第一节 电路中的能量转化（练习）（附教材课后题）-2023-2024学年高二物理同步精品课件及习题精练（含教材习题）（人教版2019必修第三册）

第十二章 第一节 电路中的能量转化 考点一：对电功和电功率的理解 【技巧与方法】 1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。自由电荷在静电力作用下做定向移动，结果电荷的电势能减小，其他形式的能增加，电能转化为其他形式的能。 2．电功和电功率 (1)电流做功的公式W＝UIt。它是电能转化为其他形式的能的一种量度。电流做了多少功，一定有多少电能转化为其他形式的能(如内能、机械能)。每个家庭的电表记录的就是电功，即这个家庭一段时间内消耗的电能。 (2)电功率P＝＝UI，它表示电流做功的快慢。 (3)电流做功也可以通过电功率进行计算。W＝Pt，电表上的单位kW·h(度)就是这样来的。 3．串、并联电路中电功率的分析与计算 已知电功率的普遍表达式P＝＝UI，对于纯电阻电路，U＝IR，所以可以得到导出公式：P＝UI＝I2R＝。 (1)由P＝I2R知，串联电阻的功率与电阻成正比。 (2)由P＝知，并联电阻的功率与电阻成反比。 (3)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。 (4)解答串、并联电路电功率时应注意的两个问题 ①求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要确定是正比还是反比关系。 ②当分析用电器的功率问题时，一定要注意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流。 【例1】已知电灯的亮暗取决于其两端的电压和通过的电流的乘积。如图，电灯L1、L2电阻为；电灯L3、L4电阻为。将AB两端接入电源，四个灯均能发光，若不考虑温度对电阻的影响，最暗的灯是（　　） A．L1 B．L2 C．L3 D．L4 【针对训练1】如图所示，电源电动势为E，内阻为r，合上开关S后各电灯都能发光。如果某一时刻灯L1的灯丝烧断，之后各灯虽亮度变化，但并未损坏，则（　　） A．L3变亮，L2、L4变暗 B．L2、L3变亮，L4变暗 C．L4变亮，L2、L3变暗 D．L3、L4变亮，L2变暗 考点二：焦耳定律与电路中的能量转化 【技巧与方法】 1．焦耳定律 (1)焦耳定律：电流流过导体都要产生热量，其产生的热量用公式Q＝I2Rt进行计算。 这是电流产生热量的一般表达式。 (2)纯电阻电路的热功率(电流通过导体发热的功率) 对于纯电阻电路，U＝IR，由P热＝I2R可以得到两个导出公式：P热＝UI，P热＝。 (3)纯电阻与非纯电阻电路对比 纯电阻电路 非纯电阻电路 能量转 化情况 电功和 电功率 W＝UIt＝I2Rt＝t P电＝UI＝I2R＝ W＝UIt P电＝UI 电热和 热功率 Q＝I2Rt＝UIt＝t P热＝I2R＝UI＝ Q＝I2Rt P热＝I2R 电功和电热关系 W＝Q W＝Q＋E其他>Q 电功率和热功 率关系 P电＝P热 P电＝P热＋P其他 >P热 欧姆定律是否适用 I＝，适用 U>IR，不适用 用电器代表 电炉丝、电炒锅、电烙铁、白炽灯 电动机、电吹风、洗衣机、电解槽、正在充电的电池 (4)额定功率与实际功率 ①额定功率：用电器正常工作时所消耗的功率，也是用电器两端电压为额定电压或通过的电流为额定电流时消耗的电功率。用电器铭牌上所标的功率即为额定功率。 ②实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。 2．电路中的能量转化 (1)电动机：P电＝P机＋P损，P电＝UI，若只考虑线圈发热产生的能量损失，则P损＝P热＝I2R。 (2)对于正在充电的电池，P电＝P化＋P内。 【例2】如图所示的电路中，M、N两点间电压恒为12.0V，电阻，灯泡L的额定电压为4.0V，理想电流表的示数为1.0A，此时灯泡L恰好正常工作。求： （1）流过的电流； （2）灯泡L正常工作时的阻值； （3）此时电阻消耗的电功率。 【针对训练2】一台直流电动机线圈电阻，与一阻值的电阻串联。当所加电压时，电动机正常工作，电压表示数为 100V，求： （1）电动机正常工作时电阻R的电压和电流； （2）电动机正常工作时电动机消耗的电功率及输出的机械功率。 考点达标 一、单选题 1．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。电动机内阻为4Ω，调节R使电动机正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2A和24V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　） A．32W B．44W C．47W D．48W 2．某数码相机的锂电池电动势为7.2V，容量为800mA·h，能连续拍摄约300张照片。根据以上信息估算每拍摄一张照片消耗的电能最接近（　　） A．0.02J B．20J C．70J D． 3．一电动自行车中电源铭牌标有“48V 12A·h”字样，假设工作时输出电压恒为48V，额定功率为192W，电动机内阻为1Ω