科学竞赛辅导---电学中能量守恒
科学竞赛辅导---电学中能量守恒
科学竞赛辅导---电学中能量守恒例题：1、小华组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图（a ）所示的电路中，已知电源电压U=3V ，并保持不变，线圈电阻R=1．5Ω，接通电路后，电动机正常转动，电流表读数I=0．8A ，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图（b ）所示，摩擦不计，求：（1）电动机正常转动1min 消耗的电能W 和线圈产生的热量Q ．（2）电动机输出的机械功率P ． （3）电动机能量转换效率η．2、高压输电线路长约600Km,每根高压输电线的电阻为160Ω,若用100kv 电压输电,输送的功率为1000kw,则每小时每根输电线损失的电能是( )A ．1000kwhB ．16kwhC ．62500kwhD ． 984kwh学以致用1、中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重．其中客观原因是电网陈旧老化，近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格，可采取的措施有（ ）A ．提高输送功率B ．应用超导材料做输电线C ．提高高压输电的电压D ．减小输电导线的横截面积2、小明仔细观察家中的电视机、电风扇、白炽灯和节能灯四种电器，发现它们上面都标有" 220V 40W "的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是( )A.电视机B.电风扇C.白炽灯D.节能灯3、小华准备参加玩具赛车比赛，他运用图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机．设电池的电压恒定不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后读出电流表的读数为2A ；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.6A ．则该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为（ ）A ．91%B ．70%C ．30%D ．9%4、某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量为50kg ，电源电压为1l0V ，不计电源电阻及各处摩擦。
第三章《能量的转化和守恒》电学
2011年九年级（上）科学第三章《能量的转化和守恒》电学班级提高班姓名1.电学公式：I=U/RP=UI=U2/R =I2R(后面两条为纯电阻成立)W=UIt=(U2/R)* t=I2Rt (后面两条为纯电阻成立)2.串联电路特点： I总=I1=I2 R总=R1+R2 U总=U1+U23.并联电路特点： I总=I1+I2 R总=R1R2/R1+R2 U总=U1=U24.无论并联还是串联，电路消耗总功率等于各用电器消耗的电功率之和。
即P=P l+P25.在串联电路除电流之外，其余的量都与电阻成正比。
在并联电路除电压之外，其余的量都与电阻成正比。
基础训练：1．把Ｒ１和Ｒ２串联后接到电压为12伏的电路中，通过Ｒ１的电流为0.2安，加在Ｒ２两端的电压是4伏．试求：（1）Ｒ１和Ｒ２的电阻各是多少?（2）如果把Ｒ１和Ｒ２并联后接入同一电路（电源电压不变），通过干路的电流是多少?2．如图132所示电源电压不变，闭合开关后，用电器Ｒ１、Ｒ２均正常工作．已知Ｒ１的额定功率为1.5瓦，电流表Ａ１的示数为0.5安，电流表Ａ２的示数为1.5安．根据以上所给的条件，你最多可以求出几个与该电路有关的物理量?并逐一列式计算出这些物理量．3．如图134中，电源电压为10伏，灯Ｌ１、Ｌ２上分别标有“12Ｖ36Ｗ”、“12Ｖ24Ｗ”字样．求：1）当开关Ｓ１、Ｓ２均闭合时，电流表、电压表的示数分别为多少?2）当开关Ｓ１断开时，电流表、电压表的示数又是多少?4．如图137所示，有两个阻值分别为20欧、30欧的电阻串联在电路中．请你任意补充一个条件，提出问题，然后解答．（至少选择两种做法，但要求每次补充不同类型的条件，提出不同的问题）5．如图138所示，Ｒ１和Ｒ２为两个定值电阻，Ｒ２是Ｒ１的ｎ倍，小灯泡Ｌ上标有“6V3Ｗ”的字样，Ｓ为单刀双掷开关．当Ｓ与点ａ接通时，小灯泡正常发光；当Ｓ与点ｂ接通时，小灯泡消耗的功率为额定功率的四分之一．1）若ｎ为小于5的正整数，试通过计算说明ｎ的可能值． 2）试求ｎ取以上可能值时，Ｒ１和Ｒ２相应的阻值．中考链接1.（09浙台）30. 在“测定额定电压为2.5伏小灯泡功率”的实验中。
