第十二章 1 电路中的能量转化-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第三册学习手册（人教版）

第十二章电能能量守恒定律。 第十二章电能能量守恒定律 知识网络 电功：W=Ut 电功率：P=Ul 电路中的能量转化 纯电阻电路：W=Q=U=PR= 电热（焦耳定律)：Q=PRt 非纯电阻电路：W>Q 电流：=E,纯电阻电路 R+r 路端电压：U=E-r P急=EI 晶 闭合电路的欧姆定律 功率：P急=P出+P内 ；纯电路=R=品pR,当R=r时，P最大 能量守恒定律 P内=R 效率厅片×100%；纯电阻广R,×100%,当P,最大时，=50% P总 伏安法(E=U+)→图像法：U-I图像 实验：电池电动势 和内阻的测量 伏阻法=(+只图像法：11图像 安阻法 (E=R+r)图像法：-R图像 能量转化及能量守恒定律（自然界普遍规律） 能源与可持续发展 能量转移或转化的方向性 能源的利用和开发（保护环境、节约能源、开发新能源） 学(51 N 高中物理必修第三册（人教版） 1.电路中的能量转化 把它叫作焦耳定律。 知识梳理 (2)表达式：Q= 川知识点1电功和电功率 2.热功率。 (1)定义： 内的发热量称为热功率。 1.电功。 (2)公式：P热=PR。 (1)电流做功的实质是导体中的恒定电场对 自由电荷的 做功。电能转化为 川知识点3电路中的能量转化 其他形式的能，是通过电流做功来实 1.电动机工作时的能量转化关系。 现的。 (1)电动机从电源获得能量，一部分转化为 (2)电功的计算公式：W= ， 还有一部分转化为内能。 单位：焦耳，符号为J。 (2)电动机的简易模型及其功率、效率。 常用的单位：千瓦时(kWh),也称 线圈电阻。其他元件 “度”，1kWh= J。 2.电功率。 电动机简易模型 (1)定义：电流在一段电路中所做的功与通 ①电动机消耗的功率（总功率）：P总=UI。 电时间之比。 ②电动机的发热功率：P热=PR。 (2)公式：PW= ③电动机的输出功率（机械功率）：P机= (3)单位：瓦特，符号为W。 (4)意义：表示电流做功的快慢。 ④电动肌的效率：7会×10： (5)额定功率：额定功率是指用电器在额定 2.电池充电时的能量转化关系：电池从电源 电压下正常工作时所消耗的功率，此时： 获得的能量一部分转化为电池的 流经用电器的电流就是它的额定电流。 能，还有一部分转化为内能。 川知识点2焦耳定律 要点突破 1.焦耳定律。 川要点1电功和电热的理解 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟 及 电功是量度电能转化为其他形式能的多 成正比。这个关系式最初是由 少的物理量。如电炉、电饭锅，电流做功时 焦耳通过实验直接得到的，物理学中就将电能全部转化为内能，而电风扇工作时电 52 学 第十二章电能能量守恒定律 能主要转化成机械能，同时也有少部分电能 纯电阻电路 非纯电阻电路 转化成内能，求电风扇发热应使用公式Q= 1R,不能使用Q=F-或Q=只1：求电风 能量转化 情况 扇做功只能使用W=Ut。一般的电路中，电 电功和电热 W=Q W=Q+E其他 功一定大于或等于电热，即W≥Q。 的关系 即IUt=I2Rt= U U11=I2R+E其他 例1判断下列说法的正误。 P=P热， (1)电功率越大，表示电流做功越多。 电功率和热 P=P热+P其他 功率的关系 即1U=IR= R 即IU=I2R+P其他 ( (2)电功W=Ut可以用来计算所有电路中电 欧姆定律 名成就 U>IR U=IR 流所做的功。 ( 是否成立 k不成立 R (3)电热O=I2Rt可以用来计算所有含有电 例2 (多选)下列关于电功、电功率和焦 阻的电路中产生的焦耳热。 ) 耳定律的说法正确的是( ) (4)电功一定等于电热。 ( A.电功率越大，电流做功越快，电路中产 (5)电动机消耗的电能，一部分转化为机械 生的焦耳热一定越多 能，一部分转化为线圈内阻上的电热。 