2020_2021学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律第1节电路中的能量转化练习含解析新人教版
新教材2023高中物理第十二章电能能量守恒定律12.1电路中的能量转化课件新人教版必修第三册
2.如何计算电流的发热功率?电流的发热功率一定与电流做功的 功率相等吗?
3.若把电热水器换成电风扇接入电路,则电流做的功与电流通过 电风扇产生的热量是什么关系?电流做功的功率与电流通过电 风扇的发热功率是什么关系? 答案:电风扇转动是靠电动机带动的,电风扇工作时电动机从电 源获得能量,一部分转化为电风扇的机械能,另一部分转化为内 能.从能量转化与守恒的角度看,三者满足W电=Q+W机械,其中W 电=UIt,Q=I2Rt,W电>Q.对应的功率关系为P电=P热+P机械,其中P电 =UI,P热=I2R,P电>P热.
【典例2】一电动车动力电源上的铭牌标有“36 V 10 A·h” 字样.假设工作时电源的输出电压恒为36 V,额定输出功率为 180 W,由于电动机发热造成的损耗为P热,其他损耗不计,电动 车的效率为80%,则下列说法正确的是( ) A.额定工作电流为10 A B.电池充满电后总电荷量为3.6×103 C C.电动车电动机线圈的电阻为7.2 Ω D.电动车保持额定功率行驶的最长时间是2 h
答案:(1)0.6 A (2)2.04 W (3)85%
3.(多选)有两个灯泡L1、L2,它们的电阻不变,额定电压皆为6 V, 额定功率分别为6 W、3 W,将它们接在电路中,下列说法正确的 是( ) A.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9 W B.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5 W C.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9 W D.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5 W 答案:BC
电阻 通电时间 I2Rt
电流的二次方 I2R
知识点三 电路中的能量转化 1.电吹风工作时,电能转化为什么能?电熨斗工作时,电能转化为 什么能? 答案:电吹风工作时,电能转化为机械能和内能.电熨斗工作时, 电能全部转化为内能.
第12章 第1节 电路中的能量转化 课件
D．电冰箱、电视机和空调器
)
【解析】 电路中允许的最大功率为Pm＝UI＝2 860 W.用电器的功
率之和大于Pm时，用电器就不可以同时使用，故C正确．
【答案】 C
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内容索引
3．夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一
空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图所示，此空调
两端接入电路，各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD.则实际功率的大
小关系为
(
)
A．PA＝PB，PC＝PD
B．PA＝PD＞PB＝PC
C．PD＞PA＞PB＞PC
D．PB＞PC＞PD＞PA
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内容索引
根据R＝
【解析】
根据P＝
得RA＝RB＜RC＝RD.由电路图知UB＝UC，
验装置、实验过程，以及通过精确测量所得到的发现：当一种已知量
的伏打电在已知时间内通过一金属导体时，无论该金属导体的长度、
直径和无论是何种金属，其所放出的热总是与它的电阻及通过导体的
电流强度的平方成正比．
内容索引
1．对物理现象的研究通常有理论探究和实验探究两种途径，焦
耳是通过什么途径研究电流在导体中的发热规律的？
它进行了多方面的实验测试.1838年，在父亲的支持下，焦耳在工厂
里建造了一个实验室，开始了他最初的实验研究，在测试中，焦耳注
意到电机和电路中的发热现象，他想到这和机件运
转中的摩擦生热一样，都是动力损失的原因，这促
2020-2021学年新教材高中物理 第十二章 电能 能量守恒定律 进阶突破(含解析)新人教版必
第十二章进阶突破1．在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，闭合开关S，灯泡L正常发光．两电表均为理想电表．在滑片P向右移动的过程中，下列说法正确的是( )A．电流表的示数变小B．电源的总功率变小C．灯泡L的亮度变大D．电压表的示数变小【答案】D【解析】在滑片P向右移动的过程中，电路总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，电源输出电流I变大，电流表的示数变大，电源的总功率P＝EI变大，故A、B错误；由于滑动变阻器与灯泡和电压表都是并联，在滑片P向右移动的过程中，滑动变阻器接入电路中电阻变小，根据“串反并同”可知，与其并联的支路中电流、电压都减小，则灯泡中电流变小，电压表示数变小，故C错误，D正确．2．如图所示的电路中，闭合开关S后，灯泡L1、L2不亮，用电压表检测电压得到U bc＝0，U cd＝6 V，若电路中只有一处断路，则发生断路的是( )A．L1灯B．L2灯C．R D．电源【答案】B【解析】U bc＝0，由于R的分压为零，说明R没有断路，而U cd＝6 V，即L2的分压远远大于R的分压，运用闭合电路中分压的知识可知，此时L2的电阻远远大于R的电阻，所以是L2断路(可近似看成电阻无限大)，故B正确．3．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0 A和1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V．则当这台电动机正常运转时( )A．电动机的内阻为7.5 ΩB．电动机的内阻为2.0 ΩC ．电动机的输出功率为30.0 WD ．电动机的输出功率为26.0 W【答案】D【解析】因为电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0 A 和1.0 V ，电动机在没有将电能转化为机械能时属于纯电阻元件，故电动机的内阻r ＝U 1I 1＝1.0 V1.0 A＝1.0 Ω，故A 、B 错误；当电动机正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A 和15.0 V ，则电动机的总功率为P 总＝U 2I 2＝15.0 V×2.0 A＝30.0 W ，此时电动机的发热功率为P 热＝I 22r ＝(2.0 A)2×1.0 Ω＝4.0 W ，故电动机的输出功率为P 出＝P 总－P 热＝30.0 W －4.0 W ＝26.0 W ，C 错误，D 正确．4．(多选)如图所示，理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动扇叶转动，电热丝给空气加热，利用热风将头发吹干．电动机的线圈电阻为R 1，与电阻为R 2的电热丝串联后接到输出电压为U 的电源上，电路中电流为I ，则( )A ．电动机的输出功率为U 2R 1B ．电动机两端的电压为U －IR 2C ．电吹风机的发热功率为I 2(R 1＋R 2) D ．电吹风机消耗的电功率为I 2(R 1＋R 2) 【答案】BC【解析】电动机的输入功率为(U －IR 2)I ，电动机的输出功率为UI －I 2(R 1＋R 2)，故A 错误；含电动机电路是非纯电阻电路，电动机两端的电压为U －IR 2，故B 正确；电吹风机中发热的功率要用I 2R 来计算，所以总的发热功率为I 2(R 1＋R 2)，电吹风机消耗的功率P ＝IU 要大于发热功率，故C 正确，D 错误．5．(多选)如图所示，E 表示电源电动势、I 表示电路中的电流、U 表示电源的路端电压、P 表示电源的输出功率，当外电阻R 变化时，下列图像中可能正确的是( )【答案】CD【解析】电源的电动势与外电路的电阻无关，A 错误；由闭合电路的欧姆定律I ＝ER ＋r可知I －R 图像不是直线，B 错误；U ＝IR ＝ER R ＋r ＝E1＋rR，则随R 增加，U 增大，当R →∞时U →E ，C 正确；P ＝I 2R ＝E 2RR ＋r2＝E 2R ＋r 2R＋2r，因当r ＝R 时，P 最大，可知图像D 正确． 6．(多选)如图所示电路中，电源内阻不计，三个小灯泡完全相同且外电路变化时每个灯泡两端的电压都不会超过其额定电压，开始时只有S 1闭合，当S 2也闭合后，下列说法中正确的是( )A ．灯泡L 1变亮B ．灯泡L 2变亮C ．电容器C 的电荷量增加D ．闭合S 2瞬间流过电流表的电流方向自右向左 【答案】AD【解析】根据电路可知，S 1闭合、S 2断开时，L 1、L 2串联，则两灯一样亮，因L 3与电容器串联后接到电源两端，则L 3不亮，电容器两端电压等于电源电动势E ；当S 2也闭合后，电路总阻值变小，流过L 1的电流变大，L 1两端电压变大，L 2两端电压变小，则灯L 1变亮，L 2变暗；因电容器此时与灯L 1并联，则电容器两端电压变小，电容器上的电荷量变少，电容器对外放电，又知电容器左极板与电源正极相连，带正电，则闭合S 2瞬间流过电流表的电流方向自右向左，综上所述，选项B 、C 错误，A 、D 正确．