九年级科学竞赛辅导专题 动能和势能
九年级科学竞赛辅导专题动能和势能一、选择题1．撑杆跳高运动员由起到越过横杆的频闪照片，此过程中有关能量的说法，正确的是（忽略空气阻力）（ A ）（原创）A．撑杆的弹性势能先增大后减小B．人的机械能守恒C．撑杆的弹性势能先减小后增大D．人的机械能先增大后减小2．如图所示，一根不可伸长的细绳一端固定在O点，另一端系一小球，O点的正下方固定有一根钉子P。
位置1在O点的正下方，位置3与A点等高，位置5是A与l之间的某点，位置2是l与3之间的某点，位置4是高于3的某点。
不考虑空气阻力，小球从A点静止释放（ D ）A．第一次过位置l后最高能到达位置2B．第一次过位置l后最高能到达位置4C．第二次过位置1后最高能到达位置5D．第二次过位置l后最高能到达位置A3．如图所示为乒乓球在水平地面上弹跳时产生的轨迹的一部分，该图表明( A )A．在图中乒乓球的弹跳方向为自右向左B．乒乓球弹跳时机械能守恒C．乒乓球某次弹起过程中，弹起瞬间的动能大于此过程最高点时的重力势能D．乒乓球运动过程中重力势能一直减小4. 某块砖在一对平衡力的作用下运动，则该块砖：（）A. 机械能一定不变，动能一定不变B. 机械能可能改变，动能一定不变C. 机械能可能改变，动能可能改变D. 机械能一定不变，动能可能改变5.如图，为探究能量转化，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐、两端分别固定在罐盖和罐底上。
实验装置做好后让它从不太陡的斜面上滚下，发现橡皮筋被铁块卷紧了，接着铁罐居然能从斜面底部自动滚上去!以下有关能量转化的判断，正确的是 ( D )A．铁罐在斜面上从最高处滚到最低处，主要是重力势能转化为动能B．铁罐在斜面上从最高处滚到最低处，主要是弹性势能转化为动能C．铁罐在斜面上从最低处滚到最高处，主要是动能转化为重力势能D．铁罐在斜面上从最低处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能6．如图所示，在空可乐瓶内滴一滴酒精，用装有气门芯的橡皮塞塞紧瓶口，再用打气筒通过气门芯向瓶内打气。
电路中的能量守恒定律
电路中的能量守恒定律电路中的能量守恒定律是指在闭合电路中，能量的输入等于输出。
这个原理是基于能量守恒定律的基本原理，即能量无法被创造或者消失，只能转化为其他形式。
在电路中，能量通常以电流的形式传输。
根据欧姆定律，电流的大小取决于电压和电阻的关系。
当电流通过电阻时，会产生热量，这就是能量转化为热能的过程。
因此，保持电路中能量守恒，需要考虑电压和电流的关系以及电阻的作用。
电路中的能量转化可以通过以下几个方面进行观察和分析：1. 电能转化为热能：当电流通过电阻时，由于电阻的存在，电能会转化为热能。
这是因为电阻会阻碍电流通过，电子在通过电阻时会与电阻内的原子或分子发生碰撞，从而产生热能。
这个过程符合能量守恒定律，即能量的输入等于输出。
2. 电能转化为光能：在某些电路中，例如发光二极管（LED）或者荧光灯，电能可以转化为光能。
当电流通过LED的半导体材料时，会产生电子和空穴的复合，释放出能量并发光。
同样地，这个转化过程也符合能量守恒定律。
3. 电能转化为机械能：在某些电路中，例如电动机或者扬声器，电能可以转化为机械能。
当电流通过电动机的线圈时，会产生一个磁场，磁场和永磁体之间的相互作用会导致线圈产生一个力。
这个力会使得电动机转动，从而将电能转化为机械能。
通过以上的分析，我们可以看到在电路中，能量的转化涉及到电力、磁场、热能和光能等多个方面。
而无论是电能转化为热能、光能还是机械能，都符合能量守恒定律，能量的输入等于输出。
这是因为电路中的能量转化是基于电荷的移动和电场的相互作用，而这些过程都遵循能量守恒定律。
总结起来，电路中的能量守恒定律是电路分析的基本原理之一。
在理解电路运行过程和性能特点时，需要考虑能量转化的过程，并根据能量守恒定律进行分析。
只有在能量的输入与输出平衡的情况下，电路才能正常运行。
因此，电路设计和电路安装都需要遵循能量守恒定律，以保证电路的有效运行和安全性。
通过对电路中的能量守恒定律的研究，我们可以更好地理解电路中的能量转化过程，同时也能够提高电路的效率和优化电路的设计。
高中物理奥林匹克竞赛——5.1 电荷的量子化-电荷守恒定律(共27张PPT)
q1 er
r
q2
4
F
1 4πε0q1q2 r2来自er大小： F
1 4πε0
q1q2 r2
方向： q1和 q2同号相斥，异号相吸.
