12.1电路中的能量转化（同步课件）-【鼎力课堂】2024-2025学年高二物理同步备课精编优选课件+同步作业（人教版2019必修第三册）

§1 电路中的能量转化 第十二章 电能 能量守恒定律 高中物理(人教版2019)必修第三册 CONTENTS 电功和电功率 01. 焦耳定律 02. 电路中的能量转化 03. PART 01 新课引入 1.对下列电器通电时，都存在能量的转化，是什么能量之间的转化？ 2.功是能量转化的量度，是谁做功导致了电能转化为其它形式的能？ 功能关系：电流做功（电场力）做功的过程，电能转化为其它形式能的过程，电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式能。 思考与讨论 PART 02 电功和电功率 如图很小一段电路，电荷从左向右定向移动，所用时间为t，两端的电压为U，电路的电流为I，求这个过程中电场力做的功． 推导：则电场力做功W＝qU 　　 在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量q=It　 即：W＝UIt 推导 1 （1）电功定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功． （3）单位：焦（J） 常用单位有千瓦时（kW·h） 　1kW·h＝ J （2）公式 W＝UIt 3.6×106 适用范围：普遍适用 2 电功 （1）定义：单位时间内电流所做的功 （3）单位：瓦（W）, 常用单位：千瓦（kW） 　1kW＝103W （2）公式： 3 电功率 (4)物理意义：表示电流做功的快慢 电流通过各种仪器做功的同时，都会产生热量，产生的热量跟哪些因素有关？是什么关系？ 思考与讨论 PART 03 焦耳定律 1．内容：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积. 适用范围：普遍适用 　 2．表达式：Q＝I2Rt. 3．热功率：单位时间内导体的发热量叫做热功率． P＝＝I2R. 热功率等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积 焦耳定律 PART 04 电路中的能量转化 电功和电热是不一个概念？他们之间是什么关系？ 纯电阻电路：只含有电阻的电路，如电炉、电烙铁、白炽灯等。 纯电阻电路的特点： 电能全部转化为内能。 W=Q 即：UIt =I2Rt 即：U=IR 纯电阻电路，欧姆定律成立。 思考与讨论 13 电功和电热是不一个概念？他们之间是什么关系？ 非纯电阻电路：电路中含有电动机或有电解槽的电路． 非纯电阻电路的特点： 电能只有一部分转化为内能 W=Q+E其它 即：UIt >I2Rt 即：U>IR 非纯电阻电路，欧姆定律不成立。 思考与讨论   纯电阻电路 非纯电阻电路 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 ＝ 答案 电路中的能量转化 PART 05 课堂练习 1．甲、乙两灯分别标有“6V　3W”和“6V　6W”字样，先将两灯串联后接在电压为U的电路中，甲灯的功率为P1；再将两灯并联后接在同一电压下，乙灯的功率为P2。两次灯泡均安全，忽略温度对灯丝电阻的影响，则P1∶P2为（　　） A．9∶2 B．2∶9 C．4∶9 D．1∶9 课堂练习 01 B 课堂练习 01 【答案】B 【详解】由题可知，甲、乙两灯的额定电压相同，额定功率之比为1∶2，根据公式可得两灯的电阻之比为当两灯串联时，根据串联电路中电流处处相等可得两灯两端电压之比为2∶1，所以当两灯并联时，根据并联电路电压特点可知所以故选B。 2．如图所示，a、b两点间的电压为9V，三个电阻的阻值分别为、。下列说法正确的是（     ） A．、、两端的电压之比为 B．、、消耗的电功率之比为 C．在相等的时间内，通过、、的电荷量之比为 D．在相等的时间内，、、产生的焦耳热之比为 课堂练习 02 B 课堂练习 02 【答案】B 【详解】A．电路中的总电阻为电路中的电流则两端电压并联部分两端电压为所以、、两端的电压之比为，故A错误； B．根据可得、、消耗的电功率之比为，故B正确； C．根据欧姆定律可得通过、、的电流之比为，根据可得在相等时间内通过、、的电荷量之比为等于通过它们的电流之比，即，故C错误； D．根据结合选项B，可以得到在相等时间内产生的焦耳热之比为，故D错误。故选B。 3．下列关于电功、电功率和焦耳热的说法中正确的是（　　） A．电功率越大，电流做功越快，单位时间内电路中产生的焦耳热就越多 B．在电路中能用W＝UIt求某用电器的电功，就能用W＝I2Rt或W＝t求该用电器的电功 C．在纯电阻的电路中，电流的电功率等于热功率 D．焦耳热Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路 课堂练习 03 C 课堂练习 03 【答案】C 【详解】A．电功率越大，表示电流做功越快，对于纯电阻电路，单位时间内电路产生的焦耳热就越多，但是对于非纯电阻电路，除产生焦耳热外，电功还转化为其它形式的能，单位时间内电路产生的焦耳热就不一定多，故A错误； B．W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而W＝I2Rt或W＝t只适合纯电阻电路，对于非纯电阻电路不适合，故B错误； C．在纯电阻的电路中，电流的电功率等于热功率，故C正确； D．Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路产生的焦耳热，故D错误。 故选C。 4．如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（　　） A．充电宝输出的电功率为 B．充电宝产生的热功率为 C．手机电池产生的焦耳热为 D．手机电池储存的化学能为 课堂练习 04 D 课堂练习 04 【答案】D 【详解】A．充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为UI，故A错误； B．由于充电宝的内阻未知，则充电宝产生的热功率不可知，故B错误； C．根据焦耳定律可得手机电池产生的焦耳热应为手机电池内阻而，则可得故C错误； D．充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为故D正确；故选D。 5．如图所示为吹风机的工作电路图，为电动机的内阻、电阻丝的电阻为R。已知该吹风机有两个挡位，电源电压恒为220V，低挡消耗的电功率为220W，高挡消耗的电功率为1100 W，则下列对该电路的分析正确的是（　　） A．两开关均闭合时吹风机为低挡位 B．电动机工作时，其输出的机械功率为220 W C．吹风机的电阻rM=220 Ω D．R=55 Ω 课堂练习 05 D 课堂练习 05 【答案】D 【详解】A．由图可知，两开关均闭合时，电阻丝接入电路，电阻丝发热，所以此时为高挡位，故A错误； B．由于电动机的内阻发热，因此电机输出的机械功率小于220W，故B错误； C．当开关断开，开关闭合时，只有电动机接入电路，即为低挡位，流过电动机的电流为由于电动机为非纯电阻电路，所以电动机的电阻故C错误； D．当开关、闭合时，为高挡位，由题意可知，电阻丝的功率为所以电阻丝的电阻为故D正确。故选。 谢谢聆听 $$