A C．手机锂电池的发热功率为0.1 W D．电能转化为化学能的功率为5.0W 【答案】AC 【详解】AB．输出电流为 故A正确，B错误； C．手机锂电池的发热功率为 P热=I2r=（1.0）2×0.1W=0.1W 故C正确； D．电能转化为化学能的功率为 故D错误。 故选AC。 17．扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人电动机线圈电阻为r，当它正常工作时，电动机两端所加的电压为U，通过的电流为I，下列说法正确的是（　　） A． B．经过时间t，电动机消耗的电能 C．经过时间t，电动机产生的热量 D．经过时间t，电动机输出的机械功 【答案】AD 【详解】A．扫地机器人正常工作时属于非纯电阻电路，则IU>I2r，则有，故A正确； BCD．经过时间，产生的热量为 消耗的电能为 输出的机械功为，故BC错误，D正确。 故选AD。 18．质量为70kg的小顾骑着某型号电动自行车在平直公路行驶，所受的阻力恒为人车总重的0.02。骑行过程中只靠电动机提供动力，电动自行车的铭牌上给出的部分技术参数如下表所示，其中额定转速是指电动车满载情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶时的电机转速。由此可知（　　） 规格 后轮驱动直流永磁毂电机 车型 26电动自行车（轮胎直径600mm） 额定输出功率120W 整车质量 30kg 额定转速 240r/min 标准载重 70kg 额定电压 36V 续行里程 大于40km 额定电流 4.0A A．电动机的内阻为1.5Ω B．本次骑行的最大速度7.5m/s C．选配的电瓶容量应大于7.4Ah D．电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率为120W 【答案】AC 【详解】A．设输出功率为P，根据能量守恒 解得 故A正确； B．所受的阻力为 本次骑行的最大速度 故B错误； C．最大速度6m/s，所以行驶40km需要的时间是≈1.85小时 此时电瓶需要提供的电流是4A，因此容量Q=It=4A×1.85h≈7.4Ah 所以电瓶容量应大于7.4Ah，选项C正确。 D．电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率为 故D错误。 故选AC。 三、解答题 19．小型直流电动机（其线圈内阻为r=1Ω）与规格为“4V、4W””的小灯泡L并联，再与电阻（5Ω）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，求： (1)通过电动机的电流； (2)电动机的输出功率P出； (3)电动机的效率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）灯泡正常发光，且与电动机并联，因此两者两端电压均为。设串联电阻为，干路电流为。由串联电路的电压关系和电阻的欧姆定律得 解得干路电流为 设灯泡电流为，额定功率为。由电功率公式得 解得灯泡电流为 设通过电动机的电流为，由并联电路的电流关系得 所以电动机电流为 （2）由第（1）问的电压、电流，电动机的输入电功率为 电动机线圈内阻为，由焦耳定律得线圈的发热功率为 电动机正常工作时，输入电能转化为机械能和线圈的内能，由能量守恒得 因此电动机的输出功率为 （3）电动机的效率等于机械输出功率与输入电功率之比，因此 20．电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关自动控制），从说明书上收集到如下数据及图所示的电路原理图。 热水箱容量 额定电压 加热时的功率 保温时的功率 (1)请说明温控开关断开时，饮水机处于哪种工作状态？ (2)求电阻的阻值； (3)求电热饮水机在加热状态下的工作电流。 【答案】(1)保温状态 (2) (3) 【详解】（1）温控开关断开时，只有连入电路；闭合时，和并联接入电路。两种情况对比可知，当温控开关断开时，饮水机工作电流较小，功率较小，则温控开关断开时，饮水机处于保温状态。 （2）额定电压为，保温时的功率为，则电阻的阻值为 （3）加热时的功率为，则加热状态下的工作电流为 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $