高中物理第2章電路第5節(jié)電功率學(xué)案粵教版選修311116124

1、-10-10-1.正誤判斷1.正誤判斷-10-高中物理第2章電路第5節(jié)電功率學(xué)案粵教版選修311116124學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解電功、電功率的概念并能進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算.(重點(diǎn))2.知道焦耳定 律，知道電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系.(重點(diǎn))3.知道純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)別， 會(huì)結(jié)合實(shí)際問題區(qū)分電功和電熱.(重點(diǎn)、難點(diǎn))4.理解閉合電路的各種功率及相關(guān)運(yùn)算.(重 點(diǎn))自主預(yù)習(xí)Qis新知匚叁口識(shí)梳理二)一、電功和電功率.電功(1)定義：電流通過導(dǎo)體時(shí)，電流所做的功.(2)實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中電場力對(duì)自由電荷做的功.(3)公式：W=UIt,單位：血耳，符號(hào)：J.電功率(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功.(2)公

2、式：P=UI,單位：K&,符號(hào)：W.二、焦耳定律和熱功率.焦耳定律(D內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成 正比.(2)公式:Q=fRt.熱功率：單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量，P=fR.三、閉合電路中的功率閉合電路的功率電源的功率電源的輸出功率電源的內(nèi)耗功率公式P=EIPw = ui尸內(nèi)=fr意義電源提供電能的功率外電路消耗電能的功率內(nèi)電路消耗電能的功率關(guān)系尸=;十尸內(nèi)一基礎(chǔ)自測一 TOC o 1-5 h z (1)電流通過導(dǎo)體做的功越多，電功率越大.(X)(2)電爐、電烙鐵、電熱毯、電飯鍋等用電器，由于電流通過時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能， 故為純電阻.(J)(3)電動(dòng)

3、機(jī)、電解槽等用電器，電流通過時(shí)電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為其他形式的能， 故為非純電阻.(J)(4)不論純電阻電路還是非純電阻電路，計(jì)算焦耳熱時(shí)仍可用尸視=以.(X)(5)不論何種電路，計(jì)算電功時(shí)均可用 m)2.關(guān)于電功和電熱的計(jì)算，下列說法正確的是()A,如果是純電阻電路，電功可用公式種及計(jì)算，也可用公式眇一股計(jì)算B.如果是純電阻電路，電熱可用公式/斤f計(jì)算，但不能用公式計(jì)算C.如果不是純電阻電路，電功只能用公式#上無W計(jì)算D,如果不是純電阻電路，電熱可用公式片正計(jì)算，也可用公式。=叮計(jì)算A 純電阻電路，根據(jù)能量守恒，電功和電熱相等，電功可用公式計(jì)算，也可用 公式吃了斤亡計(jì)算，故A正確，B錯(cuò)

4、誤：非純電阻電路，電功用公式bt計(jì)算，故C錯(cuò)誤： 非純電阻電路，電熱用公式獷 =/后計(jì)算，故D錯(cuò)誤.3.當(dāng)電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時(shí)，通過該電阻的電荷量為0.3 C,消耗的電能為0.9 J.為在相同時(shí)間內(nèi)使0.6 C的電荷量通過該電阻，在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是 ()A. 3 V, 1.8 JB. 3 V, 3.6 JC. 6 V, 1.8 JD. 6 V, 3.6 JD 根據(jù)公式片的可知，當(dāng)通過該電阻的電荷量為0.3 C,消耗的電能為0.9 J時(shí)，電阻的 兩端電壓為3 V,此時(shí)的電流為心若在相同時(shí)間內(nèi)使0.6 C的電荷量通過該電阻，表明后者 的電流是前者的二倍，則說明后者的電壓也是

5、前者的二倍，即在其兩端需加的電壓為3 VX2 =6 V,消耗的電能為片6 VX0.6 C=3.6 J,選項(xiàng)D正確.合作探究2族重腐考點(diǎn)1電功、電功率的理解和計(jì)算L對(duì)電功的理解(1)從力的角度看，電流做功的實(shí)質(zhì)是電場力對(duì)自由電荷做功.(2)從能的角度看，電流做功過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，電功的大小表示電 能的減少量，標(biāo)志著電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的多少.(3)電功股=。九=式對(duì)任何電路都適用.2.串、并聯(lián)電路中的功率關(guān)系串聯(lián)電路并聯(lián)電路功率分配H艮 石=嘉A R 回=力功率關(guān)系p=+A3 .額定功率和實(shí)際功率（D用電器正常工作時(shí)所消耗的功率叫做額定功率.當(dāng)用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓 時(shí)，