7．(多选)图示电路中，电表均为理想电表，如果滑动变阻器的滑片逐渐向左滑动一段，四个电表的读数分别用U 1、U 2、I 1、I 2表示，四个电表读数的变化量绝对值分别用ΔU 1、ΔU 2、ΔI 1、ΔI 2表示，下列说法正确的是( )A ．U 1增大，U 2减小B ．I 1、I 2都增大C ．U 2I 1减小，U 2I 2不变 D ．ΔU 2ΔI 2＝R 3，ΔU 2ΔI 1＝r ＋R 1 【答案】ACD【解析】由电路图可知，R 2与R P 串联后再与R 3并联、然后它们与R 1串联，电压表V 2测并联部分两端的电压，电压表V 1测R 2两端的电压，电流表A 1测干路电流，电流表A 2测R 3支路的电流．当滑动变阻器滑片P 向左端移动时，接入电路中的电阻变小，并联部分的总电阻变小，电路的总电阻变小，由I 1＝ER 并＋R 1＋r，可知电路中的总电流增大，即电流表A 1的读数增大，即I 1增大；由U 2＝E －I 1(R 1＋r )，可知电压表V 2的示数U 2变小，而电流表A 2的示数I 2＝U 2R 3，可知I 2变小，干路电流等于各支路电流之和，有U 1＝(I 1－I 2)R 2，可得R 2的电压U 1增大，故A 正确，B 错误；因U 2＝E －I 1(R 1＋r )，体现全电路的欧姆定律，则有U 2I 1＝R 并，逐渐减小，ΔU 2ΔI 1＝R 1＋r 保持不变；因U 2＝I 2R 3，满足部分电路的欧姆定律，有ΔU 2ΔI 2＝U 2I 2＝R 3不变，故C 、D 正确．8．(多选)如图甲所示，电源E ＝12 V ，内阻不计，灯泡L 的额定电压为9 V ，其伏安特性曲线如图乙所示，滑动变阻器R 的最大阻值为10 Ω．则( )A ．灯泡L 的阻值随电流的增大而减小B ．灯泡L 的额定功率为13.5 WC ．灯泡L 消耗电功率的最小值是2 WD ．滑动变阻器接入电路的阻值应至少为6 Ω 【答案】BC【解析】由I －U 图像可知，图像的斜率为灯泡的电阻的倒数，所以灯泡的电阻随电流的增大而增大，故A 错误；由图像可知，当灯泡的电压U ＝9 V 时，电流I ＝1.5 A ，所以灯泡的额定功率为P ＝UI ＝9×1.5 W＝13.5 W ，故B 正确；当R ＝10 Ω时，电流最小，灯泡消耗的电功率最小，如图所示，可得此时灯泡的电流I ′＝1.0 A ，电压U ′＝2 V ，所以灯泡的功率P ′＝U ′I ′＝2×1 W＝2 W ，故C 正确；因灯泡的额定电流为I ＝1.5 A ，正常工作时的电阻R L ＝U I ＝91.5 Ω＝6 Ω，根据闭合电路欧姆定律有I ＝E R ＋R L ，可得R ＝EI－R L ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫121.5－6) Ω＝2 Ω，即滑动变阻器接入电路的电阻至少为2 Ω，故D 错误．9．如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随电流变化的U I 图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的U I 图线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是( )A ．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻相等B ．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2C ．电源1与电源2的内阻之比是7∶11D ．由于小灯泡L 的U －I 图线是一条曲线，所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用 【答案】B【解析】根据图像交点知与电源1相接时电阻R 1＝35 Ω，与电源2相连接时R 2＝56 Ω，在这两种连接状态下，小灯泡的电阻不相等，故A 错误；小灯泡U －I 图线与电源U －I 图线的交点即为灯泡与电源连接时的工作状态，则连接电源1时，U 1＝3 V ，I 1＝5 A ，故P 1＝U 1I 1＝15 W ，连接电源2时，U 2＝5 V ，I 2＝6 A ，故P 2＝U 2I 2＝30 W ，所以小灯泡消耗的功率之比为：P 1∶P 2＝1∶2，故B 正确；U －I 图像的斜率的绝对值表示电源内电阻，根据电源U －I 图线，r 1＝107 Ω，r 2＝1011Ω，则r 1∶r 2＝11∶7，故C 错误；欧姆定律适用于纯电阻，灯泡是纯电阻用电器，适用欧姆定律，故D 错误．10．如图所示，电源电动势E ＝8 V ，内阻r ＝5 Ω，电灯A 的电阻为10 Ω，电灯B 的电阻为6 Ω，滑动变阻器的总电阻为6 Ω．闭合开关S ，当滑动触头P 由a 端向b 端滑动的过程中(不考虑电灯电阻的变化)，下列说法正确的是()A ．电流表的示数先减小后增大B ．电压表的示数先增大后减小C ．电灯A 的亮度不断增大D ．电源的最大输出功率为3.2 W 【答案】AD【解析】当滑动触头P 由a 端向b 端滑动的过程中，该并联电路的总电阻为R 总，则1R 总＝1R ＋R A ＋1R B ＋6－R，其中R 是和灯A 串联部分滑动变阻器的阻值，所以R 总＝R ＋1012－R22，由数学知识ab ≤⎝⎛⎭⎪⎫a ＋b 22当且仅当a ＝b 等号成立，知当R ＝1 Ω时，该电路的总电阻最大为5.5 Ω，所以滑动触头P 由a 端向b 端滑动的过程中，R 由0→6 Ω，R 总由5.45 Ω→5.5 Ω→4.36 Ω，可见电流先减小后增大，故A 正确；当R 总＝r ＝5 Ω时，电源有最大输出功率，为P max ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤8 V 5＋5 Ω2×5 Ω＝3.2 W ，D 正确；电压表的示数为B的分压，其值U B ＝R B R B ＋6－R×R 总R 总＋r ×E ＝4822－R ＋10＋110R ＋10，当R 由0→6时是个增函数，分压一直增大，故B 错误；同理，灯A 支路的电流I ＝ER 总R 总＋r×110＋R＝822－12－R ＋11012－R ，当R 由0→6时是个减函数，电流减小，功率减小，变暗，故C 错误．11．某同学设计了如图所示电路，测量定值电阻的阻值、电源的电动势和内阻，使用的器材有：待测定值电阻R 1(约几欧)、待测电源E 、电流表A 、电阻箱R 2(0～999.9 Ω)、开关两个及导线若干．(1)请用笔画线代替导线在图中完成实物电路的连接．(2)测量R 1的阻值时，闭合开关S 1前，调节R 2至 (填“最大值”或“最小值”)，然后闭合开关S 1和S 2，调节R 2使电流表示数为I ，此时R 2的值为7.8 Ω；再断开S 2，将R 2调到5.8 Ω时，电流表示数也为I ，则R 1的值为 Ω．(3)测量电源电动势E 和内阻r 时，闭合开关S 1、断开S 2，调节R 2，得到R 2和对应电流I 的多组数据，作出1I－R 2图像如图所示，则电源电动势E ＝ V ，内阻r ＝ (计算结果均保留2位有效数字)，若电流表A 内阻不可忽略，则r 的测量值 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值．【答案】(1)见解析图 (2)最大值 2.0 (3)6.0 1.0 大于 【解析】(1)按原理图接线，如图所示．(2)为了保护用电器，所以应使电阻箱的最大阻值接入电路，即在闭合开关前调节R 2至最大值；由闭合电路欧姆定律得I ＝E7.8＋r ＝E5.8＋r ＋R 1，解得R 1＝2.0 Ω．(3)由闭合电路欧姆定律得E ＝I (R 1＋R 2＋r ) 整理得1I ＝2＋r E ＋1ER 2由图像可知1E ＝1.5－0.56，2＋r E ＝12解得E ＝6.0 V ，r ＝1.0 Ω若电流表A 内阻不可忽略，由闭合电路欧姆定律得E ＝I (R 1＋R ＋r ＋R A )整理得1I ＝2＋r ＋R A E ＋1ER即内阻的测量值为r ＋R A >r ，即大于真实值．12．如图所示，电源的电动势E ＝110 V ，电阻R 1＝21 Ω，电动机绕组的电阻R 0＝0.5 Ω，开关S 1始终闭合．当开关S 2断开时，电阻R 1的电功率是525 W ；当开关S 2闭合时，电阻R 1的电功率是336 W ，求：(1)电源的内电阻；(2)当开关S 2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率． 【答案】(1)1 Ω (2)1 606 W【解析】设S 2断开时R 1消耗的功率为P 1，则P 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R 1＋r 2R 1代入数据解得r ＝1 Ω．(2)设S 2闭合时R 1两端的电压为U ，消耗的功率为P 2，则P 2＝U 2R 1解得U ＝84 V由闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋Ir 代入数据，得I ＝26 A设流过R 1的电流为I 1，流过电动机的电流为I 2，则I 1＝UR 1＝4 A而电流关系I 1＋I 2＝I 所以I 2＝22 A 由UI 2＝P 出＋I 22R 0代入数据得P 出＝1 606 W ．。
