2018-2019学年高中物理沪科版选修3-1（课件+教师用书）第4章 4.4　电路中的能量转化与守恒 (2份打包)

4.4　电路中的能量转化与守恒 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.理解电功与电热的区别与联系，掌握焦耳定律．(重点) 2．理解电功与电功率，掌握电源的总功率，输出功率及电源的效率．(重点、难点) 3．知道常见用电器及其能量转化的情况，了解电路中能的转化与守恒，树立节约用电的意识. [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理] 一、电功与电热关系的分析 1．电功的公式：W＝UIt. 2．电功率计算公式：P＝UI. 3．焦耳定律：Q＝I2Rt. 4．热功率计算公式：P＝I2R. 5．P＝UI是某段电路的电功率，P＝I2R是这段电路上的热功率，纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中电功率大于热功率． 二、闭合电路中的能量转化与守恒 1．电源的总功率：P总＝EI. 2．电源的输出功率：P出＝UI. 3．电源的效率：η＝×100%. ×100%＝ 4．在闭合电路中，电源的总功率等于输出功率与内部发热功率之和． [基础自测] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．) (1)电功率越大，相同时间内电流做的功越多．(√) (2)根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全相同的．(×) (3)纯电阻电路和非纯电阻电路工作时能量转化情况相同，都是把电能转化为内能．(×) (4)电源产生的电能只消耗在外电路上．(×) (5)电源的总功率等于内、外电路消耗的功率之和．(√) (6)电源的输出功率越大，电源的效率越高．(×) 【提示】　 (2)×　电功和电热并不完全相同，在某些电路中，电功不一定能完全转化为电热． (3)×　纯电阻电路可以把电能全部转化为内能，非纯电阻电路则不能． (4)×　内电路也消耗电源的能量． (6)×　输出功率大时效率不一定高． 2．在电功率的计算公式P＝中，U是加在用电器上的电压，R是用电器的电阻，此式可用于(　　) 【导学号：69682212】 A．计算电冰箱的功率　　 B．计算电风扇的功率 C．计算电烙铁的功率 D．计算洗衣机的功率 C　[P＝只能计算纯电阻电路的电功率，而电冰箱、电风扇、洗衣机都是非纯电阻电路．只有电烙铁是纯电阻电路，故C正确．] 3.在图4­4­1所示的电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中的电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω.闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A．以下判断中正确的是(　　) 图4­4­1 A．电动机的输出功率为14 W B．电动机两端的电压为7.0 V C．电动机产生的热功率为4.0 W D．电源输出的电功率为24 W B　[电动机两端的电压为U＝E－I(R0＋r)＝7 V，电动机产生的热功率为P热＝I2rM＝2 W，电动机的输出功率为P1＝UI－I2rM＝12 W，电源输出的电功率为P2＝EI－I2r＝20 W，故B正确．] 4. (多选)如图4­4­2所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则(　　) 图4­4­2 A．电灯L更亮，电流表的示数减小 B．定值电阻R2消耗的功率减小 C．电灯L变暗，电源的总功率减小 D．电灯L变暗，电流表的示数增大 AB　[滑片向b端滑动，R1变大，电路中总电阻变大，根据I＝R2，I减小，IL变大，故I2变小，R2功率变小，故C、D错误，A、B正确．]知I减小，电流表示数减小，根据E＝U外＋Ir知，U外变大，灯泡两端电压变大，故电灯L更亮．再根据P2＝I [合 作 探 究·攻 重 难] 电功与电热的理解 1．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的元件 欧姆定律 服从欧姆定律，I＝ 不服从欧姆定律，U>IR或I< 能量转化 电流做功，电能全部转化为电热 电流做功，电能除转化为内能外还要转化为其他形式的能 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 2．电功与电热的区别与联系 (1)纯电阻电路：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t， P电＝P热＝UI＝I2R＝. (2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W>Q；电功率P电＝UI，热功率P热＝I2R，P电>P热． 　如图4­4­3所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA＝2 Ω，当S1闭合、S2、S3断开时，电流表A示数为6 A；当S2闭合、S1、S3断开时，A示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当S3闭合、S1、S2断开时，A示数为4 A．求： 图4­4­3 (1)电炉子的电阻及发热功率各多大？ (2)电动机的内阻是多少？ (3)在电解槽工作时，电能转化为化学