6、電流達(dá)到額定電流做，電功率也達(dá)到額定功率尸第，且尸.=教了吼（2）用電器的實(shí)際功率是用電器在實(shí)際工作時(shí)消耗的電功率.為了使用電器不被燒毀，要 求實(shí)際功率不能大于其額定功率.【例1 額定電壓都是110 V,額定功率產(chǎn)單= 100 W,尸乙=40 W的電燈兩盞，若接在電壓是220 V的電路上，使兩部電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是（思路點(diǎn)撥：哪些電路能使甲、 乙燈正常發(fā)光哪個(gè)電路消耗能量最少哪個(gè)電路變阻器 消耗能量少哪些電路能使甲、 乙燈正常發(fā)光哪個(gè)電路消耗能量最少?C 對(duì)燈泡有片叮hp 可知：斤水斤/,，對(duì)于月電路，由于斤即斤乙，所以八乂且有UQ110 V,乙燈被燒毀，殖/no V

7、不能正常發(fā)光，a錯(cuò)誤.對(duì)于6電路，由于斤乙斤彈，甲燈又并聯(lián)變阻器，并聯(lián)電阻更小于斤八 所以井，乙燈被燒毀.對(duì)于。電路，乙燈與變阻器并聯(lián)，電阻可能等于萬，所以可能6P = Uz. = 110 V,兩燈可以正常發(fā)光.對(duì)于。電路，若變阻器的有效電阻等于甲、乙的并聯(lián)電阻，則小尸心.=110%兩燈可以正常發(fā)光.比較仁。兩個(gè)電路，由于c電路中變阻器功率為（/甲一/QX110,而，電路中變阻器功 率為（1中+廣乙）義110,所以。電路消耗電功率最小.電阻兄、凡的八圖象如圖所示，則下列說法正確的是（）A. ：足=3 ： 1B.將兄與凡串聯(lián)后接于電源上，則電壓比乙：己=1： 3C.將兄與兄并聯(lián)后接于電源上，貝I

8、J電流比工：工=1 ： 3D.將兄與兄并聯(lián)后接于電源上，則功率比A ： 2=1： 31 3B 由不圖象可知：足=1：i=l： 3,選項(xiàng)A錯(cuò)誤：將與足串聯(lián)后接于電源上， 則通過兩電阻的電流相等，由歐姆定律后=?可得& ： =凡：尼=1 ： 3,選項(xiàng)B正確：將幾 與尼并聯(lián)后接于電源上，則兩電阻兩端的電壓相等，由歐姆定律 片引得工：工=足：幾=KA3 ： 1,由尸=?可得A ： 2=足：=3 ： 1,故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.考點(diǎn)2電功與電熱的比較1.純電阻電路和非純電阻電路(1)常用的電燈泡、電爐子等為純電阻電路.電動(dòng)機(jī)、電解槽等為非純電阻電路.(2)純電阻電路服從歐姆定律，而非純電阻電路不完全服從歐姆定

9、律.(3)純電阻電路電流做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為電熱.而非純電阻電路，電流做功將電能一 部分轉(zhuǎn)化為電熱，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或其他形式的能.2.電功與電熱純電阻電路非純電阻電路電功W=UIt=fRt=tKW=UIt電熱0 UQ=UIt=TRt=-tKQ=IRt關(guān)系IQW)Q3.電功率與熱功率純電阻電路非純電阻電路電功率. 0P電=UI=1R=P電=1江熱功率. UP = UI=FR=- nP = IR關(guān)系產(chǎn)電=尸出產(chǎn)電冰【例2】 規(guī)格為“220 V 36 W”的排氣扇，線圈電阻為40 Q,求：(1)接上220 Y的電壓后，求排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱的功率；(2)如果接上220 V的電壓后，扇

10、葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功 率.思路點(diǎn)撥：(1)額定電壓下，電流可據(jù)/=標(biāo)出.機(jī)械功率可通過尸機(jī)=尸電一人求出.(3)電動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，220 V電壓全加在40 Q電阻上，電動(dòng)機(jī)此時(shí)即為“電阻” .解析(D排氣扇在220 V的電壓下正常工作時(shí)的電流為：P 36/=?=220J- 16 A,發(fā)熱功率為：P=TR= (0. 16)2X40 Wl W.轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為：尸機(jī)=尸一尸仔=36 W 1 W=35 W.(2)扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)成為純電阻電路，電流做功全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時(shí)電 動(dòng)機(jī)中電流為電動(dòng)機(jī)消耗的功率即發(fā)熱功率：產(chǎn)電=尸6=ur =220X5.5 W=1

