高中物理选修3-1第1部分 第二章《直流电路》第6节《焦耳定律 电路中的能量转化》教科

欢迎进入物理课堂 第二章 第6节 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 知识点一 知识点二 知识点三 随堂基础巩固 课时跟踪训练 考向一 考向三 考向二 3 焦耳定律的表达式为Q I2Rt 此式可用于任何电路 4 电源工作时 把其他形式的能转化为电能的功率为IE 等于对外输出功率IU和电源内部的热功率I2r之和 自学教材 1 电功 1 定义 电场力所做的功 2 大小 等于这段电路两端的电压U与电路中的电流I和通电时间t三者的 3 公式 W 4 国际单位 焦耳 符号J 5 意义 电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程 电流做了多少功 表明就有多少电能转化为其他形式的能 即电功是电能转化为其他形式的能的量度 移动电荷 乘积 UIt 比值 乘积 快慢 重点诠释 2 额定功率和实际功率 1 用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率 当用电器两端电压达到额定电压U额时 电流达到额定电流I额 电功率也达到额定功率P额 且P额 U额I额 2 用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率 为了使用电器不被烧毁 要求实际功率不能大于其额定功率 答案 BC 自学教材 正比 正比 I2Rt 比值 I2R 4 焦耳热的应用与危害 1 应用 利用电流的热效应来加热 烘干物体 如电烙铁 电烤箱 电暖气 电炉 电饭锅 电熨斗等 2 危害 减少用电器的使用寿命 烧坏用电器甚至引起火灾 重点诠释 1 纯电阻电路与非纯电阻电路对比 2 电功率的计算公式P U2 R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 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 解析 公式P U2 R是根据功率公式和欧姆定律推导出来的 只能用在纯电阻电路中 故C正确 A B D错误 答案 C 自学教材 1 电源内部的能量转化在电源内部 通过各种作用将其他形式的能转化为 2 电路中的能量转化 1 纯电阻电路中 P电 2 在非纯电阻电路中 P电 电能 P热 P热 P其他 3 闭合电路的功率分析 1 公式表达 由闭合电路欧姆定律可得IE 2 物理意义 电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE 等于电源输出功率与电源内电路的热功率之和 IU I2r IU I2r 重点诠释 图2 6 1 3 在如图2 6 2所示的U I图像中 直线 为某一电源的路端电压与电流的关系图像 直线 为某一电阻R的伏安特性曲线 用该电源与电阻R组成闭合电路 由图像判断正确的是 A 电源的电动势为3V 内阻为0 5 B 电阻R的阻值为1 C 电源的输出功率为4WD 电源的效率为80 图2 6 2 答案 ABC 例1 额定电压都是110V 额定功率PA 100W PB 40W的电灯两盏 若接在电压是220V的电路上 使两盏电灯均能正常发光 且电路中消耗功率最小的电路是 图2 6 3 审题指导 解答本题应注意以下两点 1 两灯的电阻大小关系 2 题目要求两灯均正常发光且电路消耗功率最小 对于C电路 B灯与变阻器并联电阻可能等于RA 所以可能UA UB 110V 两灯可以正常发光 对于D电路 若变阻器的有效电阻等于A B的并联电阻 则UA UB 110V 两灯可以正常发光 比较C D两个电路 由于C电路中变阻器功率为 IA IB 110 而D电路中变阻器功率为 IA IB 110 所以C电路消耗电功率最小 答案 C 1 在串联电路中 用电器消耗的功率及两端电压均与其电阻成正比 2 在并联电路中 用电器消耗的功率及流过电阻的电流均与其电阻成反比 1 有四盏电灯 如图2 6 4所示连接在电路中 L1 L2都标有 220V 110W 字样 L3和L4都标有 220V 40W 字样 把电路接通后最暗的是 A L1B L2C L3D L4 图2 6 4 答案 C 例2 规格为 220V36W 的排气扇 线圈电阻为40 求 1 接上220V的电压后 排气扇转化为机械能的功率和发热的功率 2 如果接上电源后 扇叶被卡住 不能转动 求电动机消耗的功率和发热的功率 审题指导 解答本题时应注意以下三点 1 欧姆定律的适用条件 2 机械功率 输入功率与热功率的关系 3 无论电机转动不转动 发热功率均为P I2R 答案 1 35W1W 2 1210W1210W 电动机电路的功率关系 1 电动机的等效处理 电动机是一种非纯电阻用电器 它把电能转化为机械能和内能 在电路计算中 常把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻r和无电阻的转动线圈串联而成 如图2 6 5所示 电流通过r时把电能转化为热能 而线圈把电能转化为机械能 2 输入功率 电动机的总功率 由电动机电路的电流和电压决定 计算公式 P总 UI 图2 6 5 图2 6 6 2 如图2 6 7所示的电路中 电源电压为60V 内阻不计 电阻R 2 电动机的内阻R0 1 6 电压表的示数为50V 电动机正常工作 求电动机的输出功率 图2 6 7 答案 210W 例3 电路图如图2 6 8甲所示 图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像 滑动变阻器的最大阻值为15 定值电阻R0 3 图2 6 8 1 当R为何值时 R0消耗的功率最大 最大值为多少 2 当R为何值时 电源的输出功率最大 最大值为多少 审题指导 解答本题时应把握以下三点 1 由U I图像求电源的电动势和内阻 2 电路中的电流最大时 R0消耗的功率最大 2 根据电源有最大输出功率的条件 求电源的最大输出功率 答案 1 010 9W 2 4 5 13 3W 1 定值电阻消耗功率最大时通过的电流一定最大 2 求可变电阻消耗的最大功率时 可将固定电阻等效到电源内部处理 3 不要死记电路中内 外电阻相等时电源有最大输出功率的条件 由于题目条件的限制 不一定存在这个状态 由电源的输出功率随R的变化图线可知 外电路阻值越接近内电阻时 电源的输出功率越大 1 例3中当R为何值时 R消耗的功率最大 最大功率多少 2 如果滑动变阻器的最大阻值为3 当R为何值时 电源的输出功率最大 最大值多少 答案 1 10 5 9 5W 2 3 13 2W 点击下图片进入 随堂基础巩固 点击下图片进入 课时跟踪训练 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全