1、2012高三物理复习课件（导与练福建）第7章第三课时 电路中的能量(对应学生用书第 93 页)1理解电功、电功率的概念和公式，能进行有关的计算2理解焦耳定律，并会应用定律计算相关问题3知道电功率与热功率的区别与联系4理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化(对应学生用书第 93 页)1电功、电功率和焦耳定律(1)电功定义：电路中电场力移动电荷所做的功公式：WqUUIt(适用于任何电路)实质：电能转化为其他形式的能(2)电功率意义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢公式：PWt UI(适用于任何电路)(3)电热与热功率电热：电流通过导体产生的热量，由焦耳定律来计算，即 QI2R
2、t(适用于任何电路)热功率：单位时间内热量的表达式 PQt I2R(适用于任何电路)按电功与电热的关系可将电路分为纯电阻电路和非纯电阻电路：(1)将电能全部转化为焦耳热的电路叫纯电阻电路即 WQUItU2R tI2Rt.(2)电路中消耗电能一部分转化为焦耳热，另一部分转化为其他形式能的电路叫非纯电阻电路，即 WQE 其他，UItI2Rt，得 URI.2闭合电路的功率(1)电源的总功率：指电源提供电能的功率公式为 P 总EI(2)电源内部的发热功率：指电源内电阻消耗的功率公式为 P 内I2r.(3)电源的输出功率：指电源供给外电路的功率公式为 P 出UI.(4)三者的关系：P 总P 内P 出即
3、EII2rUI(5)电源的效率：P出P总100%UE100%，在纯电阻电路中当外电路总电阻为 R 时，RRr100%.(对应学生用书第 93 页)1一台直流电动机的电枢线圈的电阻是 R，其额定电压是 U，额定功率是 P，那么正常工作的电流(B)A等于PU，且大于URB等于PU，且小于URC等于PU，也等于URD不等于PU，但等于UR解析：由电功率 PUI 可得 IPU，电动机的电枢线圈可等效为一个电阻 R 和一个纯电感元件串联，因此 U 不是完全加在 R 上，即：R 上的电压应小于 U，所以工作电流应小于UR，B 正确2如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源的内电阻
4、，以下说法中正确的是(D)A当R1R2r时，R2上获得最大功率B当R1R2r时，R1上获得最大功率C当R2R1r时，R1上获得最大功率D当R20时，电源的输出功率可能最大解析：当R1R2r时，即R20而R1r时电源输出功率可能最大，D正确当R2R1r时，R2获得最大功率，A错；R20时，R1获得最大功率，BC错3如图所示，直线a为电源的IU图线，曲线b为灯泡电阻的IU图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是(B)A1.6 W,2 W B1.6 W,6.4 WC2 W,2 W D2 W,6.4 W解析：由IU图线知，电源电动势为8 V当该电源和灯泡组成闭合电路时，
5、据图线交点可知，电源输出功率应是灯泡的消耗电功率PUI1.6 W，电源总功率为P总EI6.4 W，B正确(对应学生用书第 9395 页)区分纯电阻电路和非纯电阻电路 判断是否为纯电阻电路最直接的方法是看用电器是否将电能全部(或主要)转化为内能.纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、压缩机、日光灯等电功与电热WUItQI2RtU2R tWQWUItQI2RtWQ电功率与热功率P 电UIP 热I2RU2RP 电P 热P 电UIP 热I2RP 电P 热【例 1】如图所示，一台电动机提着质量为 m 的物体，以速度 v 匀速上升已知电动机线圈
6、的电阻为 R，电源电动势为 E，通过电源的电流为 I，当地重力加速度为 g，忽略一切阻力及导线电阻，则()A电源总功率 PEmgvB电源内阻功率 PrEImgvI2RC如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变为 PEE2RD如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小思路点拨：物体匀速上升时功率为电动机的机械功率；较短时间为了让电动机不被烧坏；电动机所在电路为非纯电阻电路解析：电源总功率 PEEI，电源内阻功率：PrI2r电源输出功率 P0PEPr电动机输入功率 P P0I2Rmgv故选项 A 错误，电源内阻功率 PrI2rPEP0EImgvI2R，B 选
7、项正确若电动机被卡住，电动机无机械输出，为纯电阻，此时电源总功率 PE E2Rr，故 C错误，卡住时电流会突然增大，即 PEPE，故 D 选项错误答案：B.不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用电能全部转化为内能，只有在电动机转动时为非纯电阻电路，UIR，欧姆定律不再适用；大部分电能转化为机械能针对训练11：如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V 12 W”字样，电动机线圈的电阻RM0.50.若灯泡恰能正常发光，以下说法中不正确的是()A电动机的输入功率是12 WB电动机的输出功率是12 WC电动机的热功率是2.0 WD
8、整个电路消耗的电功率是24 W解析：灯泡正常发光，其两端电压 UL6 V，电路中电流 IPLUL2 A，则电动机两端电压也为 6 V电动机输入功率 I(UUL)12 W，电动机发热功率 I2RM2 W电动机的输出功率为 12 W2 W10 W，整个电路中消耗功率为 UI24 W，故只有 B 不正确答案：B.闭合电路中的电功率的极值问题1电源的总功率：P 总EIUII2rP 出P 内若外电路是纯电阻电路，则有 P 总I2(Rr)E2Rr.2电源内部消耗的功率：P 内I2rP 总P 出3电源的输出功率：P 出UIEII2rP 总P 内若外电路是纯电阻电路，则有P 出I2R E2RRr2E2Rr2R
9、4r.由上式可以看出(1)当 Rr 时，电源的输出功率最大为 PmE24r.(2)当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越小(3)当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越大(4)当 P 出UC.又电源效率 UIEI100%UE100%，BC，接上 R1电源效率高，由图象知，A 与 B、C 交点的横纵坐标乘积表示输出功率，由数学知识 A、C 交点为电源最大输出功率，所以P1rB即 APOB，综合起来可知 C 选项正确8(2010年海南一模)如图所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为1，R11，R26，电动机线圈电阻为0.5.若开关闭合后通过电源的电流为3 A，则R1消耗的电功率为_
10、W，电动机消耗的功率为_ W.解析：R1消耗的电功率 PI2R1321 W9 W；电动机和 R2并联两端的电压 U2EI(R1r)6 V；通过 R2的电流 I2U2R21 A通过电动机的电流 III22 A，所以电动机消耗的功率 PU2I12 W.答案：9 129(拓展探究题)一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：质量为M70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f恒为车和人总重的0.020倍若取g10 m/s2，那么在此人行驶的过程中，求：(结果保留两位有效数字)(1)此车电动机在额定电压下正常工作的效率有多高？(2)在电动机以额定功率提供动力的情况下，此人骑车行驶的最大速度为多大？(3)假设电动机正常工作时，损失的功率有80%是由于电动机绕线电阻生热而产生的，则电动机的绕线电阻为多大？解析：(1)电动机的输入功率：P 入UI363.5 W126 W，P出P入100%87%.(2)vmaxP出f 1100.020703010 m/s5.5 m/s.(3)P 损P 入P 出16 W，P 损80%I2r，r0.8P损I20.8163.521.0.答案：(1)87%(2)5.5 m/s(3)1.0