考点04 电路中的能量转化【考点串讲PPT】 -2024-2025学年高二物理上学期期末考点大串讲（粤教版2019必修第三册+选择性必修第二册第一、二章）

考点04 电路中的能量转化 高二物理期末复习 粤教版（2019） 1.电功 (1)电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的 在做功.电能转化为其他形式的能，是通过 来实现的. (2)电功的计算公式：W＝ . 单位： ，符号为___. 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“ ”，1 kW·h＝ J. 静电力 电流做功 UIt 焦耳 度 3.6×106 J 一、电功、电功率 2.电功率 (1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电 之比. (2)公式：P＝ ＝ . (3)单位： ，符号为 . (4)意义：表示电流做功的 . 时间 UI 瓦特 W 快慢 例1　如图所示，一幢居民楼里住着生活需求各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电风扇等.停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是 C 例2把相同的小灯泡接成如图3甲、乙所示的电路，调节滑动变阻器使灯泡均正常发光，两电路所消耗的电功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论正确的是 A.P甲＝3P乙 B.P甲>3P乙 C.P乙＝3P甲 D.P乙>3P甲 A 1.焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的 及 成正比. (2)表达式：Q＝ . 2.热功率 (1)定义： 内的发热量称为热功率. (2)公式：P热＝I2R. 电流的二次方 电阻 通电时间 I2Rt 单位时间 二、焦耳定律 例3　小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1 Ω)与规格为“4 V　4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图4所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求： (1)通过电动机的电流； 答案　0.6 A (2)电动机的输出功率P出； 答案　2.04 W (3)电动机的效率. 答案　85% 1.电动机消耗的功率P电＝ . 2.电动机线圈电阻上的热功率P热＝I2R. 3.电动机输出功率P机＝UI－I2R. UI 三、电动机的几种功率问题 4.在非纯电阻电路中： ①电功大于电热，W＝Q＋W其他，电功只能用W＝UIt计算，电功率只能用P＝UI计算； ②电热只能用Q＝I2Rt计算，热功率只能用P＝I2R计算； ③欧姆定律不成立，由UIt>I2Rt得：U>IR. 例4.如图所示为某两个电阻的U－I图像，则电阻之比R1∶R2和把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1∶P2及并联后接入电路时消耗功率之比P1′∶P2′分别是 A.2∶1　2∶1　1∶2 B.2∶1　1∶2　2∶1 C.1∶2　1∶2　2∶1 D.1∶2　2∶1　1∶2 A 四、电动势 1.非静电力：电源把正电荷从负极搬运到正极的力. 2.电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置. 3.电动势： (1)定义： 所做的功与所移动的电荷量之比叫作电动势. 非静电力 (2)公式：E＝ . (3)单位： ，用“ ”表示. (4)电动势与电源的 无关，跟外电路的组成及变化 (选填“有”或“无”)关. 伏特 体积 无 V 2.闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流跟电源的 成正比，跟_________________ 成反比. 电动势 内、外电路的电阻 之和 U外＋U内 电势降落 五、闭合电路欧姆定律 (2)表达式：I＝ . (3)另一种表达形式：E＝ .即：电源的电动势等于内、外电路 之和. 例5.　铅蓄电池的电动势为2 V，这表示 A.电源将1 C的正电荷从正极移至负极的过程中，2 J的化学能转变为电能 B.电源将1 C的正电荷从负极移至正极的过程中，2 J的化学能转变为电能 C.铅蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能 D.铅蓄电池比干电池(电动势为1.5 V)的体积大，故电动势大 B 例6　在如图6所示的电路中，电源电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.6 Ω，电阻R1＝3 Ω，电阻R2＝4 Ω，电阻R3＝6 Ω.电压表为理想电表，闭合开关S，求： (1)通过电源的电流大小； 答案　0.25 A (2)电源的内电压和电压表的示数. 答案　0.15 V　0.6 V 解析　电源的内电压Ur＝Ir＝0.15 V， 电压表的示数即为R2、R3的并联电压，U＝IR23＝0.6 V. 1.路端电压的表达式：U＝ . 2.路端电压随外电阻的变化规律 对于确定的电源，电动势E和内阻r是一定的. E－Ir (2)当外电阻R减小时，由I＝ 可知电流I ，路端电压U＝E－Ir . (1)当外电阻R增大时，由I＝ 可知电流I ，路端电压U＝E－Ir . (3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为 ，U＝ ，即断路时的路端电压等于 .