q1 er
r
q2
5
一 静电场
电荷
电场
电荷
场 实物
物质
静电场: 静止电荷周围存在的电场
6
二 电场强度
1 试验电荷 点电荷 电荷足够小
2 电场强度
E
F
q0
Q
场源电荷
试验电荷
er
E dE
1 er dq
4πε0 r 2
电荷体密度 dq ρdV
E
V
1 4πε0
ρer r2
dV
dq
+
r
dE P
11
电荷连续分布的电场
dE
1 4πε0
dq r2
er
E dE
1 er dq
4πε0 r 2
电荷面密度 dq σdS
E
S
1 4πε0
σer r2
dS
E E y r0
E E
1 4πε0 1
4πε0
)2 p rp3 y3
17
电场强度的计算
例8-6. 求一均匀带电直线在P点的电场。y
解：建立直角坐标系
dE
取线元 d x 带电 dq dx
P
x
dE 1 dx
4 0 r 2 将 dE 投影到坐标轴上
dEx
1
40
dx
r2
cos
Ex
1
（1）轴线延长线上一点的电场强度
E
1 4πε0
电路中的能量转化与守恒-PPT课件
三、闭合电路中的能量转化与守恒 [要点提炼] 1.电路中的能量关系为：IE＝UI＋I2r.
其中 IE 为电源的总功率，UI 为电源的输出功率，I2r 为内阻上消耗 的热功率.
2.若外电路是纯电阻电路，电路中的能量关系可写成 IE＝I2R＋I2r.
3.电源的效率 η＝UEII×100%＝UE×100%.
当电流最大时功率最大，此时应
有电路中电阻最小，即当 R＝0 时
R0 上消耗的功率最大：
Pm′
＝
E2 R0＋r2
R0
＝
32 1.5＋0.52
×1.5 W＝287 W.
1．(功率 P＝UI，P＝I2R，P＝UR2的区别)关于三个公式 P＝UI，P＝I2R，P＝UR2的
适用范围，以下说法正确的是
( BC )
4.(闭合电路的功率和效率)电源的效率η 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的 总功率之比，如图所示，直线A为电源a 的路端电压与电流的关系图线，直线B 为电源b的路端电压与电流的关系图线． 直线C为电阻R两端的电压与电流的关系 图线，将这个电阻R分别接到a、b两电
源上，那么 ( C )
A．R接到电源a上，电源的效率较低 B．R接到电源b上，电源的输出功率较大 C．R接到电源a上，电源的输出功率较大， 电源效率较高
例2
二、非纯电阻电路的计算 例 2 一台电风扇，内阻为 20 Ω，
接上 220 V 电压后，消耗的功率 为 66 W.求： (1)电风扇正常工作时通过风扇电 动机的电流强度； (2)电风扇正常工作时转化为机械 能的功率和内能的功率以及电动 机的效率； (3)若接上电源后，扇叶被卡住， 不能转动，则此时通过电动机的 电流是多大？电动机消耗的电功 率和发热功率各是多大？
4.4电路中的能量转化与守恒
(6) Pr ' =I 2r ' 20W
(7) Pr =I 2r 10W
(8)P总 EI 22310W 2230W
三、电源输出功率的讨论
1、输出功率讨论
2 EI I r P 出 =UI
P总 P r
若外电路是纯电阻，则有：
2 E E 2 2 ) R ( R r )2 P 出=UI =I R ( P出与R的关系如图所示。 Rr 4r 2 R E 由此可得 (1)当R=r ,电源的输出功率最大为Pm 4r
Pm 4r 4 4 W= 2.25W
(2)当 R2 0时通过R1的电流最大，R1消耗的功率最大
(3)可变电阻R2，当 R2 (R1 r ) 6时
E 2 6 2 P1m ( ) R1 ( ) 2W 2.0W R1 r 2+4
E2 62 功率最大 P2m W= 1.5W 4( R1 r ) 46
例7 直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I 变化的图线,抛物线OBC为同一 P/W C 直流电源内部热功率Pr随电流 9 A I 变化的图线,若A、B对应的 B 横坐标为2A,那么线段AB表示 的功率为 2 W, I=2A O 2 3 I/A 1 0.5 对应的外电阻是 Ω. 2 代入 P I 由图像可得：I短 =3A Prm 9W rm 短r得： r 1；
