1、第48课时电路中的能量问题(重点突破课) 考点一纯电阻电路与非纯电阻电路对纯电阻电路的分析较易，对非纯电阻电路的分析较难，学生特别容易混淆非纯电阻电路的电功和电热、电功率和热功率，理清这些知识，是学好本考点的前提。电功、电功率、焦耳定律和热功率内容表达式电功电路中电场力移动电荷做的功WqUUIt电功率单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢PUI焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比QI2Rt热功率单位时间内的发热量PI2R典例如图所示，电源电动势E8 V，内阻为r0.5 ，“3 V,3 W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚
2、好正常工作，电动机的线圈电阻R1.5 。求：(1)通过电动机的电流；(2)电源的输出功率；(3)电动机的输出功率。解析(1)灯泡L正常发光，通过灯泡的电流IL1 A电动机与灯泡串联，通过电动机的电流IMIL1 A。(2)路端电压UEIr7.5 V电源的输出功率PUI7.5 W。(3)电动机两端的电压UMUUL4.5 V电动机的输出功率P机UMIMIM2R3 W。答案(1)1 A(2)7.5 W(3)3 W(1)在非纯电阻电路中，欧姆定律不再适用，不能用欧姆定律求电流，应用PUI求电流。(2)在非纯电阻电路中，电功大于电热，即WQ，这时电功只能用WUIt计算，电热只能用QI2Rt计算，两式不能通
3、用。(3)由能量守恒定律得WQE，E为其他形式的能。对电动机来说，输入的功率P入IU，发热的功率P热I2r，输出的功率即机械功率P机P入P热UII2r。 集训冲关1.(多选)用如图所示的实验电路研究微型电动机的性能。当调节滑动变阻器的电阻R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为I10.5 A和U12.0 V；重新调节滑动变阻器的电阻R使电动机正常转动时，电流表和电压表的示数分别为I22.0 A 和U224 V。则()A电动机内线圈电阻为R线4.0 B电动机内线圈电阻为R线12 C电动机正常转动时输出的机械功率为P机48 WD电动机正常转动时输出的机械功率为P机32 W解析：选AD当电动
4、机停止转动时，相当于一个纯电阻元件，根据欧姆定律可知，电动机内线圈的电阻R线4.0 ，A正确，B错误；当电动机正常转动时，电动机消耗的电功率PU2I248 W，电动机内线圈消耗的热功率P线I22R线16 W，故电动机输出的机械功率P机PP线32 W，C错误，D正确。2.如图所示，电源电动势E30 V，内阻r1 ，灯泡上标有“6 V12 W”字样，直流电动机线圈电阻R2 。若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率。解析：因灯泡正常发光，所以I A2 AU内Ir21 V2 V所以电动机两端电压为UMEU内U30 V2 V6 V22 V电动机输出的机械功率为P机UMII2R222 W222 W3
5、6 W。答案：36 W考点二闭合电路的功率问题电源输出功率最大和电源效率最高的条件不同，而学生往往在这方面易混、易错，本部分知识是大多数学生的薄弱环节。1电源的功率(1)电路中的功率分配P总P出P内，即EIUII2r。(2)输出功率与闭合电路总电流的关系P出EII2r，当I时，P出有最大值，为Pm。若外电路是纯电阻电路，则有P出I2R。由上式可以看出当Rr时，输出功率最大，Pm当Rr时，随着R的增大，P出减小当RP2BP1P2C12 D1R2，所以12，选项C对，D错。答案BC(1)从图线的意义上来看，图线A表示电源的性质；图线B、C表示电阻的性质。由图线A可以求出电源的电动势和内阻，由图线B
6、、C可以求出电阻的阻值。(2)图线A对应的函数表达式为UEIr，图线B、C对应的函数表达式为UIR。 集训冲关1.硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常数)，图线b是某电阻R的UI图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为()A5.5 B7.0 C12.0 D12.5 解析：选A由欧姆定律得UEIr，当I0时，EU，由题图图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为E3.6 V，根据两图线交点处的状态可知，电阻两端的电压为U2.5 V，电流为I0.2 A，则硅光电池的内阻为r 5.5 ，故A正确。
7、2.(多选)在如图所示的UI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两端的电压与电流的关系图像。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图像可知()A电源的电动势为3 V，内阻为0.5 B电阻R的阻值为1 C电源的输出功率为4 WD电源的效率为50%解析：选ABC由题图直线可得，纵轴截距为电源电动势E3 V，横轴截距为短路电流I06 A，电源内阻r0.5 ，故A正确；由直线可得，当U2 V时，I2 A，根据欧姆定律可得R1 ，故B正确；两条直线的交点坐标表示该电源与该电阻串联时，电阻两端的电压和电流，交点处U2 V、I2 A，电源的输出功率PUI4 W，故C正确；电源
8、的效率66.7%，故D错误。3.如图所示，直线A为a电源的路端电压与电流的关系图像，直线B为b电源的路端电压与电流的关系图像，直线C为一个电阻R两端的电压与电流的关系图像。将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么()A电阻R接到a电源上，电源的效率较高B电阻R接到b电源上，电源的输出功率较大C电阻R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低D电阻R接到b电源上，电阻R的发热功率和电源的效率都较高解析：选C电源的效率，由题图可知，电阻R接到a电源上时电路中电流为，短路电流为I0，根据闭合电路欧姆定律I得Rr，则a电源的效率为50%；电阻R接到b电源上时电路中电流小于，短路电流为I0，同理得Ir，UR，50%，则b电源的效率大于50%，故A错误；电源的UI图线与电阻R的UI图线的交点表示电阻R接到该电源上的工作状态，由题图知电阻R接在a电源上的电压和电流较大，a电源的输出功率较大，故B错误；由以上分析可知，电阻R接到a电源上，电源的输出功率较大，电源的效率较低，故C正确，D错误。