当电源两端短路时，外电阻R＝0，此时电流I＝ . 减小 增大 增大 减小 E 电源电动势 六、路端电压和负载的关系 A.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压 　逐渐变小 B.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变 C.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变 D.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小 例7　如图所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是 B 七、欧姆表的原理 欧姆表测电阻的原理是 定律，欧姆表内部电路结构如图所示. 闭合电路欧姆 当红、黑表笔接触时，电流表指针指在最大值Ig处. 当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流 改变被测电阻Rx的阻值，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值. 例题4(多选)如图所示，图线1、2分别为闭合电路中两个不同电源的U－I图像，则下列说法正确的是 A.电动势E1＝E2，短路电流I1>I2 B.电动势E1＝E2，内阻r1>r2 C.电动势E1>E2，内阻r1>r2 D.当工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大 AD 七、伏安法测电动势和内电阻 由E＝ 知，改变外电路的阻值可测出多组 、 的值，通过图像可求出E、r的值.实验电路如图所示. U＋Ir U I 2.作图法： (1)以U为纵坐标，I为横坐标，建立平面直角坐标系，根据几组U、I测量数据，在坐标系中描点，作U－I图像，如图所示. 平均值 U2＋I2r (2)将图线两侧延长，纵轴截距是断路的路端电压，它的数值就是______ ；横轴截距是路端电压U＝0时的电流，它的数值就是______ 电源 (3)图线斜率的绝对值为 ，即r＝ ＝ . 电源的内阻r 电动势E 短路 例题5.下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据处理方法，既能减小偶然误差，又直观、简便的是 A.测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E和r B.多测几组I、U的数据，求出几组E、r，分别求出其平均值 C.测出多组I、U的数据，画出U－I图像，再根据图像求出E、r D.多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时 的路端电压即电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r C 八、伏阻法测电动势和内电阻 1.实验思路 由E＝ ＝U＋ r知，改变电阻箱阻值，测出多组U、R值，通过公式或图像可求出E、r.实验电路如图所示. U＋Ir 电阻箱 2.实验器材 电池、电压表、 、开关、导线. 3.数据处理 (1)计算法：由 解方程组可求得E和r. 由图像的斜率和截距求解. E＝U1＋_____ E＝U2＋_____ 九、安阻法测电动势和内电阻 1.实验思路 如图所示，由E＝ 知，改变电阻箱的阻值，测出多组 、 的值，通过图像就可求出E、r的值. IR＋Ir I R 2.实验器材 电池、 、 、开关、导线. 电流表 电阻箱 3.数据处理 例8　为了测量由两节干电池组成的电源的电动势和内电阻，某同学设计了如图5甲所示的实验电路，其中R为电阻箱，R0＝5 Ω为保护电阻. (1)按照图甲所示的电路图，将图乙所示的实物连接成实验电路. 答案　如图所示 2.9 1.2 例9　某学习小组设计了如图8甲所示的电路测量电源电动势E和内阻r.实验器材有：待测电源，电流表A(量程为0.6 A，内阻不计)，电阻箱R，开关S，导线若干.闭合S，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应电流I，由测得的数据绘出了如图乙所示的 －R图线，则电源电动势E＝______ V，内阻r＝______Ω.(结果均保留两位有效数字) 1.5 3.0 THANKS 感谢观看 A.P＝I2R B.P＝ C.P＝IU D.P＝I2R＋ η＝×100%＝×100%＝85%. 由Ig＝＝，得RΩ＝； I＝ ＝. 1.计算法：由E＝U1＋I1r，E＝ 可解得E＝，r＝.可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的 . 电流I短＝ r r (2)图像法：由E＝U＋r得：＝＋·.故－图像的斜率k＝，纵轴截距为，如图. (1)计算法：由解方程组求得E，r. (2)图像法：由E＝I(R＋r)得：＝R＋ －R图像的斜率k＝，纵轴截距为(如图甲) 又R＝E·－r R－图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r(如图乙). 由图像的斜率和截距求解. (2)保持开关S断开，调整电阻箱的阻值，再闭合开关S，读取并记录电压表的示数及电阻箱接入电路中的阻值.多次重复上述操作，可得到多组电压值U及电阻值R.以为纵坐标，以为横坐标，画出－的关系图线(该图线为一直线)，如图丙所示.由图线可求得电池组的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.(结果均保留两位有效数字) $$