第12章 第1节 电路中的能量转化-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2024）

物理必修第三册课堂学案 ●第十二章 电能 能量守恒定律 第1节电路中的能量转化 答案精解P [学习目标]1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别与联系（物理观念）.2.理解焦 耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的相关现象（科学态度与责任）.3.能从能量的转化和守恒的角 度分析非纯电阻电路中的能量转化，理解电功和电热的区别与联系（科学思维）， 课前·教材预案 教材梳理 2.热功率 (1)定义： 知识点一电功和电功率 内的发热量称为热功率， (2)公式：P=PR 1.电功 (1)电流做功的实质是导体中的恒定电场对自 知识点三电路中的能量转化 由电荷的 在做功，电能转化为其他形 L.电动机消耗的功率P电= 式的能，是通过 来实现的。 2.电动机线圈电阻上的热功率P=PR (2)电功的计算公式：W= ,单位 3.电动机输出功率P机=U1一IR, ,符号为 I自主检测 常用的单位：千瓦时(kW·h),也称“ 1.判断下列说法的正误. 1kW·h= J. (1)电流做的功越多，电功率越大. 2.电功率 (2)电功公式W=Ut适用于任何电路. (1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电 ( 之比. (3)电流流过笔记本电脑时，电功一定等于 (2)公式：P-W 电热 () (3)单位： ,符号为 (4)电热的表达式Q一尸R:适用于任何电路. (4)意义：表示电流做功的 () 知识点二 焦耳定律 2.手机电池在供电过程中，电池内发生了化学变 1.焦耳定律 化，将化学能转化为 :某型号手机电 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟 池板的铭牌上标有“1000mA·h”字样，已知 成正比，跟导体的 及 成正比 其充电电压为3.8V,若该手机电池板需1h (2)表达式：Q= 完成充电，则所消耗的电能为 kW·h ·86· 第十二章电能能量守恒定律 课堂·深度探究 考点一 电功和电热 A.P=PR 【知识拓展】 Bp- 1.对电功的理解 C.P=IU nP=rR+发 (1)从力的角度看，电流做功的实质是静电力 思维导引：居民楼中的总功率等于居民使用 对自由电荷做功 电器产生的功率和线路中损耗的功率之和. (2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化 【变式1】一种称作地中海电鲜的电鱼能够电击 为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电 它的猎物，一般来说，在一次电击中它不必移 能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能 动，就能引起0.20kV电势差，以18A的电 的多少 流传送电荷，持续时间为1.5ms,则在这次电 (3)电功W=11=qU和电功率P=UI对任 击中 () 何电路都适用 A.传输的电荷量为18C 2.串、并联电路中的电功率 B.地中海电鲜能将机械能转化为电能 项目 串联电路 并联电路 C.电鱼的电器官功率为3.6kW 特点 电流相同1，=12 电压相同U,=U2 D.电鱼的电器官所做的功为3600J 电功率 P-FR P=U 考点二焦耳定律 计算公式 R 【情境导学】如图所示为一正常工作的电动机，其 工作电压为220V. 功率关系 餐 餐 (1)电动机消耗的电能会全部转化为线圈产 P=P十P2+… P=P+P+… 生的内能吗？ 总功率 +P. 十P (2)设电动机内部线圈的电阻为，结合欧姆 3.额定功率和实际功率 定律的适用条件，判断能否用1='计算流过 (1)用电器正常工作时所消耗的电功率叫作额 电动机的电流， 定功率。当实际电压达到额定电压时，实际功 率等于额定功率。 (2)为了用电器不被烧毁，实际功率不能大于 额定功率。 【例题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 【知识拓展】 民楼用电的总功率可以用的公式是( 1.电热和热功率 Q=PR:是电热的计算式，P=R是热功率 的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热 功率. ·87 物理必修第三册课堂学案 2.电功和电热的关系 D.如果将电热水壶接在55V的电源两端，经 (1)在纯电阻电路中 16。的时间电热水壶的开关自动切断 ①电功和电热相等，W=Q-U:发=FR 考点三电路中的能量转化 ②电功率和热功率相等，P电=P热=U1= 【情境导学】电吹风工作时，将电能转化为什么 FR-U 能？