高二物理：2.5_电功率_课件（粤教选修3-1）

欢迎进入物理课堂 第五节电功率 课标定位学习目标 1 理解电功的概念 掌握电功 电功率和焦耳定律的计算公式 2 搞清电功率和热功率的区别和联系 3 知道闭合电路的功率计算公式 利用功率公式分析电源工作时能量的转移情况 重点难点 电功 电功率和热功率的理解和计算 一 电功和电功率1 电功 电流通过一段电路时 自由电荷在 的推动下作定向移动 对自由电荷所做的功称为电功 即通常说的电流所做的功 电功的计算公式是 2 电功率 单位时间内电流所做的功称为电功率 电功率的计算公式是 电场力 电场力 W UIt P UI 思考感悟1 电流做功的实质是什么 提示 电能转化为其他形式的能量 二 焦耳定律和热功率1 电场力对电荷做功的过程是电能转化为 的过程 在一段只有电阻元件的 中 电能将转化为 热量的计算公式是 这就是 与电阻发热对应的功率叫 其计算公式是 2 如果不是纯电阻电路 电能除一部分转化为内能外 其他部分转化为机械能 化学能等 这时电功仍然等于 电阻上产生的热量仍为 但此时电功比电阻上产生的热量 内能 Q I2Rt 焦耳定律 热功率 P热 I2R UIt I2Rt 大 思考感悟2 焦耳定律是如何得出的 提示 是英国物理学家焦耳用实验直接得到的 三 闭合电路中的功率在含有电源的闭合电路中 由E U外 U内可得EI U外I U内I 这表明 电源提供的电功率等于外电路和内电路消耗的电功率之和 即电源提供的能量一部分消耗在外电路上 另一部分消耗在内电阻上 思考感悟3 电源电动势的物理意义是什么 提示 电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力 电动势越大 电源把其他形式的能转化为电能的能力越强 一 电功和电功率的理解1 从能量观点看 电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程 电流做了多少功 表明有多少电能转化为其他形式的能 可见电功反映了电能转化为其他形式能的多少 2 W UIt和P UI为计算电功和电功率的定义式 在任何情况下都可使用 用欧姆定律把它们变为W I2Rt和P I2R 它们只适用纯电阻电路计算电功和电功率 3 用电器的额定功率是用电器长期正常工作时的最大功率 也就是用电器加上额定电压 或通以额定电流 时消耗的电功率 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 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 单选 关于电功的说法中 错误的是 A 导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功B 电流做功的过程 就是电能转化为其他形式的能的过程C 电流做功消耗的能量 由电源供给D 电功就是电能解析 选D 根据电场力做功的定义及特点 可以判断A B C均正确 电功是电能转化为其他形式能量的量度 功和能量是不同的概念 D错 故正确答案为D 二 电功和电热1 两种电路的比较 特别提醒 1 电能全部转化成电热为纯电阻电路 电能转化成电热和其他形式能为非纯电阻电路 2 非纯电阻电路只能用Q I2Rt计算电热 电功W UIt大于Q 3 对于含有电动机的电路 电动机转动时是非纯电阻电路 电动机不转时是纯电阻电路 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 单选 2011年黄冈中学测试 关于电功和电热 下面说法正确的是 A 任何电路中的电功W UIt 电热Q I2Rt且W QB 任何电路中的电功W UIt 电热Q I2Rt且W有时不等于QC 电功W UIt在任何电路中都适用 Q I2Rt只在纯电阻电路中适用D 电功W UIt 电热Q I2Rt 只适用于纯电阻电路 解析 选B W UIt适用于求一切电路中的电功 Q I2Rt适用于求一切电路中的电热 在纯电阻电路中 W Q 在非纯电阻电路中 W Q B选项正确 4 闭合电路上功率的分配关系为 P P出 P内 即EI U外I U内I 其中EI表示电源提供的电功率 U外I和U内I表示电源的外电路和电源的内电路上消耗的电功率 电源的内电路消耗的功率一般是热功率 公式EI U外I U内I也是一个能量转化和守恒的体现 它表明电源工作的过程是将电能转化为其他形式的能的过程 在此过程中 能量的总量是不变的 因此可以用能量守恒定律来进行有关的计算 2 当R r时 随着R的增大输出功率越来越小 3 当R r时 随着R的增大输出功率越来越大 4 当P出 Pm时 每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2 且R1 R2 r2 5 P出与R的关系如图2 5 1所示 图2 5 1 特别提醒 计算可变电阻消耗的电功率的方法是将其功率转化为电源 等效电源 的输出功率 利用P出与R的关系进行求解 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 在如图2 5 2所示的电路中 已知电源电动势E 3V 内电阻r 1 电阻R1 2 滑动变阻器R的阻值可连续增大 问 图2 5 2 答案 1 3 0 75W 2 02W 在研究微型电动机的性能时 可采用如图2 5 3所示的实验电路 当调节调动变阻器R 使电动机停止转动时 电流表和电压表的示数分别为0 5A和1 0V 重新调节R 使电动机恢复正常运转时 电流表和电压表的示数分别为2 0A和15 0V 求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻 图2 5 3 答案 22 0W2 方法总结 非纯电阻电路中欧姆定律I U R不成立 电功率 电热功率只能用P UI和P I2R求解 其他功率用能量关系处理 单选 给定两只标有 110V40W 的灯泡L1和标有 110V100W 的灯泡L2及一只最大阻值为500 的滑动变阻器R 将它们接在220V的电路中 在图2 5 4所示的几种接法中 最合理的是 图2 5 4 精讲精析 该题所谓的最合理就是既能使两个灯泡正常发光 又能使滑动变阻器消耗的功率最小 此时电路中的电流应该最小 由L1 110V 40W L2 110V 100W 可知R1 R2 由串 并联电流电压特点可知A D中L1 L2一定不会同时正常发光 虽然B C能使L1 L2同时正常发光 但B中P总 2 P1 P2 C中P总 2P2 所以选C 答案 C 如图2 5 5所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图 电动机内阻r 0 8 电路中另一电阻R 10 直流电压U 160V 电压表示数UV 110V 试求 1 通过电动机的电流 2 输入电动机的电功率 3 若电动机以v 1m s匀速竖直向上提升重物 求该重物的质量 g取10m s2 a 将两表笔短接 调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度 断开两表笔b 将两表笔分别连接到被测电阻的两端 读出Rx的阻值后 断开两表笔c 旋转S使其尖端对准欧姆挡 1kd 旋转S使其尖端对准欧姆挡 100e 旋转S使其尖端对准交流500V挡 并拔出两表笔根据图2 4 8所示指针位置 此被测电阻的阻值约为 图2 5 5 思路点拨 可根据电阻R串联分压和欧姆定律求电流 由P UI计算输入电动机的功率 再根据P mgv求解质量 P为机械功率等于输入功率减发热功率 答案 1 5A 2 550W 3 53kg 变式训练 单选 电动自行车因轻便 价格相对低廉 污染和噪音小而受到市民喜爱 某国产品牌电动自行车的铭牌如下 则此车所配电机的内阻为 A 7 2 B 0 2 C 7 0 D 7 4 解析 选B 由额定电压和电流可知电动车的输入功率为 P1 36 5W 180W 由此可知电动机的发热功率为P2 180W 175W 5W 根据公式 P2 I2r得 r 0 2 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