第2章 6 焦耳定律 电路中的能量转化-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(教科版)

6　焦耳定律　电路中的能量转化 [学习目标]　1.[物理观念]掌握电功、电功率、电热、电热功率等基本概念．　2.[科学思维]理解焦耳定律，并能进行有关计算．　3.[物理观念]理解电功和电热的关系，能从能量转化和守恒的角度区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热．　4.[物理观念]知道电源的总功率、电路的输出功率、电源内阻消耗功率的概念并明确它们之间的关系． 一、电功　电功率 1．电功 (1)定义：电场力移动电荷所做的功． (2)大小：等于这段电路两端的电压U与电路中的电流I和通电时间t三者的乘积． (3)公式：W＝UIt. (4)国际单位：焦耳，符号J. (5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能．即电功是电能转化为其他形式的能的量度． 2．电功率 (1)定义：电流所做的功与做这些功所用时间的比值，即单位时间内电流所做的功． (2)公式：P＝＝UI. (3)国际单位：瓦特，符号：W. (4)大小：一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压和电路中电流I的乘积． (5)意义：表示电流做功的快慢． 二、焦耳定律　热功率 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值成正比，跟通电时间成正比． (2)公式：Q＝I2Rt. 2．焦耳热 电流通过电阻而产生的热量． 3．热功率 (1)定义：电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值．即单位时间内电阻通电所产生的热量． (2)公式：P热＝＝I2R. 4．焦耳热的应用与危害 (1)应用：利用电流的热效应来加热、烘干物体，如电烙铁、电烤箱、电暖气、电炉、电饭锅、电熨斗等． (2)危害：①减少用电器的使用寿命． ②烧坏用电器甚至引起火灾． 三、电路中的能量转化 1．电源内部的能量转化 在电源内部，通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能． 2．电路中的能量转化 (1)纯电阻电路中：P电＝P热． (2)在非纯电阻电路中：P电＝P热＋P其它． 3．闭合电路的功率分析 (1)公式表达：由闭合电路欧姆定律可得IE＝IU＋I2r. (2)物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和． 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电流做功越多，电功率越大． (×) (2)电流做功的过程实质上是静电力做功的过程． (√) (3)焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，此式适用于任何电路． (√) (4)三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝没有任何区别，它们表达相同的意义，所有P都是电功率． (×) (5)电源的输出功率随外电阻R的增大而增大． (×) 2．(多选)关于功率的三个公式P＝UI，P＝I2R，P＝的适用范围，以下说法正确的是(　　) A．第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率 B．在纯电阻电路中，三个公式既可用于求电功率，又可用于求热功率 C．在非纯电阻电路中，第一个公式可用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义 D．由U＝IR可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所以P既是电功率，也是热功率 BC　[在纯电阻电路电功率等于热功率，即P＝UI＝I2R＝；在非纯电阻电路中电功率大于热功率，即P电＝UI＞P热＝I2R，而P＝无实际意义，故B、C正确，A、D错误．] 3.(多选)如图，a表示某电源路端电压随电流变化的图线，b表示外电阻两端电压随电流变化的图线，下列判断正确的是(　　) A．阴影部分的面积表示电源内阻上消耗的功率 B．阴影部分的面积表示电源的输出功率 C．当α＝β时，电源的输出功率最大 D．当α＝β时，电源的效率最高 BC　[阴影部分的面积表示外电阻消耗的功率或电源的输出功率，A错误，B正确；当α＝β时说明外电阻的阻值R与电源内阻r相等，此时电源的输出功率最大，此时效率为η＝＝50%，故C正确，D错误．] 　串、并联电路中的电功率的分析与计算 1.串联电路 功率关系 2．并联电路 功率关系 3．结论：无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之和． 【例1】　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(　　) A　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　D 思路点拨：①在该电路中，既要保证两灯泡都正常发光，又要保证消耗的功率最小． ②运用排除法，先判断哪些电路不能正常发光，在正常发光情况下，抓住整个电路消耗的功率等于各个用电器消耗的功率之和求出总功率，寻找功率最小的电路． C　[L1(