11、210 W.答案(1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W城律方法電功、電熱的計(jì)算方法(1)判斷電路中的用電器是純電阻用電器還是非純電阻用電器.(2)分析各用電器之間的連接方式，對(duì)純電阻電路，計(jì)算時(shí)可以利用串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn) 或并聯(lián)電路的分流特點(diǎn).(3)由所求問題選取合適的公式，在非純電阻電路中計(jì)算電功只能用W=UIt,計(jì)算電熱 只能用Q=fRt.歐姆定律的變形式在純電阻電路中才能通用.(4)對(duì)于含電動(dòng)機(jī)的電路，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是非純電阻用電器，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是純電阻用 電器.倒對(duì)訓(xùn)練I訓(xùn)練角度1.含電動(dòng)機(jī)的電路中的功率問題2.如圖所示的電路中，輸入電壓恒為12 V,燈泡上標(biāo)有“

12、6 V, 12 W”字樣，電動(dòng)機(jī) 線圈的電阻局=0.5 C,若燈泡恰能正常發(fā)光，則下列說法中正確的是（）A.電動(dòng)機(jī)的總功率是72 WB.電動(dòng)機(jī)的熱功率是1 WC.電動(dòng)機(jī)的輸出功率是10 WD.整個(gè)電路消耗的電功率是22 WC 電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為& =加一及=（12 6） V=6 V,整個(gè)電路中的電流為Z=7=2 A, u所以電動(dòng)機(jī)消耗功率為P=，；/=6X2W=12W,故A錯(cuò)誤：電動(dòng)機(jī)的熱功率為產(chǎn)熱=/后=2儀0.5 W=2 W,故B錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的輸出功率為產(chǎn)出=尸尸炒=（12-2） W=10 W,故C正確：整個(gè)電 路消耗的功率為產(chǎn)總= 7=12X2 W=24 W,故D錯(cuò)誤.訓(xùn)練角度2.給電池

13、充電電路中的功率問題3.鋰電池能量密度高、綠色環(huán)保.現(xiàn)用充電寶為一手機(jī)鋰電池（圖甲）充電，等效電路如 圖乙所示，充電寶的輸出電壓為輸出電流為乙該鋰電池的內(nèi)阻為r,貝M ）A.充電寶輸出的電功率為B.電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UIC.鋰電池產(chǎn)生的熱功率為rD.鋰電池產(chǎn)生的熱功率為二rC 充電寶輸出的電功率為故R錯(cuò)誤；鋰電池產(chǎn)生的熱功率為月=fr,故電能 轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為* =UI-fr,故B錯(cuò)誤，C正確，D錯(cuò)誤.電源的功率和效率.電源的輸出功率P tv = UI=fR=（r+P tv = UI=fR=（r+斤）斤（斤一r）二+4總1（/f-r） 2，由此式可看出，當(dāng)R=r時(shí)，尸出有最大值，即R

14、=/= 丁.討論如圖所示.當(dāng)Qr時(shí)，輸出功率最大，P產(chǎn).4r當(dāng)斤Cr時(shí)，若斤增大，產(chǎn)增大；當(dāng)心r時(shí)，若斤增大，則產(chǎn)出減小.(3)除A=r外，圖象上總有兩點(diǎn)輸出功率產(chǎn)出相等，如圖中兄與兄，則由(三一尸義 = 用十r(小尼整理得：艮艮=.電源的效率(1)定義：輸出功率跟電路消耗的總功率的比值,如果外電路為純電阻電路，則=9丁/丁=#=-1一,所以外電路電阻越 r 1 Kvr) tvr, ri+r大，電源效率越高.當(dāng)電源輸出功率最大時(shí)，R=r，=50以【例3】 如圖所示電路中，電池的電動(dòng)勢X=5V,內(nèi)電阻r=10 Q,固定電阻斤=90 Q, 品是可變電阻.在凡由0增加到400 Q的過程中，求：(1)