第十二章电能+能量守恒定律+知识点清单 高二上学期物理人教版(2019)必修第三册
新教材人教版高中物理必修第三册第十二章知识点清单目录第12章电能能量守恒定律第1节电路中的能量转化第2节闭合电路的欧姆定律第3节实验：电池电动势和内阻的测量第4节能源与可持续发展第12章电能能量守恒定律第1节电路中的能量转化一、电功和电功率1. 电功(1)定义：静电力移动电荷所做的功，简称电功。
(2)公式：(3)单位：在国际单位制中，电功的单位是焦耳，符号为J。
常用的单位还有千瓦时，1 kW·h=3. 6×106 J。
2. 电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率，它在数值上等于单位时间内电流所做的功。
(2)公式：(3)单位：在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，符号为W。
常用的单位还有千瓦(kW)，1 kW=1 000 W。
(4)意义：电功率表示电流做功的快慢。
二、焦耳定律1. 焦耳定律(1)内容：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。
(2)表达式：2. 热功率(1)定义：热功率指单位时间内电流通过导体产生的热量。
(2)表达式：P 热=I 2R 。
三、电路中的能量转化1. 纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为电阻的内能。
此时电功等于电热，W=Q=UIt=I 2Rt=U 2Rt ，电功率等于热功率，P=P 热=UI=I 2R=U 2R。
2. 非纯电阻电路：含有电动机、电解槽等用电器的电路称为非纯电阻电路。
在非纯电阻电路中，电流做的功一部分转化为机械能或化学能，还有一小部分转化为内能。
此时电功大于电热，W=UIt=Q+E 其他>Q=I 2Rt ，电功率大于热功率，P=UI=P 热+P 其他>P 热=I 2R 。
四、纯电阻电路和非纯电阻电路的理解 纯电阻电路非纯电阻电路电路特点 电路中只有电阻元件，只能把电能转化为内能 除电阻外还包括能把电能转化为除内能外的其他形式能的用电器 是否遵循 欧姆定律遵循欧姆定律I=UR不遵循欧姆定律U>IR 或I<UR能量转化 电流做功，电能全部转化为内能 电流做功，电能除转化为内能外，还要转化为其他形式的能 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 电功 W=UIt=I 2Rt=U 2RtW=UIt 电热 Q=I 2Rt=UIt=U 2RtQ=I 2Rt 电功率 P=UI=I 2R=U 2RP=UI 热功率 P 热=I 2R=UI=U 2RP 热=I 2R五、电动机的功率和效率 1. 电动机模型如图，电动机由线圈电阻和其他元件组成。
2020_2021学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律1电路中的能量转化课件新人教版必修320
台灯
额定电压（V）
220
220
220
220
220
额定功率（W） 100～150 300～800 100～150
800～ 1 200
40～60
例1.A、B、C三个灯泡按如图所示的方式连接时,各自消耗的实际功率相
同，则RA:RB:RC为( D )
A.1:1:1 C.2:1:1
B.1:2:2 D.1:4:4
电功等于电热： UIt I 2Rt
电功率等于热功率：UI I 2 R
欧姆定律： I U R
可见：欧姆定律适用于纯电阻电路
2.非纯电阻电路：电能转化为内能和其他形式的能量； 如电路中含有电动机、电解槽等。
规律：
电功大于电热：
W Q UIt I 2Rt
电功率大于热功率： UI I 2 R
欧姆定律：
P热=
Q t
电路中的能量转化
纯电阻电路：电能转化为内能
I E 非纯电阻电路： UIt 2Rt 其他
1.（多选）关于电功，下列说法中正确的有 ( AC ) A.电功的实质是电场力所做的功 B.电功是电能转化为内能的量度 C.电场力做功是电能转化成其他形式能量的量度 D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等
I U R
UIt I 2Rt E
可见：欧姆定律不适用于非纯电阻电路
【规律归纳】
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中除了电阻元件还有把电能转化 电路中只有电阻元件
为内能和其他形式的能的元件
能量转化形式
电能只有一部分转化为内能，另一部分
电能全部转化为内能 转化为机械能、化学能等其他形式的能
UIt=I2Rt→U=IR
电流在一段电路中所做的功W等于这段电路中的电 流I、这段电路两端的电压U、通电时间t三者的乘 积。 4.单位：焦(J)、千瓦时(kW·h)。
12.1 电路中的能量转化(课件)-2020-2021学年新教材高中物理必修三(新人教版)
→电能转化为机械能和热能
电能转化为其它形式的能
电流做功
一.电功和电功率
电流做功的实质：恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能减小，其 它形式的能增加。
W=qU
q=It
W=UIt W=UIt
适用于任何用电器。
IU R
纯电阻电路
WU2 I2R R
提高认识：（1）电流做功的本质是静电力做功；（2）根据静电场的电势差的定义 式推出电流做功的表达式。
在这段时间内消耗的电能E分别为 （ BD）
A．U＝4V B．U=8V C．E＝16J D．E=32J
例2.A、B、C三个灯泡按如图所示的方式连接时,各自消耗的
实际功率相同，RA:RB:RC为( D )
A.1:1:1
B.1:2:2
A
B
C.2:1:1
D.1:4:4
C
例3.如图网络式电路，每个电阻均为R = 100Ω。求： (1) C、D间接入多大电阻，可使A、B 间的总电阻与“格子”数 目无关？ (2) 若该电路接上 220V的恒定电源，则电源输出功率为多少？
（2）公式表述： Q I 2Rt
3.实验探究： 4.适用条件：任何用电器。
热功率
1.定义:单位时间内的发热量.
2.公式: P=Q /t=I2R 热功率普适公式
热功率P等于通电导体中电流 I 的二次方与导体电阻R 的乘积．
3.单位：瓦(W) 千瓦(kW)．
例4.把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、
非纯电阻电路:
欧姆定律不适用：I＜U/R
UIt ＞
电功：W= UIt 电功率：P=UI
高中物理人教必修三第12章第1节 闭合电路的欧姆定律(二)闭合电路欧姆定律20202021学年
新教材 新高考
电路中的能量转化
新教材 新高考
三.路端电压与负载的关系
新教材 新高考
路端电压与负载的关系
由路端电压: U E Ir
I E Rr
【探究结论】 R增大，电流减小，路端电压增大 R减小，电流增大，路端电压减小
新教材 新高考
断路(R→∞ I=0)
两 短路(R=0)
种
AB A
特 殊 情
外电路
Rs
Er
内电路
新教材 新高考
2.闭合回路的电流方向
在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。
在内电路中，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流
方向由负极流向正极。
+
+
+
+
R
+
+
+ +
+
+
-
+ +
内电路与外电路中的总电流是相同的。
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问题探究：闭合电路中电势如何变化？
解: 得:
E I1R1 I1r E I2R2 I2r
E 3.0V
r 1
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例2.在U-I图象中，由图象做出的下列判断中，正确的是（ACD ）
A.被测电池的电动势为1.5V B.被测电池的内电阻为2.0Ω C.外电路短路时的电流约为3.0A D.从图象的A点变化到B点，外电路电阻变小
求：
①电源的最大输出功率； ②R1上消耗的最大功率； ③R2上消耗的最大功率。
R2 R1
Er
① 2.25W；② 2W；③ 1.5W。
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2024版新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律1.电路中的能量转化课件新人教版必修第三册
导学·掌握必备知识
共研·突破关键能力
精练·落实学科素养
导学·掌握必备知识
一、电功和电功率
1．电流做功与能量转化：电能转化为其他形式的能，是通过
电流
________做功来实现的．
2．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的________在做
静电力
功．
3．电功
(1) 定 义 ： 电 流 在 一 段 电 路 中 所 做 的 功 ， 等 于 这 段 电 路 两 端 的
U2
则由P＝ 可得RB＝RC，IA＝2IB＝2IC，则由P＝I2R可得RA∶RB∶RC＝1∶4∶4，
R
故选D.
