12.1 电路中的能量转化 导学案 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

学科 物理 年级 高二 时间 2024.8 课题 电路中的能量转化 课型 新授课 学习目标 1.知道电功和电功率。 2.知道焦耳定律和热功率。 3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系，电功率和热功率的关系。 知识链接 一、电功和电功率 1．电功 (1)电功是指电路中 对定向移动的 所做的功， 做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程． (2)电功的计算公式：W＝ . 单位：焦耳，符号为J. 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝ J. 2．电功率 (1)定义：电流在一段电路中所做的功与 之比． (2)公式：P＝＝ . (3)单位：瓦特，符号为W. (4)意义：表示电流做功的 ． 二、焦耳定律 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的 跟电流的二次方成 ，跟导体的电阻及通电时间成 比． (2)表达式：Q＝ . 2．热功率 (1)定义：单位时间内的发热量称为 ． (2)表达式：P热＝ . (3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量． 三、电路中的能量转化 从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为 ，还有一部分转化为 ，即P电＝ ，其中P电＝ ，P损＝ . 随堂检测 1．关于电功、电功率和焦耳定律，下列说法中不正确的是（　　） A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B．W=UIt适用于任何电路，而W=I2Rt只适用于纯电阻的电路 C．在非纯电阻电路中UI>I2R D．焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路 2．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　） A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的热量一定越多 B．公式W=UIt适用于任何电路，而Q=I2Rt只适用于纯电阻电路 C．热功率P热=I2R=适用于任何电路 D．焦耳定律Q=I2Rt适用于任何电路 3．一台电动机，线圈的电阻是，当它两端所加的电压为时，通过的电流是。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？ 4．如图，输电线路两端的电压为，每条输电线的电阻为，电热水器A的电阻为。求电热水器A上的电压和它消耗的功率。如果再并联一个电阻为的电热水壶B，则电热水器和电热水壶消耗的功率各是多少？ 课堂测评 5.两电阻的电流I和电压U的关系如题图所示，可知两电阻串联时的功率之比等于（　　） A． B．3:1 C． D．1:3 6．四个定值电阻连成图所示的电路。、的规格为“”，、的规格为“”。请按消耗功率大小的顺序排列这四个定值电阻，并说明理由。 7．如图所示是一直流电动机工作时的电路图。电动机内阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表示数UV＝110 V。试求： (1)通过电动机的电流； (2)输入电动机的总功率； (3)电动机输出的机械功率。 8．一电动机线圈电阻为R，在它两端加上电压U，电动机正常工作，测得通过它的电流为I，电动机的机械功率是( ) A．I2R B. C．UI－I2R D．UI 9.如图所示是一款无叶电风扇及其铭牌，此款风扇内主要电器元件由内阻为0.5 Ω的电动机和一个换挡元件串联组成。此风扇以额定功率工作1 h，电动机产生的焦耳热为( ) A．44 J B．72 J C．4.5×104 J D．1.58×105 J 10.扫地机器人利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，并能利用红外感应绕开障碍物。某扫地机器人正常工作时电动机的电压为10 V、电流为3 A、线圈电阻为1 Ω。则下列有关它的说法正确的是( ) A．正常工作时，电动机的发热功率为100 W B．正常工作时，电动机的输出功率为9 W C．正常工作时，电动机的总功率为30 W D．电动机被杂物卡住无法运转(不考虑保护电路的作用)时，电动机的发热功率为9 W 11．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．电动机线圈的电阻为10 12．某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求： （1）比例系数k值； （2）上行路程L值。 课堂小结 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$