15、可變電阻尼上消耗功率最大的條件和最大熱功率.(2)電池的內(nèi)電阻r和固定電阻片上消耗的最小熱功率之和.解析(D可變電阻不上消耗的熱功率K=/凡=與+（+/詛=25兆K=/凡=與+（+/詛=25兆（北+100） 225(后一io25(后一io。):1-400951由上式可得：當(dāng)凡=100 Q時(shí)，A有最大值心=*卬=NW.4UU it)95r和斤上消耗的熱功率之和2=7(斤+)= 二=八、：X 100 k /Tc-r 1UU )95由上式可知，花最大時(shí),2最小，即當(dāng)兄=400 Q時(shí)，有最小值如產(chǎn)二10oLoo”Xl0W=0. 01 W.答案(1)區(qū)=100 Q (2)0.01 W10一題多變在例3中

16、足由0增大到400 Q的過程中，電源輸出功率的最大值為多少？ 此時(shí)電源的效率是多大？解析因出+加r,所以當(dāng)區(qū)增大時(shí)，電源的輸出功率減小，當(dāng)尼=0時(shí)，電源的輸出功率最大,尸十出域，；=(出功率最大,尸十出域，；=(4V 於=0. 225 W.此時(shí)電源的效率”=占9g 答案0.225 W 90%觀律方法有關(guān)閉合電路中功率問題的三點(diǎn)提醒(1)e包源輸出功率越大，效率不一定越高，如電源輸出功率最大時(shí)，效率只有50%.(2)判斷可變電阻功率變化時(shí)，可將可變電阻以外的其他電阻看成電源的一部分內(nèi)阻.(3)當(dāng)戶博水R時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)可能的外電阻幾、R,且尼兄=由對(duì)訓(xùn)練4.將一個(gè)電源與一電阻箱連接構(gòu)成閉

17、合回路，測得的電阻箱所消耗的功率尸與電阻箱的讀數(shù)片的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是()A.電源最大輸出功率可能大于45 WB.電源的內(nèi)阻為5 QC.電源的電動(dòng)勢為45 VD.電阻箱消耗的功率為最大值時(shí)，電源的效率大于50%B 由圖可知，電源的輸出功率最大為45故A錯(cuò)誤；當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，由圖可知，電源的內(nèi)阻為5 Q,故B正確：由&可知，=30 V,故C錯(cuò) 4r誤：根據(jù)效率公式可得=TX100%,最大功率時(shí)內(nèi)外電阻相等，所以效率為50%,故D Kv r錯(cuò)誤.知識(shí)脈絡(luò)課堂小結(jié)知識(shí)脈絡(luò).電功是電流通過導(dǎo)體時(shí)所做的功，其大小可用 公式Z求解.電熱是電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，其大小可

18、 用公式斤匕求解.對(duì)于純電阻電路，電功與電熱是相等的，而非 純電阻電路，電功總大于電熱.當(dāng)電源的外電路電阻等于內(nèi)電路電阻時(shí)，電源 的輸出功率最大，此時(shí)電源的效率為50%當(dāng)堂達(dá)標(biāo)。固亶基.電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅，而跟電爐連接的銅導(dǎo)線卻不那么熱，這是因?yàn)椋ǎ〢.通過銅導(dǎo)線的電流小，所以它消耗的電能也較少B.電爐絲和銅導(dǎo)線消耗的電能相同，但銅導(dǎo)線散熱快，所以就不那么熱C.通過電爐絲的電流大，所以它消耗的電能較多D.銅導(dǎo)線電阻較小，所以它消耗的電能較少D 電爐絲和銅導(dǎo)線是串聯(lián)關(guān)系，故通過電爐絲的電流與通過銅導(dǎo)線的電流大小相等， 電爐絲和銅導(dǎo)線在電學(xué)性能上的差別在于：前者的電阻大，后者的電阻很小，根據(jù)電流通過 電阻發(fā)熱的公式右/底，在電流相同條件下，相同的時(shí)間內(nèi)，電爐絲的發(fā)熱量比銅導(dǎo)線上的 發(fā)熱量大得多.因此我們看到電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅而與之相連的銅導(dǎo)線卻不那么熱, D正確.把兩根電阻相同的電熱絲先串聯(lián)后并聯(lián)分別接在同一電源上，若要產(chǎn)生相等的熱量， 則兩種方法所需的時(shí)間之比匕串：t井為（）A. 1 ： 1B. 2 ： 1C. 4 ： 1D. 1 ： 4RI?C 設(shè)每根電熱絲電阻為兄 則人=2凡萬井=大由戶片得”：士井=4 ： L.(多選)如圖所示，直線月為電源的 2圖線，直線8、。分