[训练4] 小强坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动
机启动时，汽车的车灯会变暗．汽车的蓄电池、定值电阻、电流表、
车灯、电动机连接的简化电路如图甲所示．汽车蓄电池的电压为12.5
V且保持不变，车灯接通电动机未启动时，电流表示数为10 A；车灯
P
(4)电动机的效率：η＝ 机 ×100%.
P
总
【典例】
例3 三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10 W．现将
它们按如图所示方式连接，整个电路允许消耗的最大功率为(
)
A．30 W B．20 W
C．15 W D．10 W
答案：C
解析：由电路图可知，L1、L2串联后与L3并联，其中L3两端电压最大，它消耗
1．电路中的能量转化
核
心
素
养
定
位
物理观念
了解电流做功的实质，知道电功率的概念．
科学思维
学会分析电路中能量转化的问题，知道焦耳定
律和电功之间的关系．
科学探究
高中物理 第12章 电能 电能守恒定律 1 电路中的能量转化教案必修第三册高二第三册物理教案
1．电路中的能量转化[学习目标] 1.理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。
(重点)2.理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路。
(难点)3.理解电热和电热功率。
(重点)4.会从能量守恒的角度理解焦耳定律。
(难点)一、电功和电功率1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。
2．电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间三者的乘积。
(2)公式：W ＝UIt 。
(3)单位：国际单位是焦耳，符号是J 。
3．电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。
(2)公式：P ＝W t＝UI 。
(3)单位：国际单位是瓦特，符号是W 。
二、焦耳定律1．内容：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。
2．表达式：Q ＝I 2Rt 。
3．热功率三、电路中的能量转化1．电动机工作时的能量转化(1)能量关系：电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。
(2)功率关系：电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P 机与电动机损失的功率P损之和，即：P电＝P机＋P损，P电＝UI，P损＝I2R。
2．电池充电时的能量转化电池从电源获得的能量一部分转化为化学能，还有一部分转化为内能。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电功与能量的单位都是焦耳，电功就是电能。
(×)(2)电功与电能不同，电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。
(√)(3)电功率越大，表示电流做功越多。
(×)(4)焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，此式适用于任何电路。
(√)(5)三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝U2R没有任何区别，它们表达相同的意义，所示P即是电功率。
(×) 2．通过电阻R的电流为I时，在时间t内产生的热量为Q；若电阻为2R ，电流为I 2时，则在时间t 内产生的热量为( ) A ．4Q B ．2Q C ．Q 2 D ．Q 4C [由电热公式Q ＝I 2Rt 可得Q ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I 22·2Rt ＝12I 2Rt ＝Q 2，故选项C 正确。
新教材人教版高中物理必修第三册第十二章电能能量守恒定律 教案教学设计
第十二章电能能量守恒定律1.电路中的能量转化....................................................................................................... - 1 -2.闭合电路欧姆定律....................................................................................................... - 6 -3.实验：电池电动势和内阻的测量............................................................................. - 11 -4.能源与可持续发展..................................................................................................... - 20 -1.电路中的能量转化【教学目标】1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．2．理解焦耳定律的概念，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路．3．理解电功率和热功率．4．会从能量转化与守恒角度看电路中的能量转化．【重点难点】1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．(重点)2．理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路．(难点)3．理解电功率和热功率．(重点)4．会从能量转化与守恒角度看电路中的能量转化．(难点)【教学准备】教学课件，用电器（带有铭牌）【教学过程】一、导入新课初中我们学习了家庭电路有关的知识，了解了各种用电器在使用的过程中，是把电能转化为其他形式的能量。
这个过程是通过电流做功来实现的。
那么电流做功的实质又是什么呢？二、新课教学1.电功和电功率我们知道电流是电荷定向移动产生的，那电流在做功的时候，就是静电力在做功；导体中的恒定电场对自由电荷的静电力使自由电荷做定向移动，电势能减少，其他形式的能量增加。
新教材高中物理 第十二章 电能 能量守恒定律 第1节 电路中的能量转化课件 新人教版必修第三册
V 100 W”的灯泡 L2 及一只最大阻值为 500 Ω 的滑动变阻器
R，将它们接在 220 V 的电路中，在如图所示的几种接法中，最
合理的是
()
[解析] L1(110 V 40 W)和 L2(110 V 100 W)的额定电压 相同，由 P＝UR2可知 R1>R2，由串、并联电路电流、电压特点可 知 A、D 中 L1、L2 一定不会同时正常发光；虽然 B、C 都能使 L1、L2 同时正常发光，但 B 中 P 总＝2(P1＋P2)，C 中 P 总＝2P2， 故选 C。
解析：灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得 110 V 电压， 且干路电流 I＝I 灯＝16100WV，则电解槽消耗的功率 P＝P 灯＝60 W， C 对，A 错；电解槽的发热功率 P 热＝I2R＝1.3 W，B 错；整 个电路消耗的功率 P 总＝220 V×16100WV＝120 W，D 错误。 答案：C
电流做的功除转化为内 能外还要转化为其他形 式的能
元件举例
电阻、电炉丝、白 炽灯等
电动机、电解槽等
2.电功、电热、电功率、热功率的比较
物理量 比较项
电功
电热 电功率 热功率
电流通过
电流通过导 导体产生 描述了 描述了单位
体，静电力 的热，表示 单位时 时间内消耗
意义 做的功，表 消耗的电 间内消 的电能之中
(1)接上 220 V 的电压后，求排气扇转化为机械能的功率和 发热的功率；
(2)如果接上 220 V 的电压后，扇叶被卡住，不能转动，求 电动机消耗的功率和发热的功率。
[解析] (1)排气扇在 220 V 的电压下正常工作时的电流为： I＝UP＝23260 A≈0.16 A，
发热功率为： P 热＝I2R＝(0.16)2×40 W≈1 W。 转化为机械能的功率为： P 机＝P 电－P 热＝36 W－1 W＝35 W。 (2)扇叶被卡住不能转动后， 电动机成为纯电阻电路，电流
2020-2021学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律第1节电路中的能量转化课件新人教版必修
纯电阻电路和非纯电阻电路
1．在什么电路中电能全部转化为内能？ 【答案】在纯电阻电路中，导体发热，电能全部转化为内能．
2．设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I， 试以此为模型探究焦耳定律的表达式．
【 答 案 】 由 欧 姆 定 律 U ＝ IR ， 在 t 时 间 内 电 流 做 的 功 为 W ＝ IUt ＝ I2Rt．电路为纯电阻电路，W＝Q，即Q＝I2Rt，此式为焦耳定律的表达 式．
2．电功的单位有时用千瓦时，说明其物理含义，并计算1千瓦时等 于多少焦．
【答案】1千瓦时表示功率为1千瓦的用电器在1小时内所消耗的电 能．
1千瓦时＝1 000 W×3 600 s＝3.6×106 J．
探究总结 1．串联电路中功率关系 (1)各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻 成正比． (2)总功率P总＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn．
【答案】度是电功的单位．1度＝1 kW·h＝3.6×106 J．
把六个相同的小灯泡连接成如图甲、乙所示的电路，调节变 阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用P甲和P乙表 示，则下列结论中正确的是( )
A．P甲＝P乙 C．P乙＝3P甲
B．P甲＝3P乙 D．P乙>3P甲
【答案】B