电风扇工作时，将电能转化为什么能？ 电熨斗工作时，将电能转化为什么能？ ③欧姆定律成立：由U:=下R:得1是 (2)在非纯电阻电路中 ①电功大于电热，W=Q十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=PR:计算，热功率只能用 P=R计算 ③欧姆定律不成立，由Ut>'R!得U>IR. 【知识拓展】 【例题2】关于电功和电热，下列说法正确的是 1.电动机的特性 () 电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化 A.任何电路中的电功W=Ut,电热Q=R: 为机械能和热能.在电路计算中，欧姆定律不 且W=Q 再适用。 B.任何电路中的电功W=Ut,电热Q= 2.电动机的三个功率及关系 FRt,但W有时不等于Q 电动机的总功率，由电动机电路的电流 C.电功W=Ut在任何电路中都适用，Q= 输人功率 和电压决定，即P人=U1 PR!只在纯电阻电路中适用 电动机做有用功的功率，P=P人 D在非纯电阻电路中，电热Q一发 输出功率 P&=UI-Fr 思维导引：分清焦耳热和电功的区别，在纯电 电动机线圈有电阻，电流通过线圈时会 热功率 阻电路中，二者相等，在非纯电阻电路中，二 发热，热功率P告=Fr 者不相等 三者关系 P=Pm十P 【变式2】为了生活方便，电热水壶已进入千家万 3.电动机的效率 户，如果将一电热水壶接在220V的电源两 ×100%-Ir×100%. 端，经时间。电热水壶的开关自动切断，假设 -P UI 热量的损失不计，电热水壶每次工作时加热 【例题3】有一个直流电动机，把它接入0.2V电 的水量相同，电热丝的阻值不受温度的影响. 压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的 则 () 电流是0.4A:把它接入2V电压的电路中， A.如果将电热水壶接在110V的电源两端， 电动机正常工作，工作电流是1A. 经2。的时间电热水壶的开关自动切断 (1)求这台电动机的内阻： B.如果将电热水壶接在110V的电源两端， (2)求电动机正常工作时的输出功率： 经16t的时间电热水壶的开关自动切断 (3)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时 C.如果将电热水壶接在55V的电源两端，经 电动机的发热功率为多大？ 4比的时间电热水壶的开关自动切断 思维导引：电动机正常工作时，输入功率等于 ·88· 第十二章电能能量守恒定律 输出功率与热功率之和，不工作时，电压和电 1.0 流的比值为电动机的电阻. 0.8 0.6 0.4 0.2 0123456UW 乙 A.小灯泡正常发光时的电阻为6 B.滑动变阻器接人电路的阻值为3Ω时，小 灯泡正常发光 C.滑动变阻器接入电路的阻值为14Ω时，小 【变式3】如图甲所示的电路，电源电压保持9V 灯泡的电功率为1W 不变，小灯泡标有“6V6W”的字样，小灯泡 D.当电压表的示数为4V时，整个电路在10s 的电流随电压的变化曲线如图乙所示.以下 内消耗的电能是48J 说法中错误的是 ( ) 课末·随堂演练 1,(电功和电热)（多选）下列关于电功、电功率和 A.有270J的电能转化为化学能 焦耳定律的说法正确的是 ( B.充电过程中电流做的功为18J A.电功率越大，电流做功越快，电路中产生的 C.该过程中锂电池产生的热量为1.2J 焦耳热一定越多 D.该过程中有16.8J的化学能储存在锂电池中 B.W=Ut适用于任何电路，而W='Rt= 4.(电路中的能量转化)如图所示，A为电解槽， U 尺只适用于纯电阻电路 M为电动机，N为电炉丝，恒定电压U=12V, 电解槽内阻ra=22.当S闭合，S、S断开 C.在非纯电阻电路中，UI>FR 时，电流表A示数为6A;当S闭合，S、S断 D.焦耳热Q=R:适用于任何电路 开时，电流表A示数为5A,且电动机输出功 2.(电热)取两完全相同的电阻丝，第一次将两电 率为35W:当S闭合，S、S断开时，电流表 阻丝串联，第二次将两电阻丝并联，两次在电 A示数为4A.求： 阻丝两端加相同的电压.若两次两电阻丝产生 (1)电炉丝的电阻及发热功率： 的热量均为Q,第一次用时t,第二次用时t并， (2)电动机的内阻： 则先后两次所用时间之比为 (3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率 A.1:1 B.2:1 C.4:1 D.1:4 3.(电功和电热)（多选）如图所示为一充电器对 锂电池充电的电路图，已知输出电压为 U=3.0V,输出电流为1=100mA,锂电池的 内阻r=22.则在充电时间为1=1min的时间 内，下列说法正确的是 ( 友情提示完成Pw课时作业（二十二） ·89·null