12.1 电路中的能量转化——2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册课时分层练
【夯实基础】
1.LED灯可将电能高效转化为光能，在日常生活中得到普遍应用。某LED灯的额定电压为5.0 V，其额定功率为3.0 W，其照明亮度与25 W的白炽灯相当。该LED灯在额定电压下工作时的电流为( )
A.0.25 A B.0.60 A C.1.7 A D.3.0 A
2.“神舟九号”飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的。由于光照而产生电压的现象称为光伏效应。“神舟九号”飞船上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池。在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达22%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V的电压，可获得0.1 A的电流，则每秒照射到电池上的太阳光的能量是( )
A.0.27 J B.0.26 J C.0.25 J D.0.24 J
3.某扫地机器人电池容量为2000 mA·h，额定工作电压为15 V，额定功率为30 W，则下列说法正确的是( )
A.扫地机器人的电阻是7.5 Ω
B.mA·h是能量的单位
C.扫地机器人正常工作时的电流是2 A
D.扫地机器人充满电后能够正常工作4 h
【提升能力】
4.如图所示，将一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”字样的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电源两端，灯泡正常发光，则( )
A.电解槽消耗的电功率为20 W B.电解槽的发热功率为60 W
C.电解槽消耗的电功率为60 W D.电路消耗的总功率为60 W
5.我国承诺2030年前二氧化碳排放达到峰值后将逐步降低。节能减排的一条重要措施就是逐步将我国现有的约2亿只传统路灯替换成使用风能和太阳能的风光互补路灯，如图所示为某公司生产的风光互补LED路灯外形图和电路原理图。已知每燃烧一吨标准煤可以发电3000度（即3000 kW·h），排放二氧化碳2.62吨（即），若将我国现有传统路灯的60%替换成该风光互补路灯，结合生活常识按每只传统路灯功率250 W估算，这一措施一年可减少二氧化碳的排放量最接近( )
A. B. C. D.
6.根据莱芜十七中学生宿舍管理条例，严禁学生使用功率超过100 W的电吹风。如图所示是一次检查中没收的某大功率的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关后，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。关于该电吹风，下列说法正确的是( )
A.电热丝的电阻为
B.由上述条件，电动机线圈电阻无法计算
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1400 J
【综合素养】
7.一台电动机，线圈的电阻为r，当它两端所加的电压为U时，通过的电流是I。则下列说法正确的是( )
A.电动机的发热功率为 B.电动机的发热功率为
C.电动机消耗的电功率为 D.电动机对外做功的功率为
8.一根电阻丝，通过1 C电荷量所消耗的电能是8 J，若在相同的时间内通过2 C的电荷量，该电阻丝上消耗的电能是多少？
答案以及解析
1.答案：B
解析：已知LED灯的额定电压为5.0 V，额定功率为3.0 W，则LED灯在额定电压下工作时的电流由电功率公式可得，故选B。
2.答案：A
解析：太阳能电池每秒产生的电能，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量，故A正确。
3.答案：C
解析：扫地机器人是非纯电阻用电器，根据题目所给条件无法计算出扫地机器人的电阻，故A错误；根据可知，是电荷量的单位，故B错误；扫地机器人正常工作时的电流为，故C正确；根据题意可知，，则扫地机器人充满电后能够正常工作的时间，故D错误.
4.答案：C
解析：灯泡正常发光，说明电解槽和灯泡两端电压均为110 V，电路电流，则电解槽消耗的电功率，A错误，C正确；电解槽的发热功率，B错误；整个电路消耗的总功率，D错误.
5.答案：D
解析：一只250 W的传统路灯每天平均工作10 h，则一年消耗的电能约为，则换成一只风光互补路灯1年可减少二氧化碳的排放量，60%的路灯替换成风光互补路灯，一年可减少二氧化碳的排放量为，故选D。
6.答案：B
解析：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，A错误；电动机为非纯电阻元件，所以不能计算其电阻，B正确；当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为，C错误；当电吹风吹热风时，电动机和电热丝并联，电动机的功率为190 W，所以电动机每秒钟消耗的电能，D错误。
7.答案：D
解析：电动机的发热功率为，由于电动机不是纯电阻元件，则电动机的发热功率不等于，也不等于，A、B错误；电动机消耗的电功率为，C错误；电动机对外做功的功率等于总功率与内阻的热功率之差，即，D正确。
8.答案：32 J
解析：由，可知，故。12.4 能源与可持续发展——2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册课时分层练
【夯实基础】
1.关于能量的耗散，下列说法中正确的是( )
A.能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B.能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性