【解析】设每个灯泡正常工作时的电流为I，则甲图中电路的总电 流为3I，P甲＝12 V×3I，乙图中电路的总电流为I，P乙＝12 V×I，故有 P甲＝3P乙，B正确．
A
B
C
D
【答案】C
【解析】若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为110 V，对A电 路，因为RA＜RB，所以UA＜UB，即UB＞110 V，B灯将被烧坏；对B电 路，UB＞U并，B灯将被烧坏；对C电路，RA可能等于B灯与变阻器并联 后的电阻，所以UA可能等于UB，等于110 V，两灯可能正常发光，且电 路消耗总功率为200 W；对D电路，变阻器电阻可能等于两灯并联后总 电阻，有UA＝UB＝U并＝110 V，两灯正常发光，且电路中消耗总功率为 280 W．综上可知，C正确．
高中物理 第12章 电能 能量守恒定律 第1节 电路中的能量转化教案必修第三册高二第三册物理教案
第1节 电路中的能量转化[观图助学]电吹风工作时，将电能转化为什么能？电风扇工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？ 1.电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 、电路中的电流I 和通电时间t 三者的乘积。
(2)公式：W ＝IUt(3)单位：焦耳，符号为J 。
常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106J 。
2.电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功。
(2)公式：P ＝Wt＝UI 。
(3)单位：瓦特，符号为W 。
(4)意义：表示电流做功的快慢。
[思考判断](1)电流做功的过程中，电能转化为其他形式的能。
(√)(2)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功。
(√)(3)电流通过用电器时，电流做的功越多，说明用电器的电功率越大。
(×)(4)电功率越大，电流做功一定越快。
(√)知识点二焦耳定律[观图助学]用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？1.焦耳定律(1)内容：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。
(2)表达式：Q＝I2Rt。
2.热功率(1)定义：单位时间内的发热量称为热功率。
(2)表达式：P＝I2R。
(3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量。
[思考判断](1)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。
(√)(2)根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全相同的。
(×)(3)Q＝I2Rt适用于任何电路求热量。
(√)知识点三电路中的能量转化[观图助学]标有“220 V40 W”的白炽灯泡和“220 V40 W”的电动机，把它们并联后接到220 V的照明电路中，二者都能正常工作，它们在相同的时间内产生的电热相同吗？1.两种电路(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。
新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律第1节电路中的能量转化学案新人教版必修
电路中的能量转化【进修目的】1．明白电功和电功率的观点 , 知道电流做功的本色。
2．明白电热和电热功率 , 存眷焦耳定律在出产、生涯中的应用。
3．从能量转化和守恒的角度明白电功和电热的差别。
【头脑脉络】课前预习反应课本梳理·落实新知知识点点 1 电功和电功率1．电能转化为其余情势的能 , 是经过__电流__做功来完成的。
2．电流做功的本色 : 导体中的__恒定电场__对自由电荷的静电力在做功。
3．静电力的功 : 电流在一段电路中所做的功等于电路两头的电压U、电路中的电流I、通电时候t三者的__乘积__。
即W＝__UIt__。
4．电功率(1)界说 : 电流在一段电路中所做的功与通电__时候__之比。
(2)界说式 : P＝Wt。
(3)电功率表达式 : P＝__UI__。
(4)单元 : 电功的单元是__焦耳__(J) , 电功率的单元是__瓦特__(W)。
知识点点 2 焦耳定律1．焦耳定律 : 电畅经过导体发生的热量跟电流的二次方成__正比__ , 跟导体的电阻及通电时候成__正比__。
即Q＝__I2Rt__。
2．热功率 : 电畅经过导体发烧的功率P热＝__I2R__。
知识点点 3 电路中的能量转化1．电念头事情时能量转化干系 : 电念头从电源得到的能量 , 一局部转化为机器能 , 另有一局部转化为__内能__。
2．功率干系 : P 电＝__P 机＋P 损__。
3．电池充电时能量转化干系 : 电能转化为__化学__能和内能。
预习自测『判一判』(1)电功与能量的单元都是焦耳 , 电功就是电能。
( × )(2)电功与电能差别 , 电流做功的历程就是电能向其余情势的能量转化的历程。
( √ )(3)电功率越大 , 表现电流做功越多。
( × )(4)焦耳定律的表达式为Q ＝I 2Rt , 此式合用于任何电路。
( √ )(5)三个公式P ＝UI 、P ＝I 2R 、P ＝U 2R没有任何差别 , 它们表达相似的意义 , 所示P 等于电功率。
新教材2025版高中物理第十二章电能能量守恒定律1
1.电路中的能量转化新课程标准核心素养目标1.理解电功、电功率及焦耳定律2．能用焦耳定律说明生产生活中的电热现象物理观念了解电流做功的实质，知道电功率的概念科学思维学会分析电路中能量转化的问题，知道焦耳定律和电功之间的关系科学探究通过电动机实例，探究电动机消耗的功率与输出功率及发热功率之间的关系科学看法与责任通过生活中用电常识，分析纯电阻元件和非纯电阻元件，利用焦耳定律解决生活中的问题必备学问·自主学习——突出基础性素养夯基一、电功和电功率1.电功(1)电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的________做功．电能转化为其他形式的能，是通过________来实现的．(2)电功的计算公式：W＝________．单位：________，符号为________．常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“________”，1 kW·h＝________ J．2．电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电________之比．(2)公式：P＝＝________．(3)单位：________，符号为________．(4)意义：表示电流做功的________．二、焦耳定律1．焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟________成正比，跟导体的________及通电________成正比．(2)表达式：Q＝________．2．热功率(1)定义：________内的发热量称为热功率．(2)公式：P热＝I2R.三、电路中的能量转化1．电动机消耗的功率P电＝________．2．电动机线圈电阻上的热功率P热＝________．3．电动机输出功率P机＝UI－________．[情境思索]现代生活中随处都可以见到各种用电器，如电灯、电风扇等．那么你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗？提示：通过电流做功来实现，即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功．【思索辨析】推断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程．( )(2)电功率越大，表示电流做功越多．( )(3)电功与能量的单位都是焦耳，电功就是电能．( )(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热．( )(5)电功W＝UIt只能用来计算纯电阻电路中电流所做的功．( )(6)焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，此式适用于任何电路．( )关键实力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一电功、电热与焦耳定律的理解探究总结1.电功和电功率W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路．2．电热和热功率Q＝I2Rt是电热的计算式，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率．3．电功和电热的关系(1)在纯电阻电路中：①电功和电热相等，W＝Q＝UIt＝t＝I2Rt；②电功率和热功率相等，P电＝P热＝UI＝I2R＝；③欧姆定律成立：由UIt＝I2Rt得：I＝.(2)在非纯电阻电路中：①电功大于电热，W＝Q＋W其他，电功只能用W＝UIt计算，电功率只能用P＝UI计算；②电热只能用Q＝I2Rt计算，热功率只能用P＝I2R计算；③欧姆定律不成立，由UIt>I2Rt得：U>IR.典例示范例 1 下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( )A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热肯定越多B．静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大C．电流通过电动机时的电功率和热功率相等D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路例 2 (多选)用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水须要t s，假如不考虑电热丝电阻受温度的影响，那么( )A．