B.W=适用于任何电路，而W=IRt= R 思路点拨 只适用于纯电阻电路 C.在非纯电阻电路中，U>IR 考查对电功、电功率、电热的认识。 D.焦耳热Q=IRt适用于任何电路 B变式训练① 思路点拨 下列关于电功率的说法正确的是() W=Ut计算电功适用于任何电路， A.用电器的额定功率与用电器的实际电压 Q=IRt计算焦耳热也适用于任何电路， 和实际电流有关 只是电功和电热不一定相同。 B.用电器的实际功率取决于用电器的额定 变式训练2 功率 C.白炽灯正常工作时，实际功率等于额定 关于电功W和电热Q的说法正确的是 功率 () D.电功率越小，则电流做功越少 A.在任何电路中都有W=Ut,Q=PRt,且 W-Q 川要点2电路中能量的转化 B.在任何电路中都有W=Ut,Q=PRt,但W 不一定等于Q 学 53 高中物理必修第三册（人教版） C.W=Ut,Q=PRt均只有在纯电阻电路中才 成立 变式训练3 D.W=Ut在任何电路中都成立，Q=IRt只在 如图所示，R1=22,R2=102,R3= 纯电阻电路中才成立 102,A、B两端接在电压恒定的电源上， 川要点3纯电阻电路功率的分配及计算： 则( 1.串联、并联电阻的功率分配。 (1)串联电路：台尽，尽（由P1R R3 PR'P-R 变式训练3题图 可得)，电阻越大，功率越大。 A.S断开时，R1与R2的功率之比为5：1 2)并联电路：片会会-是严发可 R B.S闭合时通过R1与R2的电流之比为2：1 得)，电阻越大，功率越小。 C.S断开与闭合两种情况下，电阻R,两端 2.计算纯电阻电路的功率时，可以用P=UI, 的电压之比为2：1 也可以用P=IR或P= D.S断开与闭合两种情况下，电阻R2的功 R。 做题时要根据 率之比为7：12 题目灵活选用。 例3额定电压都是110V、额定功率P= 川要点4非纯电阻电路功率的分析与计算？ 100W、P=40W的灯泡两盏，若接在电压 电动机的功率和效率： 为220V的电路上，使两盏灯泡均能正常发 (1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功 光，且消耗功率最小的电路是( 率，P人=UI。 (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功 率，P热=I2。 (3)电动机的输出功率是电动机将电能转化 A 为机械能的功率，P#=IU-I。 (4)电动机的效率：P x1009%=1U-I2z× IU 100%。 例4小型直流电动机 思路点拨 (其线圈内阻为=1Ω) 判断灯泡能否正常发光，就要判断 与规格为“4V4W” 电压是否是额定电压或电流是否是额定 的小灯泡并联，再与 例4题图 电流。 阻值为R=52的电阻串联，然后接至U=12V 的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发 54) 第十二章电能能量守恒定律 光，电动机正常工作，求： A.输出电流=U (1)通过电动机的电流。 (2)电动机的输出功率P出。 B.充电宝自身的热功率为乃一 (3)电动机的效率。 C.手机电池产生的焦耳热为： 思路点拨 D.手机电池储存的化学能为UIt-P 电阻R是纯电阻，适用于欧姆定律， 情境拓展 电动机不是纯电阻电路，不能对电动机 用欧姆定律计算电流。 如图所示，某户居民楼楼顶平台安装了 12块太阳能电池板。据楼主介绍，利用这 些电池板收集太阳能发电，每块电池板发电 总功率可达250W,工作电压为380V,设 备使用年限在25年以上，发电总功率的 30%供自家使用，还有富余发电以0.4元/度 的价格并入国家电网。关于该光伏项目，下 列说法正确的是() B变式训练④ 充电宝为手机电池充电 时，充电宝输出的电能转化 为手机电池的化学能和内 充电宝 变式训练4题图 情境拓展题图 能，等效电路如图所示。在 A.