第10講電路中的能量轉(zhuǎn)化（原卷版）年高二物理暑假課（人教版2019）

第10講電路中的能量轉(zhuǎn)化【基礎(chǔ)知識(shí)】一、電功和電功率1.電功:(1)實(shí)質(zhì):導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力在做功。(2)公式:W=UIt。(3)國(guó)際單位:焦,符號(hào)為J。(4)意義:電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度,即電功是多少就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。2.電功率:(1)含義:單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功。(2)公式:P==UI。(3)單位:瓦,符號(hào):W。(4)物理意義:表示電流做功的快慢。(5)決定用電器電功率大小的因素有③④。①電功;②通電時(shí)間;③電壓;④電流;⑤電阻。二、焦耳定律和熱功率1.焦耳定律:(1)內(nèi)容:電流通過(guò)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)表達(dá)式:Q=I2Rt。2.熱功率:(1)定義:單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量稱為熱功率。(2)表達(dá)式:P=I2R。(3)物理意義:表示電流發(fā)熱快慢的物理量。(4)計(jì)算電路中某電阻(滿足歐姆定律)的熱功率時(shí),可以用到的公式是①②③④⑤。①P=UI;②P=I2R;③P=;④P=;⑤P=。三、純電阻電路和非純電阻電路1.純電阻電路:電流通過(guò)純電阻電路做功時(shí),電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能。2.非純電阻電路:含有電動(dòng)機(jī)或電解槽等的電路稱為非純電阻電路。在非純電阻電路中,電流做功將電能除了部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其他形式的能。3.純電阻電路和非純電阻電路的比較:項(xiàng)目純電阻電路非純電阻電路舉例白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋電動(dòng)機(jī)、電解槽能量轉(zhuǎn)化情況電功和電熱的關(guān)系W=Q即IUt=I2RtW=Q+E其他UIt=I2Rt+E其他電功率和熱功率的關(guān)系P=P熱,即IU=I2RP=P熱+P其他即IU=I2R+P其他歐姆定律是否成立U=IR,I=,成立U>IR,I<,不成立4.說(shuō)明:(1)W=UIt、P電=UI適用于任何電路計(jì)算電功和電功率。(2)Q=I2Rt、P熱=I2R適用于任意電路計(jì)算電熱和熱功率。(3)只有純電阻電路滿足W=Q,P電=P熱;非純電阻電路W>Q,P電>P熱。【考點(diǎn)剖析】考點(diǎn)一：電功和電功率【例1】有兩個(gè)燈泡、，額定電壓皆為3V，額定功率分別為6W、3W，采用不同的接法，下列說(shuō)法正確的是（）A．若將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5WB．若將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為6WC．若將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為3WD．若將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為6W考點(diǎn)二：焦耳定律和熱功率【例2】?jī)筛赏N材料制成的均勻電阻絲A、B串聯(lián)在電路中，A的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為d；B的長(zhǎng)度為2L，直徑為2d，那么通電后在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為（）A．QA∶QB＝1∶1 B．QA∶QB＝2∶1C．QA∶QB＝1∶2 D．QA∶QB＝4∶1考點(diǎn)三：非純電阻的電功率和熱功率【例3】圖是利用電動(dòng)機(jī)提升重物的示意圖，其中D是直流電動(dòng)機(jī)。P是一個(gè)質(zhì)量為m的重物，它被細(xì)繩拴在電動(dòng)機(jī)的軸上。閉合開(kāi)關(guān)S，重物P以速度v勻速上升，這時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別是5.0A和100V，重物P上升的速度為0.70m/s。重物的質(zhì)量為50kg，g取10m/s2。下列說(shuō)法不正確的是（）A．電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為500WB．繩對(duì)重物做功的機(jī)械功率350WC．電動(dòng)機(jī)線圈的電阻20ΩD．電動(dòng)機(jī)的效率為70%【過(guò)關(guān)檢測(cè)】1．如圖1所示，用充電寶為一手機(jī)電池充電，其等效電路如圖2所示。在充電開(kāi)始后的一段時(shí)間內(nèi)，充電寶的輸出電壓、輸出電流可認(rèn)為是恒定不變的，設(shè)手機(jī)電池的內(nèi)阻為，則時(shí)間內(nèi)（）2．額定電壓都是110V，額定功率PA=100W，PB=40W的燈泡兩盞，若接在電壓為220V的電路上，兩盞燈泡均能正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是（）A．B．C．D．3．下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多4．為了生活方便，電熱水壺已進(jìn)入千家萬(wàn)戶，如果將一電熱水壺接在220V的電源兩端，經(jīng)時(shí)間t0電熱水壺的開(kāi)關(guān)自動(dòng)切斷，假設(shè)熱量的損失不計(jì)、加熱絲的阻值不受溫度的影響．則()A．如果將電熱水壺接在110V的電源兩端，需經(jīng)2t0的時(shí)間電熱水壺的開(kāi)關(guān)自動(dòng)切斷B．如果將電熱水壺接在110V的電源兩端，需經(jīng)16t0的時(shí)間電熱水壺的開(kāi)關(guān)自動(dòng)切斷C．如果將電熱水壺接在55V的電源兩端，需經(jīng)4t0的時(shí)間電熱水壺的開(kāi)關(guān)自動(dòng)切斷D．如果將電熱水壺接在55V的電源兩端，需經(jīng)16t0的時(shí)間電熱水壺的開(kāi)關(guān)自動(dòng)切斷5．小雷同學(xué)家里購(gòu)買(mǎi)了一款掃地機(jī)器人，如圖所示，小雷同學(xué)仔細(xì)檢查了這個(gè)新掃地機(jī)器人，發(fā)現(xiàn)銘牌上標(biāo)有如下表所示數(shù)據(jù)，則該掃地機(jī)器人（）主機(jī)基本參數(shù)產(chǎn)品尺寸345mm*345mm*96mm電池14.4V/5200mA·h鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量約3.8kg無(wú)線連接WiFi智能快連額定電壓14.4V額定功率55WA．額定工作電流為0.25AB．充滿電后正常工作的時(shí)間為2.5hC．電池充滿電后儲(chǔ)存的總電荷量為18720CD．以額定電流工作時(shí)每小時(shí)消耗能量為55J6．電動(dòng)玩具汽車(chē)的直流電動(dòng)機(jī)電阻一定，當(dāng)加上0.3V電壓時(shí)，通過(guò)的電流為0.3A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)加上3V電壓時(shí)，電流為1A，這時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作．則(

)A．電動(dòng)機(jī)的電阻是3B．電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的發(fā)熱功率是3WC．電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)消耗的電功率是4WD．電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)機(jī)械功率是2W8．電飯鍋工作時(shí)有兩種狀態(tài)。一種是鍋內(nèi)水燒干前的加熱狀態(tài)，另一種是鍋內(nèi)