由 P源m EI短 得：E 3V
I 2 A 时输出功率：P PAB EI I 2r 2W P R 2 0.5 I
四、含非纯电阻电路 8．一直流电源给蓄电池充电如图所示，若蓄电池内 阻r，电压表读数U，电流表的读数为I，则输入蓄电 池的电功率为 UI ，蓄电池的发热功率为 I2r ，电能 2r ,UI-I 转化为化学能的功率为 ．
4.4 电路中的能量转化与守恒
二、电功与电热
在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能
转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做
加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的
动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完全转化为
内能．
探究：电流通过电热器产生的热量跟哪些
因素有关？ ①电阻R 猜想 ②电流I ③通电时间t 实验方法
5.在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电 路．当调节滑动变阻器R并控制电动机使之停止转动时，
电流表和电压表的示数分别为 0.50 A 和2.0 V．重新调
节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示 数分别为2.0 A和24.0 V．则这台电动机正常运转时的输 出功率为（ A ） A．32 W B．44 W
实际电压下工作的功率是实际功率．
用电器只有在额定电压下工作时实际功率才等于额定功率
几种常见家用电器的额定功率 用电器 额定电压 （V ） 额定功率 （W ） 29寸彩电 220 120～150 电熨斗 220 300～800 电冰箱 220 100～150 微波炉 220 台灯 220
800～1200 25～60
联系。
集腋成裘，聚沙成塔。几秒钟虽然不长，却 能构成永恒长河中的伟大时代。
功率和发热功率是多少？
解析：（1）因为P入=IU 所以I=
P 66 = U 220
A=0.3 A
（2）电风扇正常工作时转化为内能的功率
P内=I2R=0.32×20 W=1.8 W
电风扇正常工作时转化为机械能的功率 P机=P入-P内=66 W-1.8 W=64.2 W 电风扇正常工作时的效率 η= 64.2×100%≈97.3%
I
【点评】电动机是非纯电阻用电器，但当电动机不转动时，
电路中的能量转化与守恒资料重点
(6)
P r
'
=I
2
r
'
20W
(7)
P r
=I
2r
10W
(8)P总 EI 22310W 2230W
三、电源输出功率的讨论
1、输出功率讨论
P出=UI EI I 2r
P总 P r
若外电路是纯电阻，则有：
P 出=UI =I 2R
( E )2 R Rr
E2 (R r)2
4r
P出与R的关系如图所示。
解：(1)UR IR 10 22V 220V (2)U端 （I R+r ') 10(22 0.2)V 222V
(3)E （I R+r ' r) 10(22 0.2 0.1)V 223V
(4)P出=U端I 22210W 2220W (5)PR =URI 22010W 2200W
得
EI U外I U内I
1）电源提供的功率（电源总功率） P总 EI 2）电源的输出功率（外电路得到的功率） P外 U外I
3）电源内阻上的热功率 P内 U内I I 2 r 闭合电路中的能量转化 P源 P外 P内
电源提供电能 =外电路消耗的电能 +内电路消耗的电能
2、电源的工作效率：
应标为 10Ω00．
5.如图所示的电路为欧姆表原理图，电池的
电动势E＝1.5 V，G为电流表，满偏电流为
200 μA.当调好零后，在两表笔间接一被测
电阻Rx时，电流表G的指针示数为50 μA，
那么Rx的值是
( B).
