2025人教版高中物理必修第三册同步练习题--1（有解析）　电路中的能量转化

中小学教育资源及组卷应用平台
2025人教版高中物理必修第三册
第十二章　电能　能量守恒定律
1　电路中的能量转化
基础过关练
题组一　电功和电功率
1.(多选题)(2024河北廊坊月考)如图所示,某扫地机器人的电池容量为2 000 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.该扫地机器人正常工作时的电流是2 A
B.该扫地机器人的电阻是7.5 Ω
C.题中mA·h是能量的单位
D.该扫地机器人充满电后能够正常工作的时间约为1 h
2.(2024山西临汾期中)白炽灯A和B的额定功率相同,A灯的额定电压大于B灯的额定电压,假设两灯电阻均保持不变,则(　　)
A.两灯正常发光时,IA>IB
B.两灯电阻RAC.将两灯串联后接入电路中,两灯的功率PA>PB
D.将两灯并联后接入电路中,两灯的功率PA'>PB'
3.(2024湖南邵阳期中)现有标有“110 V　40 W”的灯泡L1和标有“110 V　100 W”的灯泡L2及一只最大阻值为500 Ω的滑动变阻器R,将它们接在220 V的电路中,在如图所示的几种接法中,最合理的是(　　)
　
　
4.(教材习题改编)四个定值电阻按图示连接方式连入电路,其中RA、RC的规格为“10 V,4 W”,RB、RD的规格为“10 V,2 W”,则下列关于这四个电阻消耗功率的比值关系正确的是(　　)
A.
C.
题组二　焦耳定律
5.(2024江苏扬州月考)两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中,A的长度为L,直径为d;B的长度为2L,直径为2d,那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为(　　)
A.QA∶QB=1∶2　　B.QA∶QB=2∶1
C.QA∶QB=1∶1　　D.QA∶QB=4∶1
6.(2024辽宁沈阳质量监测)如图甲所示,横截面都是正方形的三段导体,它们的材料和长度都相同,导体B刚好能嵌入导体A,导体C刚好能嵌入导体B,现将三段导体按图乙所示方式接入电路中,则闭合开关后(　　)
　
A.导体A、B、C的电阻之比为3∶2∶1
B.导体A、B、C两端的电压之比为1∶2∶3
C.流过导体A、C的电流之比为1∶1
D.导体A、B、C在相等时间内产生的热量之比为1∶1∶4
题组三　电路中的能量转化
7.(2023江苏南京金陵中学期中)内阻为r的电动机与阻值为R的电阻串联在电路中,电动机正常工作,此时电动机两端的电压与电阻两端电压均为U,电路中的电流为I,电动机消耗的电功率为PM,电路的总功率为P总。则(　　)
A.PM=I2r　　B.PM=
C.P总=+I2r　　D.P总=+I2R
8.(2024河北衡水武强中学期中)如图所示,有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V、60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端,灯泡正常发光,则(　　)
A.电解槽消耗的电功率为120 W
B.电解槽的发热功率约为1.3 W
C.电解槽的输出功率为60 W
D.电路消耗的总功率为60 W
9.(经典题)(2024江苏苏州期中)如图所示是利用电动机提升重物的示意图,其中D是直流电动机,P是一个质量为m的重物,用细绳将重物拴在电动机的轴上,闭合开关S,重物P以速度v匀速上升,这时理想电流表和理想电压表的示数分别是I=5.0 A和U=110 V,重物P上升的速度v=0.70 m/s。已知该装置机械部分的机械效率为70%,重物的质量m=45 kg,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是(　　)
A.电动机消耗的电功率为550 W
B.细绳对重物做功的机械功率为325 W
C.电动机的输出功率为400 W
D.电动机线圈的电阻为5 Ω
10.(2024湖北黄石期中)微型吸尘器的直流电动机内阻一定,当加上0.3 V的电压时,通过的电流为0.3 A,此时电动机不转。当加在电动机两端的电压为2.0 V时,通过的电流为0.8 A,这时电动机正常工作,则下列说法正确的是(　　)
A.电动机的内阻为4 Ω
B.电动机正常工作时的发热功率为0.09 W
C.电动机正常工作时输出的机械功率为1.6 W
D.该吸尘器的机械效率为60%
11.(2024浙江宁波期末)随着“共享单车”的持续火热,“共享汽车”也悄然出现。下表是某共享电动汽车的主要参数,重力加速度g取10 m/s2,根据信息,下列说法正确的是(　　)
空车质量 800 kg
电池能量 60 kW·h
标准承载 200 kg
标准承载下的最大续航 200 km
所受阻力与汽车总重比值 0.09
A.工作时,电动汽车的电动机将机械能转化成电池的化学能
B.标准承载下,该电池在使用时的能量转化效率为66.5%
C.标准承载下,电动汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min,所消耗的电能为3 kW·h
