5.1 电路中的能量 预习案 -2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第三册
粤教版高二物理必修第三册 5.1 电路中的能量
预习学案（知识点图解＋分层练习，含参考答案）
班级：__________ 姓名：__________
学习目标（这节课学完，你要能做到） ① 说清楚电流做功的本质，会用 W＝UIt、P＝UI 计算电功和电功率。 ② 会用焦耳定律 Q＝I2Rt 计算电热，分清电功和电热什么时候相等、什么时候不等。 ③ 会处理电动机问题：分清“转”与“不转”，算出输入功率、发热功率、输出功率和效率。 ④ 会分析闭合电路中的能量：电源总功率、输出功率、内部损耗功率和电源效率。 ⑤ 知道外电阻等于内阻时电源输出功率最大，会用等效内阻法求某个电阻的最大功率。
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课前热身（5 分钟） 先把上一章的两个公式叫醒
1．一段导体的电阻为 10 Ω，两端电压为 5 V，通过它的电流为________A。
2．闭合电路欧姆定律：I＝________；路端电压 U＝________（用 E、I、r 表示）。
3．电源电动势 E＝3 V，内阻 r＝1 Ω，外接 R＝2 Ω 的电阻，电路中的电流为________A，路端电压为________V。
知识点 1 电功：电流做功，就是电场力在搬电荷
【通俗讲】 想象一个滑梯。小球从高处滑下来，重力对它做功，重力势能变成了动能，高度差 h 越大、小球越重，做的功越多（W＝mgh）。 导体里的电荷也一样：导体两端有电压，就像有“高度差”。电荷在电场力推动下从高电势处“滑”到低电势处，电场力做功，电势能变成其他形式的能（光能、内能、机械能……）。 这个功就叫电功。电荷量 q 相当于小球的“重量”，电压 U 相当于“高度差”，所以 W＝qU。又因为 q＝It，所以 W＝UIt。 一句话：电流做了多少功，就有多少电能转化成了其他形式的能。
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【必记】 公式：W＝UIt（适用于一切电路）。U 是这段电路两端的电压，I 是通过它的电流，t 是通电时间。 单位：焦耳（J）。生活中常用“度”，1 度＝1 kW·h＝1000 W×3600 s＝3.6×106 J。 注意：W＝UIt 里的三个量必须对应同一段电路，时间要换成秒。
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【例 1】
一个电热水壶接在 220 V 的电路中，通过的电流为 2 A，工作 30 min，电流做了多少功？合多少千瓦时？
【规范解答】 t＝30 min＝1800 s（先统一单位） W＝UIt＝220 V×2 A×1800 s＝7.92×105 J 7.92×105 J÷(3.6×106 J/kW·h)＝0.22 kW·h
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【练一练】
1-1．某导体两端电压为 6 V，2 min 内通过导体横截面的电荷量为 30 C，则电流做功________J，导体中的电流为________A。
1-2．1 kW·h＝________J；3.6×105 J＝________kW·h。
1-3．关于电功，下列说法正确的是（ ）
A．电功的实质是电场力移动电荷所做的功
B．电流通过导体时间越长，电流做功一定越多
C．电压越高的用电器，电流做功一定越多
D．电流做功的过程，就是其他形式的能转化为电能的过程
1-4．（生活应用）某手机电池上标有“3.7 V 4000 mA·h”。（1）mA·h 是________（选填“电荷量”或“能量”）的单位；（2）电池充满后储存的电能约为________J，合________kW·h。
知识点 2 电功率：电流做功有多快
【通俗讲】 两个人都搬 100 块砖，一个用 10 分钟，一个用 1 小时，活一样多，但快慢不同。电功率就是描述电流做功快慢的物理量：单位时间内做的电功。 P＝W/t＝UIt/t＝UI。灯泡上写的“220 V 100 W”，意思是：加 220 V 电压时（额定电压），它每秒消耗 100 J 电能（额定功率）。 实际电压不等于额定电压时，实际功率就不等于额定功率。灯的亮暗由实际功率决定。
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【必记】 P＝W/t＝UI（适用于一切电路），单位瓦特（W），1 kW＝1000 W。 额定功率：用电器在额定电压下工作时的功率，只有一个；实际功率：实际电压下的功率，可大可小。 常用技巧：认为用电器电阻不变时，先用 R＝U额2/P额 求电阻，再用 P实＝U实2/R 求实际功率。
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【例 2】
一只灯泡标有“220 V 100 W”。（1）正常发光时的电流和电阻各是多少？（2）若把它接在 110 V 的电路中（灯丝电阻视为不变），实际功率是多少？
【规范解答】 （1）I＝P/U＝100 W/220 V≈0.45 A；R＝U2/P＝(220 V)2/100 W＝484 Ω （2）P实＝U实2/R＝(110 V)2/484 Ω＝25 W 点拨：电压变为一半，功率变为四分之一，不是一半。因为 P＝U2/R，功率与电压的平方成正比。
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【练一练】
2-1．关于电功率，下列说法正确的是（ ）
A．用电器的电功率越大，消耗的电能一定越多
B．用电器的电功率越大，电流做功越快
C．用电器的额定功率越大，实际功率一定越大
D．灯泡越亮，说明它的额定功率越大
2-2．一只“6 V 3 W”的小灯泡，正常发光时电流为________A，电阻为________Ω；若把它接在 3 V 的电源上（电阻不变），实际功率为________W。
2-3．把“6 V 3 W”的灯 L1 和“6 V 6 W”的灯 L2 并联在 6 V 的电源上，电路的总功率为________W，________更亮。
2-4．（提升）把题 2-3 中的 L1、L2 串联起来接在电源上（灯丝电阻不变），要使其中一只灯正常发光，另一只灯不超过额定电压。（1）哪只灯正常发光？（2）电源电压为多少？（3）此时哪只灯更亮？两灯实际功率各为多少？
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