C.能量耗散表明，在能源的利用过程中，在可利用的品质上降低了
D.以上说法都不对
2.能源短缺和环境恶化指的是( )
A.煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限的，这叫能源短缺
B.煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，这叫能源短缺
C.煤炭和石油具有很大的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味会聚集在空气中污染空气，使环境恶化
D.大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了大气成分，使环境恶化
【提升能力】
3.下列说法正确的是( )
A.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
B.能量的耗散会导致总能量的减少
C.能量的耗散会导致能量品质降低
D.根据能量守恒定律可知，节约能源是没有必要的
4.下列对能量守恒定律认识正确的是( )
A.某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C.不需要任何外界动力而持续对外做功的机器——永动机是可以制成的
D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明能量消失了
5.下列关于能源的说法中，正确的是( )
A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B.由于能量不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源的意义不大
C.节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
D.水能是不可再生能源
6.随着时代的发展，能源格局面临新的机遇与挑战.下列关于能量和能源的说法正确的是( )
A.由于自然界的能量是守恒的，所以不需要节约能源
B.在利用能源的过程中，能量在数量上逐渐减少
C.能量在转化过程中具有方向性，因此能源是有限的
D.核能是可再生能源，应大力开发和使用
7.随着人们对社会发展、全球环境问题认识的加深，可再生能源的开发和利用。已成为人类社会可持续发展的重要前提之一。以下关于能源开发和利用的认识。正确的是( )
A.地球上的能源是取之不尽，用之不竭的
B.节约能源是人类社会可持续发展的重要方面
C.提倡“低碳生活”就是提倡生活中不用或少用二氧化碳
D.能源的利用过程是可逆的
8.煤、石油、天然气和水能作为能源的共同特点是( )
A.都为可再生能源，取之不尽，用之不竭
B.都为不可再生能源，用一点，少一点
C.都为来自太阳辐射的能量
D.都为污染环境的能源
答案以及解析
1.答案：C
解析：能量不能凭空产生，也不能凭空消失，能量耗散的过程中总的能量是守恒的，但是在能源的利用过程中，能量向品质低的能量转化，即在可利用的品质上降低了，故A、B、D错误，C正确。
2.答案：BD
解析：煤炭和石油都是由几亿年以前的生物遗体形成的，这些能源短期内不能再次生成，也不可重复使用，它们的储量是有限的，并不是取之不尽、用之不竭的，这是能源短缺，B正确；煤炭和石油产品在使用时会排出有害气体，污染空气，这是环境恶化，D正确。
3.答案：AC
解析：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，A正确；能量是守恒的，B错误；在能源的利用过程中，存在着能量的耗散，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源，故节约能源是有必要的，C正确，D错误。
4.答案：AB
解析：根据能量守恒定律可知，能量不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，故某种形式的能量减少，必然有其他形式的能量增加，某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，A、B正确；第一类永动机违反了能量守恒定律，是不可能制成的，C错误；石子从空中落下，最后静止在地面上，石子的机械能转化为了内能，能量并没有消失，D错误.
5.答案：A
解析：煤、石油、天然气等属于石化燃料，最初来源可追溯到太阳能，故A正确；能量是守恒的，但能量的品质降低了，由便于利用的变成不便于利用的，所以需要节约能源，B错误；科技进步能提高能源的利用率，能更充分地利用有限的能源，故C错误；水能是可以重复利用的，是可再生能源，D错误.
6.答案：C
解析：自然界中的能量是守恒的，即能量在数量上是保持不变的，但是由于能量在转化过程中具有方向性，且随着能量的转化，能源的品质会降低，所以人类可利用的能源是有限的，人类需要节约能源，A、B错误，C正确；核能是不可再生能源，D错误.
7.答案：B
解析：地球上的能源不是取之不尽，用之不竭的，节约能源是人类社会可持续发展的重要方面，提倡“低碳生活”是指生活中所耗用的能量要尽量减少，从而降低碳特别是二氧化碳的排放量，能源的利用过程是不可逆的。故选B。
8.答案：C
解析：煤、石油、天然气是不可再生能源，且对环境污染严重，水能是可再生能源，且对环境无污染，但它们都来自太阳辐射的能量，因此，选项C正确，其他选项均错误。12.2 闭合电路的欧姆定律——2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册课时分层练
【夯实基础】
1.一节干电池的电动势为1.5 V，表示该电池( )
A.工作时两极间的电压恒为1.5 V
B.工作时有1.5 J的化学能转化为电能
C.比电动势为1.2 V的电池存储的电能多
D.将1 C负电荷由正极输送到负极过程中，非静电力做了1.5 J的功
2.如图所示的电路中电源内阻，定值电阻，闭合开关后电流表示数为0.6 A，则电源电动势为( )