D.标准承载下,汽车以120 km/h的速度匀速行驶,汽车电动机的输出功率为30 kW
答案与分层梯度式解析
第十二章　电能　能量守恒定律
1　电路中的能量转化
基础过关练
1.AD 2.C 3.C 4.D 5.B 6.D
7.B 8.B 9.A 10.D 11.D
1.AD　扫地机器人正常工作时的电流为I= A=2 A,故A正确;根据题意可知扫地机器人是非纯电阻用电器,无法计算扫地机器人的电阻,故B错误;题中mA·h是电荷量的单位,故C错误;2 000 mA·h=2 A·h,扫地机器人充满电后能够正常工作的时间为t= h=1 h,故D正确。
2.C　由于灯A和灯B的额定功率相等,且UA>UB,由P=UI可得额定电流IARB,故A、B错误;将两灯串联后接入电路中,通过两灯的电流相等,结合RA>RB,由P=I2R可得两灯的功率关系PA>PB,故C正确;将两灯并联后接入电路中,则UA'=UB',结合RA>RB,由P=得两灯的功率关系为PA'3.C　L1和L2的额定电压相同,P1R2。由串、并联电路中的电流、电压特点可知,图A、D中L1、L2一定不会同时正常发光;图B、C都能使L1、L2同时正常发光,但B中P总=2(P1+P2),C中P总=2P2,故C最合理。
4.D　根据题意可知四个电阻的阻值之比为RA∶RB∶RC∶RD=1∶2∶1∶2。根据图示四个电阻的连接方式可知,通过RA、RD的电流相等,根据P=I2R可知,A错误;因RB、RC两端的电压相等,根据P=,C错误;因为RB=2RC,则RB、RC并联后总电阻为R并=RC,因RA、RC的电阻相等,由串、并联电路的电压关系得,根据P=,B错误;因RC∶RD=1∶2,而,根据P=I2R可知,D正确。
5.B　由题意可知,A、B两根电阻丝的长度之比为1∶2,直径之比为1∶2,则横截面积之比为1∶4,根据电阻定律R=ρ知,它们的电阻之比为2∶1;两电阻丝串联在电路中,通过它们的电流相等,根据Q=I2Rt可知,相同的时间内产生的热量之比为2∶1,B正确。
6.D　根据题意可得,导体A的横截面积为SA==L2,导体B的横截面积为SB=-L2=L2,导体C的横截面积为SC=L2,故A、B、C的横截面积相等,又因为它们的材料和长度都相同,由R=ρ可知A、B、C的电阻相等。由串、并联电路的特点和欧姆定律可知,导体A、B、C两端的电压之比为1∶1∶2,流过导体A、B、C的电流之比为1∶1∶2,由Q=I2Rt可知,导体A、B、C在相等时间内产生的热量之比为1∶1∶4,故A、B、C错误,D正确。
7.B　电动机消耗的功率为PM=UI,又I=,联立得PM=,A错误,B正确;电路的总功率为P总=PR+PM,又PR=UI=,则P总=UI+,C、D错误。
易错警示
　　本题中电动机为非纯电阻用电器,欧姆定律不适用,即I≠,PM≠≠I2r。I2r是电动机的热功率,PM等于电动机的输出功率与热功率之和。
8.B　灯泡正常发光,流过电路的电流大小为I= A,则电路消耗的总功率为P总=U总I=220× W=120 W,D错误;电解槽两端的电压为U1=220 V-110 V=110 V,电解槽消耗的电功率为P1=U1I=110× W=60 W,A错误;电解槽的发热功率为P1'=I2r=×4.4 W≈1.3 W,B正确;电解槽的输出功率P输=P1-P1'=60 W-1.3 W=58.7 W,C错误。
9.A　电动机消耗的电功率为P电=UI=110×5 W=550 W,故A正确;以重物为研究对象,由于重物匀速上升,根据平衡条件有F=mg,根据P机=Fv,得细绳对重物做功的机械功率为P机=mgv=315 W,B错误;电动机的输出功率P出= W=450 W,C错误;根据P电=P出+P热,可得电动机的热功率为P热=P电-P出=100 W,结合P热=I2R,可得R=4 Ω,故D错误。
10.D　电动机不转动时,其消耗的电功全部转化为内能,可视为纯电阻用电器,由欧姆定律可得电动机的内阻为r= Ω=1 Ω;电动机正常工作时,热功率为P热=I2r=0.82×1 W=0.64 W,其输入功率为P入=IU1=0.8×2 W=1.6 W,消耗的电能转化为内能和机械能,故电动机的输出功率为P出=P入-P热=1.6 W-0.64 W=0.96 W,吸尘器电动机的机械效率为η=×100%=60%,故选D。
11.D　工作时,电动汽车的电动机将电能转化成机械能,A错误;电池充满电时储存的电能为E=60 kW·h=2.16×108 J,标准承载下汽车匀速行驶时的牵引力F=f=0.09×(800+200)×10 N=900 N,牵引力做的总功W总=Fs=900×200×103 J=1.8×108 J,则该电池在使用时的能量转化效率为η=×100%=83.3%,B错误;标准承载下,电动汽车以v=72 km/h=20 m/s的速度匀速行驶t=10 min=600 s,汽车牵引力做的功为W=Pt=Fvt=fvt=1.08×107 J=3 kW·h,实际过程中消耗的电能未全部转化为机械能,所以所消耗的电能大于3 kW·h,C错误;标准承载下,汽车以v1=120 km/h= m/s的速度匀速行驶,汽车电动机的输出功率为P1=Fv1=fv1=30 kW,故D正确。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)