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水须要2t sB．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水须要4t sC．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水须要4t sD．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水须要16t s针对训练1如图为一种服务型机器人，其额定功率为48 W，额定工作电压为24 V，机器人的锂电池容量为20 A·h.则机器人( )A．额定工作电流为20 AB．充溢电后最长工作时间为2 hC．电池充溢电后总电量为7.2×104 CD．以额定电流工作时每分钟消耗能量为1 440 J探究点二纯电阻电路中功率的安排与计算探究总结1.在纯电阻电路中，由于W＝Q，I＝，所以有P＝UI＝I2R＝.2．串、并联电路中的功率关系串联电路并联电路功率安排＝＝总功率P＝P1＋P2＋…＋P n P＝P1＋P2＋…＋P n 3.(1)用电器正常工作时所消耗的电功率叫作额定功率．当实际电压达到额定电压时，实际功率等于额定功率．(2)为了用电器不被烧毁，实际功率不能大于额定功率．典例示范例 3 三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10 W．现将它们按如图所示方式连接时，整个电路允许消耗的最大功率为( )A．30 W B．20 WC．15 W D．10 W针对训练2A、B、C三个灯泡按如图所示的方式连接时，各自消耗的实际功率相同，则R A∶R B∶R C 为( )A．1∶1∶1 B．1∶2∶2C．2∶1∶1 D．1∶4∶4针对训练3有四盏灯，如图所示连接在电路中，L1和L2都标有“220 V100 W”字样，L3和L4都标有“220 V40 W”字样，电路接通后，最暗的是(假定灯丝电阻不随温度改变，实际消耗的功率越大，灯越亮)( )A．L1 B．L2C．L3 D．L4探究点三非纯电阻电路功率的分析与计算探究总结1.电动机的功率和效率(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P电＝UI.(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2R.(3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率P出＝P机．三者关系为：P电＝P热＋P机(4)电动机的效率：η＝×100%＝×100%＝×100%.2．串、并联电路的总功率(1)串联电路：P总＝U总I＝(U1＋U2＋U3＋…＋U n)I＝P1＋P2＋P3＋…＋P n(2)并联电路：P总＝UI总＝U(I1＋I2＋I3＋…＋I n)＝P1＋P2＋P3＋…＋P n从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电路消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功率之和．典例示范例 4 李锋打算参与玩具赛车竞赛，他想通过试验选择一只能量转换效率较高的电动机，试验时他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次试验的有关数据记录在表格中．请问：电动机的电压/V电动机工作状态通过电动机的电流/A0.2不转动0.42.0正常转动 1.0(1)这只电动机线圈的电阻为多少？(2)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？(3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能是多少？(4)该玩具电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少？电动机电路的分析方法(1)分清是纯电阻电路还是非纯电阻电路．电动机转动时是非纯电阻电路，电动机不转动时是纯电阻电路．(2)分清要求的是电功(或电功率)还是电热(或热功率)，比照公式的适用条件，合理选择公式．(3)电动机的输入功率即总功率P入＝IU，电动机的发热功率P热＝I2r，电动机的输出功率P出＝P入－P热．针对训练4 如图甲所示为一款儿童电动汽车，该款电动汽车的部分参数如图乙所示，则下列说法正确的是( )A．电源规格中的“4.5 A·h”，A·h是能量的单位B．电机的输出功率不大于24 WC．电机线圈的电阻为6 ΩD．行驶过程中电机突发故障，被卡住无法转动，此时通过电机的电流为2 A针对训练5 小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1 Ω)与规格为“4 V 4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：(1)通过电动机的电流；(2)电动机的输出功率P出；(3)电动机的效率．课堂检测·素养达标——突出创新性素养达标1．有人在调制电路时用一个“100 kΩW”的电阻和一个“300 kΩW”的电阻串联，作为400 kΩ的电阻运用，此时两串联电阻允许消耗的最大功率为( ) A． W B. W C． W D． W2．家电待机耗电问题经常被市民所忽视．据统计某市的常住人口有900多万，大约有300万户，以用电器平均每天待机20小时计，参考下表数据，估算该市每年家庭用电器待家庭常用电器电视机洗衣机空调电脑户均数量(台)112 1电器待机功耗(W/台)102310A.6×106度 B．6×108度C.6×1010度 D．6×1012度3．额定电压都是110 V，额定功率P A＝100 W，P B＝40 W的两盏电灯，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是( )4．一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为220 V的沟通电源上，均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法正确的是( )A.电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 ΩB.电饭煲的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC.1 min内，电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机消耗的电能为6.6×103 JD.电饭煲发热功率是洗衣机发热功率的10倍5．如图所示是规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，接上220 V电压后，排气扇的发热功率和输出功率各多大？假如工作过程中，由于某种缘由叶片被卡住，电机被烧坏，请说明电机被烧坏的缘由．1．电路中的能量转化必备学问·自主学习一、1．(1)静电力电流做功(2)UIt焦耳J 度 3.6×1062．(1)时间(2)UI(3)瓦特W (4)快慢二、1．(1)电流的二次方电阻时间(2)I2Rt2．(1)单位时间三、1．UI2．I2R3．I2R思索辨析答案：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√关键实力·合作探究探究点一【例1】【解析】对于一段电路，Q＝Pt，即Q与P、t都有关，所以P越大，Q不肯定越大，故A项错误；由电流的微观表达式I＝neSv，同一金属导体内电流不变，所以电子运动的速率不变，故B项错误；在电动机中，电流做的功＝焦耳热＋机械能，所以W>Q，即IU>I2R，故C项错误；Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，故D项正确．【答案】 D【例2】【解析】由公式Q＝t，煮沸一壶水所需的热量为Q＝t J．当电压变为原来的时，煮沸一壶水所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4t s，故A项错误，B项正确；当电压变为原来的时，时间要变为原来的16倍，即16t s，故C项错误，D项正确．【答案】BD针对训练1 解析：由P＝UI知额定电流I＝＝2 A，故A项错误；充溢电后，锂电池容量为20 A·h，最长工作时间t＝＝10 h，故B项错误；电池充溢电后总电量q＝It＝20×3600 C＝7.2×104 C，故C项正确；以额定电流工作时每分钟消耗能量W＝UIt＝2 880 J，故D项错误．答案：C探究点二【例3】【解析】由电路图可知，L1、L2串联后与L3并联，其中L3两端电压最大，它消耗的电功率为10 W时，因L1与L2串联，且电阻相等，则安排在L1与L2两灯上的电压都是灯L3两端电压的一半．所以P1＝P2＝＝＝＝ W＝2.5 W．则整个电路消耗的功率P＝P1＋P2＋P3＝(2.5＋2.5＋10) W＝15 W，故C项正确．【答案】 C针对训练2 解析：B、C两个灯泡并联，U B＝U C，B、C两个灯泡消耗的实际功率相同，则由P＝可得R B＝R C，I A＝2I B＝2I C，则由P＝I2R可得R A∶R B∶R C＝1∶4∶4，故选D.答案：D针对训练3 解析：设L1、L2、L3、L4实际消耗的功率分别为P1、P2、P3、P4.由公式P＝可知，L1和L2的电阻小于L3和L4的电阻．通过L1的电流大于通过L2的电流，由公式P＝I2R得到，P1>P2.L2和L3的电压相等，由公式P＝可知，P2>P3.通过L3的电流小于通过L4的电流，由公式P＝I2R得到，P4>P3.故P1>P2，P2>P3，P4>P3，所以L3最暗．答案：C探究点三【例4】【解析】(1)电动机不转动时，是纯电阻电路，依据欧姆定律得：r＝＝Ω＝0.5 Ω(2)当电动机正常工作时，P机＝UI－I2r＝(2×1－12×0.5) W＝1.5 W(3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能E＝UIt＝2×1×60 J＝120 J(4)电能转化为机械能的效率η＝×100%＝×100%＝75%.【答案】(1)0.5 Ω(2)1.5 W (3)120 J (4)75%针对训练4 解析：A错：A·h是电流与时间的乘积，是电量的单位．