A.2 V B.3 V C.4 V D.5 V
3.某手机的说明书标明该手机电池的电动势为3.7 V，容量为4000 mA·h，待机时间为20天，该说明书还标明，用该手机可连续播放视频15 h.则下列说法正确的是( )
A.电池容量表示电池能够输出的总电能
B.若给该手机充电的电流为2 A，则4 h可充满
C.该电池能给手机提供4.0 V电压
D.该手机播放视频时的电流为待机时电流的32倍
【提升能力】
4.如图所示，电源电动势，内阻，闭合开关S后，标有“8 V 8 W”的灯泡L恰能正常发光，电动机M的电阻，下列说法正确的是( )
A.流经电源的电流为3.5 A B.电动机M的发热功率为4 W
C.电源的输出功率为18 W D.10 s内电动机M输出的能量为80 J
5.（多选）如图所示，直线a表示某电源路端电压与电流的关系，直线b为某一电阻R的图像.将该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知( )
A.电源的输出功率为2 W
B.电源电动势为4.0 V，内阻为2 Ω
C.电源的总功率为8 W
D.若将两个相同电阻R串联接入该电源，则电流变为原来的
6.（多选）如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是( )
A.电源1与电源2的电动势之比是1:1
B.电源1与电源2的内阻之比是7:11
C.在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1:2
D.在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是2:1
【综合素养】
7.（多选）如图所示，直线A为某电源的图像，曲线B为某小灯泡的图像的部分，用该电源和小灯泡串联起来组成闭合回路时，小灯泡恰能正常发光，则下列说法中正确的是( )
A.此电源的电动势为4 V，内电阻为0.5 Ω
B.灯泡的额定电压为3 V，额定功率为6 W
C.把灯泡换成阻值恒为1 Ω的纯电阻，电源的输出功率将变小
D.把灯泡换成阻值恒为1 Ω的纯电阻，电源的输出功率不变
8.如图甲所示，电路中电源电动势为3.0 V，内阻不计，为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是( )
A.中的电流为中电流的2倍 B.的电阻约为
C.的电功率约为0.75 W D.和的总功率约为3 W
9.（多选）如图，电路中滑动变阻器R接入电路的阻值为，开关S断开时，理想电压表的示数为6.0 V；开关S闭合时，理想电压表的示数为4.0 V。则( )
A.电源的电动势为7.0 V
B.电源的内电阻为
C.开关S断开时，若将变阻器R的滑片向a端移动，则电压表的示数将增大
D.开关S闭合时，若将变阻器R的滑片向b端移动，则电压表的示数将减小
答案以及解析
1.答案：D
解析：接入电路后，干电池两极电压为路端电压，若外电路正常工作，则路端电压小于电动势，故A错误；电源是把其他形式的能转化为电能的装置，电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，电动势大的电池储存的电能不一定多，该电池工作时电路中每通过1 C的电荷量，该电池将1.5 J的化学能转化为电能，若电路中通过2 C的电荷量，则电池将3 J的化学能转化为电能，故B、C错误；一节干电池的电动势为1.5 V，表示该电池将1 C的正电荷由负极移送到正极的过程中，非静电力做了1.5 J的功，故D正确。故选D。
2.答案：B
解析：由闭合电路欧姆定律可得，B正确。
3.答案：D
解析：电池容量是电池存储的电荷量(电流与时间的乘积)或电池能够输出的总电荷量的多少，单位是“”，不是电池能够输出的总电能，A错误；若给该手机充电的电流为2 A，则充满时间为，B错误；该手机电池的电动势为3.7 V，电池两极板的电压无法达到4.0 V，C错误；该手机播放视频时电流为，该手机待机时电流为，则，D正确.
4.答案：B
解析：灯泡恰能正常发光，则并联部分电压为，电源内电压为，流过电源的电流，电源的输出功率，A、C错误；流过灯泡的电流，则流过电动机的电流，电动机的热功率，电动机的总功率，电动机的机械功率内电动机M输出的能量，B正确，D错误.
5.答案：AB
解析：电源的输出功率为，A正确；由图像可知电源电动势为4.0 V，内阻为，B正确；电源的总功率为，C错误；定值电阻，若将两个相同电阻R串联接入该电源，则电流为，D错误.
6.答案：AC
解析：根据电源的图线可知两电源的电动势相等，即，内阻等于图线斜率的绝对值，分别为，则，A正确，B错误；灯泡的伏安特性曲线与电源的图线的交点即为灯泡与该电源连接时的工作状态，则小灯泡与电源1连接时电压为，电流为，小灯泡消耗的功率为，小灯泡的电阻，小灯泡与电源2连接时电压为，电流为，小灯泡消耗的功率为，小灯泡的电阻，因此，C正确，D错误.
7.答案：AB
解析：由题图可知电源的电动势，内阻，A正确；两图线的交点表示小灯泡与电源连接时的工作状态，由于灯泡正常发光，可知灯泡的额定电压，额定电流，则额定功率为，B正确；此时灯泡的电阻，换成一个阻值为1 Ω的定值电阻，更接近电源的内阻，则电源的输出功率将变大，C、D错误.
8.答案：B
解析：由于不计电源内阻，所以两端电压为3 V，和两端的电压均为，由题图乙可知，此时通过的电流为1.0 A，通过和的电流均为，所以中的电流不是中电流的2倍，故A错误；的电阻，故B正确；的电功率，故C错误；和的总功率，故D错误。求解本题，如果误认为灯丝电阻不变，则会错选A。
9.答案：BD
解析：开关S断开时，理想电压表测得的路端电压等于电源的电动势，，故A错误；开关S闭合时电压表测得的路端电压，即外电阻两端的电压，可得电路中的电流，所以得电源内阻，故B正确；开关S断开时，电压表测电源的电动势，将滑片向a端移动时，电压表示数不变，故C错误；开关S闭合时，电压表测路端电压，将滑片向b端移动时，变阻器接入电路的阻值减小，路端电压随外电阻的减小而减小，故D正确。
