第12章 电能 能量守恒定律 章末小结(学案)-【成才之路】2023-2024学年高中新教材物理必修第三册同步学习指导(人教版2019)

成功将北京三号卫星送入预定轨道,如图卫星两 翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使 用。 关于太阳能等能源与可持续发展,以下说法 正确的是 ( A ) A. 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化学能源 可以改善空气质量 B. 人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可 以被创造 C. 水电站里的发电机装置可以将水库中储存的水 的机械能全部转化为电能 D. 核能对环境的污染比常规能源对环境的污 染大 请同学们认真完成练案[22] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 章 末 小 结 知识网络构建 条分缕析·统览全局 电能、能量 守恒定律 电功和电功率 电功 W = UIt　 电功率 P = UI　 电热(焦耳定律)Q = I2Rt　 纯电阻电路 W = Q = UIt　 = I2Rt = U 2 R t 非纯电阻电路 W > Q ì î í ïï ï ì î í ï ï ï ï ï ï 闭合电路的 欧姆定律 电流 I = 　 　 　 　 (纯电阻电路) 路端电压 U = E - Ir　 功率 P总 = P出 + P内 P总 = EI　 P出 = UI 纯电阻 →P出 = I2R = 　 　 　 　 　 ,当 R = r 时, P出 最大 P内 = I2 r ì î í ï ï ï ï ï ï 效率 η = P出 P总 = UE 纯电阻 →η = RR + r,当 P出 最大时,η = 50% ì î í ï ï ï ï ï ïï ï ï ï ï ï ï 实验:电池电动势 和内阻的测量 用电压表、电流表、 变阻器　 (伏安法、E =U + Ir)→图像法:U - I 图像 用电压表、 电阻箱　 (伏阻法、E = U + UR r) 用电流表、 电阻箱　 (安阻法、E = IR + Ir) ì î í ï ï ï ï 能源与可 持续发展 能量转化及能量守恒定律(自然界普遍规律) 能量转移或转化的方向性(一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的) 能源的利用与开发(保护环境、节约能源、开发新能源) ì î í ï ï ïï ì î í ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ïï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï ï 方法归纳提炼 名师点睛·提升素能 　 　 一、电路中的能量转化 在闭合电路中,电源通过非静电力做功将其他 形式的能转化为电能,在整个电路中,通过电场力做 功又将电能转化为其他形式的能。 电源为整个电路 提供的电功率 P总 = EI,其中内阻的发热功率 P内 = I2 r,电源的输出功率 P出 = UI = P总 - P内,电源的效 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 140 率 η = P出 P总 × 100% = UE × 100% 。 1.纯电阻电路 在纯电阻电路中,电功等于电热,电功率等于热 功率,即 P = UI = I2R = U 2 R 。 2.非纯电阻电路 在非纯电阻电路中,电功等电热与其他形式能 量之和;电功率等热功率与其他形式功率之和 P = UI = I2R + P机。 典 例 剖 析 　 　 典题 1 (2023·河北正定中学高二上学期 段考)一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压 为 220 V 的交流电源上(电源内阻忽略不计),均正 常工作。 用电流表分别测得通过电饭煲的电流是 5. 0 A,通过洗衣机电动机的电流是 0. 50 A,则下列 说法中正确的是 ( C ) A. 饭煲的电阻为 44 Ω,洗衣机电动机线圈的电 阻为 440 Ω B. 电饭煲消耗的电功率为 1 555 W,洗衣机电 动机消耗的电功率为 155. 5 W C. 1 min 内电饭煲消耗的电能为 6. 6 × 104 J,洗 衣机电动机消耗的电能为 6. 6 × 103 J D. 电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率 的 10 倍 二、闭合电路的分析与计算 1.闭合电路的欧姆定律 研究闭合电路,主要物理量为 E、r、R、I、U,前两 个是常量,后三个是变量,闭合电路的欧姆定律的表 达形式有: (1)E = U外 + U内 (2) I = ER + r( I、R 间关系) (3)U = E - Ir(U、I 间关系) (4)U = RR + rE(U、R 间关系) 从(3)式看出:当外电路断开时( I = 0),路端电 压等于电动势。 从(2)式看出:当外电路短路时(R = 0)电流最大为Im = E / r→短路电流。 2.电源的功率和效率 (1)功率:①电源的功率(电源的总功率) PE = EI; ②电源的输出功率 P出 = UI; ③电源内部消耗的功率 Pr = I