B对：电机的额定功率P＝UI＝12×2 W＝24 W，可知电机的输出功率不大于24 W．C错：电机为非纯电阻元件，不能由欧姆定律求出电机线圈的电阻值．D错：知道电机的额定电压，不知道电机的电阻值，所以若电机突发故障，被卡住无法转动，则不能求出通过电机的电流值．答案：B针对训练5 解析：(1)灯泡正常发光，则通过灯泡的电流I L＝＝ A＝1 A通过电阻R的电流I R＝＝ A＝1.6 A通过电动机的电流I＝I R－I L＝0.6 A.(2)电动机消耗的总功率P＝U L I＝4×0.6 W＝2.4 W电动机线圈内阻的热功率P热＝I2r＝(0.6)2×1 W＝0.36 W电动机的输出功率P出＝P－P热＝2.4 W－0.36 W＝2.04 W(3)电动机的效率：η＝×100%＝×100%＝85%.答案：(1)0.6 A (2)2.04 W (3)85%课堂检测·素养达标1．解析：由P＝I2R可知，允许流过两电阻的最大电流I1>I2，当300 kΩ的电阻达到额定值时，100 kΩ电阻消耗的功率为其功率的；则有最大功率P m＝(R1＋R2)＝ W＋ W ＝ W．故选B.答案：B2．解析：每户家庭用电器待机总功率为P＝10 W＋2 W＋2×3 W＋10 W＝28 W，每户家庭的用电器因待机一天消耗的电能为E0＝28×20×3 600 J＝2.016×106 J，则每年该市家庭用电器待机耗电总量为E＝300×104×365×E0，代入数据并转换为度，可得E≈6×108度．答案：B3．解析：对灯泡有P＝UI＝，可知R A<R B、对于A电路，由于R A<R B，所以U B>U A，且有U B>110 V，B灯被烧毁，故选项A错误．对于B电路，由于R B>R A，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于R B，所以U B>U并，B灯被烧毁，故选项B错误．对于C电路，B灯与变阻器并联，并联电阻可能等于R A，所以可能U A＝U B＝110 V，两灯可以正常发光；对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A，B的并联电阻，则U A＝U B＝110 V，两灯可以正常发光；比较C，D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(I A－I B)×110，而D电路中变阻器功率为(I A＋I B)×110，所以C电路消耗电功率最小，故选项C正确．答案：C4．解析：电饭煲电阻R＝＝44 Ω，电功率P＝UI＝1 100 W，每分钟消耗的电能ΔE＝UIt＝6.6×104 J；洗衣机电动机线圈电阻无法确定，也无法确定其发热功率，洗衣机电功率P′＝UI′＝110 W，每分钟消耗的电能ΔE′＝UI′t＝6.6×103J，故选项C正确，A、B、D错误．答案：C5．解析：由其规格“220 V36 W”可求得排气扇正常工作时的电流I.依据焦耳定律可得排气扇的热功率．P额＝UI①P热＝I2R②由①②式可得P热＝R，代入数据P热＝×40 W≈1 W则其输出功率P出＝P额－P热＝36 W－1 W＝35 W假如叶片被卡住，则电机不再向外输出功率．电机由非纯电阻电路转化为纯电阻电路，此时热功率P′热＝，代入数据可得P′热＝ W＝1 210 W，远远超过排气扇电机的承受实力，故电机被烧坏．答案：见解析。
2020_2021学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律1电路中的能量转化
电路中的能量转化新课程标准学业质量目标1.理解电功、电功率及焦耳定律。
2.能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。
合格性考试1.对电功、电功率的概念有初步的了解;能够用焦耳定律解释一些自然现象,并将其应用在生活中。
2.会区分纯电阻电路和非纯电阻电路,并在生活中找到相应的例子。
3.了解科学技术与社会环境的关系,具有节约能源的意识,培养自觉保护环境的行为习惯。
选择性考试1.深入理解电功和电功率的概念;知道焦耳定律的物理意义;了解纯电阻电路和非纯电阻电路中的能量转化;从能量转化和能量守恒的角度理解电功和电热的区别。
2.能从能量转化角度推导焦耳定律;关注焦耳定律在生产、生活中的应用。
必备知识·自主学习一、电功和电功率现代生活中随处都可以见到各种用电器,如电灯、电风扇等。
那么你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗?提示:通过电流做功来实现,即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。
1.电功:(1)实质:导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。
(2)公式:W=UIt。
(3)国际单位:焦,符号为J。
(4)意义:电功是电能转化为其他形式的能的量度,即电功是多少就有多少电能转化为其他形式的能。
2.电功率:(1)含义:单位时间内电流所做的功。
(2)公式:P==UI。
(3)单位:瓦,符号:W。
(4)物理意义:表示电流做功的快慢。
(5)决定用电器电功率大小的因素有③④。
①电功;②通电时间;③电压;④电流;⑤电阻。
二、焦耳定律和热功率不同型号的白炽灯泡串联在电路中,它们的发光亮度会有明显差异,影响这个差异的主要参数是什么?该参数是如何影响灯泡亮度的?提示:电阻。
串联电路中电流相同,所以电阻越大灯泡越亮。
1.焦耳定律:(1)内容: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。
(2)表达式:Q=I2Rt。
2.热功率:(1)定义:单位时间内的发热量称为热功率。
(2)表达式:P=I2R。
2020-2021学年新教材高中物理 第十二章 电能 能量守恒定律 1 电路中的能量转化课时练习
电路中的能量转化(15分钟·30分)一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)1.关于三个公式P=UI、P=I2R、P=的适用范围,以下说法正确的是(A.第一个公式普遍适用于求电功率,后两式普遍适用于求电热功率B.在纯电阻电路中,三个公式既可适用于求电功率,又可适用于求电热功率C.在非纯电阻电路中,第一个公式可适用于求电功率,第二个和第三个公式可用于求电热功率D.由U=IR可知,三个公式没有任何区别,它们表达相同的意义【解析】选B。
首先,U=IR只适用于纯电阻电路,因此三个公式在纯电阻电路中没有区别,但在非纯电阻电路中它们互不相同,故A项错误,B项正确;在非纯电阻电路中,P=UI仅表示电功率,而P=I2R仅表示电热功率,P=无意义,故C、D项错误。
2.电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个电灯串联使用,电灯还和一只开关并联,然后再接到220 V的电源上(如图所示)。
下列说法中正确的是( )A.开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B.开关接通时,电灯熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小C.开关断开时,电灯发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热功率较小D.开关断开时,电灯发光,可供在焊接时照明使用,消耗总功率不变【解析】选A。
开关接通将灯短路,电灯熄灭,电路中总阻值减小,由P=知,电路的总电功率增大,故A项正确,B项错误;开关断开时,电灯发光,电路中总阻值较大,由P=知,电路的总电功率较小,电烙铁发热功率较小,故C、D项错误。
3.一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的电源上(其内电阻可忽略不计),均正常工作。
用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A,通过洗衣机电动机的电流是0.50 A,则下列说法中正确的是( )A.电饭煲的电阻为44 Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为440 ΩB.电饭煲消耗的电功率为1 555 W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC.1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J,洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍【解析】选C。
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第1节电路中的能量转化合格考训练25分钟·满分60分一、选择题(本题共7小题，每题6分，共42分)1．(2019·某某省某某一中高二上学期期末)关于电功W和电热Q的说法，正确的是( B ) A．在任何电路里都有W＝UIt，Q＝I2Rt，且W＝QB．在任何电路里都有W＝UIt，Q＝I2Rt，且W不一定等于QC．W＝UIt，Q＝I2Rt均只在纯电阻电路中才成立D．W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立解析：非纯电阻电路中，W＝UIt用来求电功；Q＝I2Rt用来求电热，但W＞Q；只有在纯电阻电路，根据能量守恒，电功和电热数值上相等，电功可用公式W＝UIt计算，也可用公式W＝I2Rt计算，故A错误；B正确；W＝UIt可用于任何电路求总电功；而Q＝I2Rt可以适用任何电路求热功，故CD均错误。
2．室内有几种用电器：1.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、250 W 的电视机和2 kW的空调器。
如果进线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况下不可能同时使用的是( C )A．电饭煲和电冰箱B．取暖器和空调器C．电饭煲和空调器D．电冰箱、电视机和空调器解析：电路中允许的最大功率为P m＝UI＝2 860 W。
用电器的功率之和大于P m时，用电器就不可能同时使用，故选C。
