2024-2025學(xué)年新教材高中物理第五章電能與能源的可持續(xù)發(fā)展提升課學(xué)案粵教版必修3

PAGE6-階段提升課學(xué)問體系·思維導(dǎo)圖考點整合·素養(yǎng)提升考點電功、電熱、電功率、熱功率(難度☆☆☆☆)角度1電功、電熱純電阻電路與非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路實例白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動機(jī)等工作中的電動機(jī)、電解槽、日光燈等能量轉(zhuǎn)化電路中消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能W=Q電路中消耗的電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還轉(zhuǎn)化為其他形式的能W>Q電功的計算W=UIt=I2Rt=tW=UIt電熱的計算Q=UIt=I2Rt=tQ=I2Rt角度2電功率、熱功率意義公式聯(lián)系電功率單位時間內(nèi)電流所做的功P=UI對純電阻電路,電功率等于熱功率,P電=P熱=UI=I2R;對非純電阻電路,電功率大于熱功率,P電>P熱熱功率單位時間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量P=I2R1.(2024·中山高二檢測)一只電飯煲和一臺洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓220V的溝通電源上(其內(nèi)電阻可忽視不計),均正常工作。用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0A,通過洗衣機(jī)電動機(jī)的電流是0.50A.電飯煲的電阻為44Ω,洗衣機(jī)電動機(jī)線圈的電阻為440ΩB.電飯煲消耗的電功率為1555W,洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電功率為155.5WC.1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J,洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電能為6.6×103JD.電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動機(jī)發(fā)熱功率的10倍【解析】選C。電飯煲與洗衣機(jī)都與電源并聯(lián),電源兩端電壓相等,均為220V,由歐姆定律可求得電飯煲的電阻為R1===44Ω,但洗衣機(jī)不是純電阻用電器,由R2==440Ω求得的電阻是錯誤的,所以A項錯誤;它們消耗的電功率分別為P1=UI1=1100W,P2=UI2=110W,所以B項錯誤;電飯煲和洗衣機(jī)在1min內(nèi)產(chǎn)生的電能分別為Q1=P1t=6.6×104J,Q2=P2t=6.6×103J,所以C項正確;因洗衣機(jī)的內(nèi)阻未知,無法比較二者的發(fā)熱功率,所以D項錯誤。2.如圖所示電路中,A為電解槽,N為電爐子,恒定電壓U=12V,電解槽內(nèi)阻rA=2Ω,當(dāng)S1閉合、S2斷開時,電流表的示數(shù)為6A;當(dāng)S2閉合、S1斷開時,電流表的示數(shù)為4(1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率各多大。(2)在電解槽工作時,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為多少?！窘馕觥?1)電爐子為純電阻元件,由歐姆定律I1=,得:R===2Ω,其發(fā)熱功率為:PR=UI1=72W。(2)電解槽為非純電阻元件,發(fā)熱功率為:P熱=rA=32W?？偣β蕿?P總=UI2=48W。故電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為:P化=P總-P熱=16W。答案:(1)2Ω72W(2)16W考點電源的功率和效率問題(難度☆☆☆☆)1.電源的功率及效率問題:電源總功率隨意電路:P總=EI=P出+P內(nèi)純電阻電路:P總=I2(R+r)=電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)=I2r=P總-P出電源的輸出功率隨意電路:P出=UI=P總-P內(nèi)純電阻電路:P出=I2R=電源的效率隨意電路:η=×100%=×100%純電阻電路:η=×100%2.純電阻電路中電源的輸出功率P出與外電阻R的關(guān)系:(1)表達(dá)式:P出=I2R==。(2)關(guān)系圖像①如圖所示圖像可知:隨著外電阻的增大,輸出功領(lǐng)先增大后減小,即:{a.當(dāng)R<r時:R↑→P出↑b.當(dāng)R>r時:R↑→P出↓}②當(dāng)R=r時,輸出功率最大,為Pm=。留意:解決最大功率問題的兩點留意(1)解決最大功率問題時,要弄清是定值電阻還是可變電阻的最大功率,定值電阻的最大功率用P=I2R=分析,可變電阻的最大功率用等效電源法求解。(2)電源輸出功率最大時,效率不是最大,只有50%。1.硅光電池是一種太陽能電池,具有低碳環(huán)保的優(yōu)點,如圖所示,圖線a是該電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像,圖線b是某純電阻電器的U-I圖像。則在該光照強(qiáng)度下,把該電池和該電器組成一個電路時,電池的()A.內(nèi)阻為12.5Ω B.輸出功率為12.5WC.內(nèi)耗功率為0.22W D.效率為50%【解析】選C。由閉合電路歐姆定律得U=E-Ir,當(dāng)I=0時,E=U,由a與縱軸的交點讀出電動勢為E=3.6V。依據(jù)兩圖線交點處的狀態(tài)可知,將它們組成閉合回路時路端電壓為U=2.5V,電流為I=0.2A。則電池的內(nèi)阻為r==Ω=5.5Ω,故A錯誤;電池的輸出功率為:P出=UI=2.5×0.2W=0.5W,故B錯誤;內(nèi)耗功率為P內(nèi)=I2r=0.22W,故C正確;電池的輸出效率為:η=×100%=×100%=×100%≈69.4%,故D錯誤。2.在如圖所示的電路中,兩平行正對金屬板A、B水平放置,兩板間的距離d=4.0cm。電源電動勢E=400V,內(nèi)電阻r=20Ω,電阻R1=1980Ω。閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,將一帶正電的小球(可視為質(zhì)點)從B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s豎直向上射入兩板間,小球恰好能到達(dá)A板。若小球所帶電荷量q=1.0×10-7C,質(zhì)量m=2.0×10-4kg,不考慮空氣阻力,忽視射入小球?qū)﹄娐返挠绊?1)A、B兩金屬板間的電壓的大小U;(2)滑動變阻器消耗的電功率P;(3)電源的效率η?！窘馕觥?1)小球從B板上的小孔射入恰好到達(dá)A板的過程中,在電場力和重力作用下做勻減速直線運動,設(shè)A、B兩極板間電壓為U,依據(jù)動能定理有:-qU-mgd=0-m,解得:U=200V。(2)設(shè)此時滑動變阻器