第10讲 电路中的能量转化【暑假自学课】2023年新高二物理暑假精品课（人教版2019必修第三册）

第10讲 电路中的能量转化 1. 理解电功和电功率、热功率的概念 2. 掌握不同情况下的电功、电热的计算 一、电功和电功率 1.电功: (1)实质:导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。 (2)公式:W=UIt。 (3)国际单位:焦,符号为J。 (4)意义:电功是电能转化为其他形式的能的量度,即电功是多少就有多少电能转化为其他形式的能。 2.电功率: (1)含义:单位时间内电流所做的功。 (2)公式:P==UI。 (3)单位:瓦,符号:W。 (4)物理意义:表示电流做功的快慢。 (5)决定用电器电功率大小的因素有③④。 ①电功;②通电时间;③电压;④电流;⑤电阻。 二、焦耳定律和热功率 1.焦耳定律: (1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比。 (2)表达式:Q=I2Rt。 2.热功率: (1)定义:单位时间内的发热量称为热功率。 (2)表达式:P=I2R。 (3)物理意义:表示电流发热快慢的物理量。 (4)计算电路中某电阻(满足欧姆定律)的热功率时,可以用到的公式是①②③④⑤。 ①P=UI;②P=I2R;③P=;④P=;⑤P=。 三、纯电阻电路和非纯电阻电路 1.纯电阻电路:电流通过纯电阻电路做功时,电能全部转化为导体的内能。 2.非纯电阻电路:含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中,电流做功将电能除了部分转化为内能外,还转化为机械能或化学能等其他形式的能。 3.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较: 项目 纯电阻电路 非纯电阻电路 举例 白炽灯、电炉、 电熨斗、电饭锅 电动机、 电解槽 能量转 化情况 电功和电 热的关系 W=Q 即IUt=I2Rt W=Q+E其他 UIt=I2Rt+E其他 电功率和热 功率的关系 P=P热, 即IU=I2R P=P热+P其他 即IU=I2R+P其他 欧姆定律 是否成立 U=IR,I=,成立 U>IR,I<,不成立 4.说明: (1)W=UIt、P电=UI适用于任何电路计算电功和电功率。 (2)Q=I2Rt、P热=I2R适用于任意电路计算电热和热功率。 (3)只有纯电阻电路满足W=Q,P电=P热;非纯电阻电路W>Q,P电>P热。 考点一：电功和电功率 【例1】有两个灯泡、，额定电压皆为3V，额定功率分别为6W、3W，采用不同的接法，下列说法正确的是（　　） A．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5W B．若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为6W C．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为3W D．若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为6W 考点二：焦耳定律和热功率 【例2】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∶1 B．QA∶QB ＝2∶1 C．QA∶QB ＝1∶2 D．QA∶QB ＝4∶1 。 考点三：非纯电阻的电功率和热功率 【例3】图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，它被细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是5.0 A和100 V，重物P上升的速度为0.70 m/s。重物的质量为50 kg，g取10 m/s2。下列说法不正确的是（　　） A．电动机消耗的电功率为500W B．绳对重物做功的机械功率350W C．电动机线圈的电阻20Ω D．电动机的效率为70% 【例4】（2022·浙江·乐清市知临中学高二期末）如图所示为某品牌的电动车，质量为，驱动电动机正常工作的额定输入电流，额定输入电压为，电动车电池的容量为。电动车行驶时所受阻力大小为车所受重力的0.05；该电动车在水平地面上由静止开始以额定功率运行通过的距离，速度达到，忽略电动机转动时的摩擦，重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为120分钟 B．驱动电动机的输出功率为 C．驱动电动机的内阻为 D．电动车能达到的最大速度为 1． （2022·浙江·高考真题）某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则（　　） A．每秒水泵对水做功为75J B．每秒水泵对水做功为225J C．水泵输入功率为440W D．电动机线圈