3．在高速公路隧道内两侧的电灯泡不易更换，为了延长电灯泡的使用寿命，一个接口处通常安装两个完全相同的灯泡，下列说法正确的是( A )A．两个灯泡串联B．两个灯泡并联C．每个灯泡实际消耗的功率是其额定功率的四分之一D．每个灯泡实际消耗的功率小于其额定功率的四分之一解析：两个灯泡串联，每个灯泡承受的电压为U ＝2202V ＝110 V ，低于额定电压，灯泡不易损坏，故A 正确；两个灯泡并联，每个灯泡承受的电压为U ＝220 V ，仍等于灯泡的额定电压，灯泡正常工作，不能延长电灯泡的使用寿命，故B 错误；由P ＝U 2R ，两个灯泡串联时，U 变为原来的12，由于灯丝较正常发光时温度偏低，故灯丝电阻较正常发光时小，所以每个灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一，故C 、D 错误。
4．如图所示，R 1＝2 Ω，R 2＝10 Ω，R 3＝10 Ω，A 、B 两端接在电压恒定的电源上，则( B )A ．S 断开时，R 1与R 2的功率之比为5∶1B ．S 闭合时通过R 1与R 2的电流之比为2∶1C ．S 断开与闭合两种情况下，电阻R 1两端的电压之比为2∶1D ．S 断开与闭合两种情况下，电阻R 2的功率之比为7∶12解析：由P ＝I 2R ，I 相等，R 1与R 2的功率之比等于电阻之比1∶5，故A 错误；S 闭合I 2＝I 3，则I 1＝2I 2，故B 正确；S 断开时，U 1∶U 2＝R 1∶R 2＝1∶5，则U 1＝16U AB ，S 闭合时，U 1′∶U 2′＝R 1∶12R 2＝2∶5，则U 1′＝27U AB ，故C 错误；U 2＝56U AB ，U 2′＝57U AB ，由P 2＝U 22R 2，P 2∶P 2′＝49∶36，故D 错误；故选B 。
5. (2019·某某乌兰察布市四子王旗一中高二上学期期中)锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。
现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U ，输出电流为I ，手机电池的内阻为r ，下列说法不正确的是( B )A ．电能转化为化学能的功率为UI －I 2rB ．充电器输出的电功率为UI ＋I 2rC ．电池产生的热功率为I 2rD ．充电器的充电效率为U －IrU ×100%解析：由P ＝UI 可知充电器输出的电功率为P 出＝UI ，根据热功率公式可得电池产生的热功率为P 热＝I 2r ，电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律有电能转化为化学能的功率为：P 化＝UI －I 2r ，故A 、C 正确，B 错误；充电器的充电效率为η＝P 化P 出×100%＝U －Ir U ×100%，故D 正确。
6．(2019·某某正定中学高二上学期段考)一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V 的交流电源上(电源内阻忽略不计)，均正常工作。
用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A ，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A ，则下列说法中正确的是( C )A ．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 ΩB ．电饭煲消耗的电功率为1 555 W ，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC ．1 min 内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J ，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 JD ．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍解析：由于电饭煲是纯电阻用电器，所以R 1＝UI 1＝44 Ω，P 1＝UI 1＝1 100 W ，其在1 min 内消耗的电能W 1＝UI 1t ＝6.6×104 J ，洗衣机为非纯电阻用电器，所以R 2≠U I 2＝440 Ω，P 2＝UI 2＝110 W ，其在1 min 内消耗的电能W 2＝UI 2t ＝6.6×103 J ，其热功率P 热≠P 2，而P 1＝10P 2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍，只有选项C 正确。
7．(多选)(2019·某某省某某一中高二检测)在如图所示的电路中，输入电压U 恒为8 V ，灯泡L 标有“3 V,6 W ”字样，电动机线圈的电阻R M ＝1 Ω。
若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是( AC )A ．电动机的输入电压是5 VB ．电动机的效率是80%C ．流过电动机的电流是2 AD ．整个电路消耗的电功率是10 W解析：电路电流I ＝P L U L ＝63 A ＝2 A ，整个电路消耗的电功率P ＝IU ＝16 W ，电动机的输入电压U M ＝U －U L ＝5 V ，电动机的效率η＝IU M －I 2R MIU M ×100%＝60%，综上所述可知选项AC 正确。
二、非选择题8．(8分)如图所示的电路中，电阻R 1＝1 Ω，R 2＝2 Ω，R 3＝3 Ω，在A 、B 间接电源，S 1、S 2都打开，此时电阻R 1、R 2、R 3消耗的功率之比P 1∶P 2∶P 3＝__1∶2∶3__；当S 1、S 2都闭合时，电阻R 1、R 2、R 3消耗的功率之比P 1′∶P 2′∶P 3′＝__6∶3∶2__。
解析：当两个开关均打开时，三个电阻串联，电流相等，则由P ＝I 2R 可知，功率之比等于电阻之比；故P 1∶P 2∶P 3＝1∶2∶3；当开关均闭合时，三个电阻并联，电阻两端的电压相等，则由P ＝U 2R 可知，功率之比与电阻成反比；故P 1′∶P 2′∶P 3′＝6∶3∶2。
9.(10分) (2019·某某省某某市高二上学期三校联考)当李老师最后离开计算机房要去关闭总电闸时，发现电能表(如图所示)的转盘仍在缓慢地转动。
他用手表粗略地估测了一下，1 min 转盘转动了5转。
经检查发现，原来机房内还有20台电脑显示器处于待机状态。
(1)读出该房间总共已经用了多少电？(2)请你算算1台电脑显示器的待机功率约为多大？并就此问题联系实际谈谈在日常生活中如何节约用电？解析：(1)1 325.6 kW·h。
(2)1分钟转5转，用电W＝53 000kW·h＝53W·h每台显示器的待机功率P＝W20t＝53×3 60020×60W＝5 W要及时关闭待机状态的用电器。
等级考训练15分钟·满分40分一、选择题(本题共2小题，每题8分，共16分)1.如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成，当闭合开关S1、S2后，电动机正常工作，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出，断开开关S1，电吹风吹冷风。
已知电吹风的额定电压为220 V，吹热风时的功率为1 000 W，吹冷风时的功率为120 W，关于该电吹风，下列说法正确的是( C )A．当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为1 000 JB ．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒消耗的电能为120 JC ．电热丝的电阻为55 ΩD ．电动机线圈的电阻为1 2103Ω 解析：吹热风时，电热丝和电动机并联，即电路消耗的电功率等于电热丝消耗的电功率与电动机消耗的电功率之和，故1 000 W ＝120 W ＋P 热，则电热丝的功率为P 热＝880 W ，根据公式W ＝Pt ，可得当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880 J ，根据公式P ＝U 2R可得电热丝的电阻为R ＝U 2P 热＝55 Ω，选项A 错误，C 正确；当吹冷风时，只有电动机工作，电热丝不工作，电热丝消耗的电能为0，选项B 错误；因为电动机是非纯电阻，所以不能根据R ＝U 2P 求解线圈电阻，选项D 错误。
2．某实物投影机有10个相同的强光灯L 1～L 10(24 V/200 W)和10个相同的指示灯X 1～X 10(220 V/2 W)，将其连接在220 V 交流电源上，电路如图。
若工作一段时间后L 2灯丝烧断，则( C )A ．X 1的功率减小，L 1的功率增大B ．X 1的功率增大，L 1的功率增大C ．X 2的功率增大，其他指示灯的功率减小D ．X 2的功率减小，其他指示灯的功率增大解析：L 2和X 2并联，灯丝烧断。
X 2两端电压增大，由P ＝U 2R 知，指示灯X 2实际功率变大；在串联电路中总电压等于分电压之和，X 2两端电压增大，所以其他灯组两端电压减小，由P ＝U 2R 知：其他指示灯的实际功率减小。
故选C 。
二、非选择题3．(11分)如图所示为“风光互补路灯”系统，它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆备时同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。
为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止，放电余留20%左右即停止电能输出。
下表为某型号风光互补路灯系统配置方案：风力发电机太阳能电池组件最小启动风速 1.0 m/s 太阳能电池36 W最小充电风速 2.0 m/s 太阳能转化效率15%最大限制风速12.0 m/s 蓄电池500 Ah－12 V最大输出功率400 W 大功率LED路灯80 W－12 V电量由20%充至90%所需时间为__84__h；如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240 W/m2，要想使太阳能电池的最大输出功率达到36 W，太阳能电池板的面积至少要__1__ m2。