“度”是能量单位 充电开始后的时间t内，充电宝的输出电压 B.工作总电流约为1A U与输出电流I都可认为是恒定的，若手机：C.年发电量约为2.6xI04kWh 电池的内阻为r,则t时间内( D.富余发电的总收入约为1.8万元 2.闭合电路的欧姆定律 知识梳理 川知识点1电动势 内电路 外电路 闭合电路 1.由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭 (1)外电路：用电器和导线组成外电路。 合电路。闭合电路包括外电路和内电路。 (2)内电路：电源内部是内电路。内电路中 学 55N 高中物理必修第三册（人教版） 第十二章 电能 >"1.电路中的能量转化 知识梳理 知识点1 1.(1)静电力(2)U3.6x102.(2)U1 知识点2 1.（1)电流的二次方导体的电阻通电时间 (2)PRt2.(1)单位时间 知识点3 1.(1)机械能(2)③U1-PR2.化学 要点突破 例1(1)×(2)V(3)V(4)×(5)V 【解析】电功率越大只能表示做功越快，而不是越多， 所以(1)错误。纯电阻电路电功一定等于电热，非纯 电阻电路，电功不等于电热，所以(4)错误。 变式训练1C 例2BCD【解析】电功率公式P亚，表示电功率 越大，电流做功越快。对于一段电路，有P,上号 焦耳热Q=(光R,可见Q与P,U、、R都有关，所 以P越大，Q不一定越大，A错误；W=是电功的定 义式，适用于任何电路，而=马只适用于纯电阻电路， R B正确；在非纯电阻电路中，电流做的功=焦耳热+其他 形式的能，所以W>Q,故U>I2R,C正确：Q=IRt是 焦耳热的定义式，适用于任何电路，D正确。 变式训练2B 例3C【解标】灯泡P1-受，可知：对于 A电路，由于RA<Rg,所以UB>UA,且有UB>I10V,B 灯被烧毁，UA<110V,A灯不能正常发光；对于B电 路，由于R>RA,A灯又并联滑动变阻器，并联电阻小 于RB,所以U>U#,B灯被烧毁，A灯不能正常发光； 对于C电路，B灯与滑动变阻器并联电阻可能等于RA, 所以可能U=Ug=110V,两灯可以正常发光；对于D电 路，若滑动变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻， 则UA=Ug=110V,两灯可以正常发光。比较C、D两个 电路，由于C电路中滑动变阻器功率为(I-)×110V, 而D电路中滑动变阻器功率为(IA+)×I10V,所以C 38 能量守恒定律 电路消耗电功率最小。 变式训练3B 例4(1)0.6A(2)2.04W(3)85%【解 析】(I)流经灯泡的电流=朵=4A=A,流经电阻 =4 R的电流1k=124A=1.6A,流经电动机的电流 R 5 I=1-1=0.6A。(2)电动机消耗的总功率P=I=4× 0.6W=2.4W,电动机的热功率P热=Pr=(0.6)2×1W036W, 电动机的输出功率P出=P-P热=2.4W-0.36W=2.04W。 (3)电动机的效率：刀会×10%=204×100%=85%。 2.4 变式训练4D 情境拓展 A【解析】kW·h简称为度，可知，“度”是能量单 位，故A正确；每块电池板发电总功率可达250W,工 作电压为380V,则工作电流1=号=0658A,故B错 误；年发电量为E=P=250×103×365×24×12=2.628× 10kWh,故C错误；富余发电的总收入约为E(1- 30%)×0.4=7358.4元，故D错误。故选A。 >“2.闭合电路的欧姆定律 知识梳理 知识点1 2.负正3.电势能4.(1)非静电力 知识点2 (2)E (4)U外+U内 R+r 知识点3 3.减小增大 知识点4 1.E-h3.电动势EE4.内阻 知识点5 (1) E 欧姆调零0(2)∞ R+Ri+r E (3)R+R+r+R (4)R+R+r内阻Rn 要点突破 例1A【解析】电动势不是表示电池内部储存的 能量大小，故A正确，C错误；电动势大小等于电池接