A．7.5 kΩ
B．22.5 kΩ
C．15 kΩ
D．30 kΩ
6、如图所示的欧姆表刻度盘中，未使
高一秋季物理竞赛班第11讲_能量转化与守恒定律_教师版
第11讲 能量转化与守恒定律本讲提示：1.清晰准确的了解各种能量的定义与判定2.熟练掌握各种能量变化与功的关系3.通过训练提升用多个力学观点联立思考一个物理过程的思维能力。
本讲知识教学内容量大，所以例题适当减少，综合运用的问题下一讲继续。
知识点睛 一．势能运动的物体具备一种做功的本领，我们上讲定义其为动能。
那么是否静止的物体也可以具有做功的本领呢？回答显然是肯定的，比如被举高的重物，形变后的弹簧等。
为了研究这些现象，我们有必要拓展能量的定义。
我们把一个物理过程中，做功数值与路径无关的力叫保守力。
若两质点间存在着相互作用的保守力作用，当两质点相对位置发生改变时，不管途径如何，只要相对位置的初态、终态确定，则保守力做功是确定的。
存在于保守力相互作用质点之间的，由其相对位置所决定的能量称为质点的势能。
规定保守力所做功等于势能变化的负值，即： P E W ∆-=保守。
说明：势即位也，势能这个定义，顾名思义显然就是与物体间位置有关的能量，所以要引入保守力的概念。
计算势能时，还要注意以下几点： （1）势能的相对性。
通常选定某一状态为系统势能的零值状态，则任何状态至零势能状态保守力所做功大小等于该状态下系统的势能值。
原则上零势能状态可以任意选取，因而势能具有相对性。
（2）势能是属于保守力相互作用系统的，而不是某个质点独有的。
（3）只有保守力才有相应的势能，而非保守力没有与之相应的势能。
二．常见的几种势能 （1）重力势能在地球表面附近小范围内，mg 重力可视为恒力，取地面为零势能面，则h 高处重物m 的重力势能为mghE p =（2）弹簧的弹性势能取弹簧处于原长时为弹性势能零点，当弹簧伸长（压缩）x 时，弹力F=-kx ，弹力做的功为221kx W -=由前面保守力所做功与势能变化关系可知)0(--=∆-=P P E E W所以： 221kx E =弹 （3）引力势能质点间的引力势能为 rGMmE P -=（选取无穷远为零势能面）关于万有引力的规律我们将在以后的讲义中具体讲解，这里列出这个公式是提醒同学们：重力势能公式是引力势能在近地附近的近似，如果一个物体被举高10m ，那么重力势能可以用mgh 近似计算，如果物体被举高1000km ，那么重力势能公式必须用rGMmE P -=计算了。
2020年高中物理竞赛辅导课件(电磁学)电荷、电荷守恒定律(共22张PPT)
l2
2 0 y y2
l2 2
4 0 y
q
y2
l
2
2
讨 1. y l 无限长均匀带电细棒的场强 论 方向垂直与细棒。
E
2 0 y
2. y l 相当于点电荷的场强。
q
E 4 0 y 2
例 3：求 均匀带电圆环轴线上一点的场强。
设圆环带电量为 q ，半径为 R
解：由对称性可知，p点场强只有X分量
小，称该带电体系为电偶极子。)（山东省夏令营）
E
qr
4 0r3
E
qr
4 0r3
r l | r || r || r|
E
E
E
q
4 0r3
(r
r )
用 l 表示从 q到
定义电偶极矩为：
q
的矢量，
Pe ql
E
p
E
E
r
r
r
l
q q
(r
r )
l
E
p
E
E
r
r
r
l
q q
E
ql
dq r P
以下的问题是如何选出合适的坐标， 给出具体的表达式和实施计算。
lim e
V 0
q V
dq dV
电荷的体密度
lim e
V 0
q S
dq dS
电荷的面密度
lim e
l 0
q l
dq dl
体电荷分布的带电体的场强
电荷的线密度
E
V
edV 4 0r2
rˆ
面电荷分布的带电体的场强
E
S
edS 4 0r 2
★
高二物理竞赛第四章能量守恒PPT(课件)
撞。 接触前、中、后都有相互作用
沿任意闭合回路做功为零
的地m球2 相
与路径无关,只与始末位置有关.
m m 0 保守力所占据的空间称为保守力场.
内力矢量和为0，但内力做功的代数和一般不为0 。
介于完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞之间。1
2
令小球从一定高度H自由下落，测得其反跳高度为h。
保守力做功在数值上等于系统势能的减少。
选取势能零点 令Epb 0,
即Epa
b
F dr
a
质点在任一位置的势能等于把质点由该位置移 到势能零点处保守力做的功。
2.三种常见的势能
重力势能 : Ep mgh 相对 h于 0处
弹性势能:
E p
1 kx2 2
x为 弹 簧 相 对 原 长 的 的 变形 量
dt
总功：A
dA
v2 v1
mvdv
1 2
mv22
1 2
mv12
质点的动能定理：
合外力对质点所做的功等于质点动能的增量。
A
1 2
mv22
1 2
mv12
Ek 2
Ek1
二、质点系的动能定理
一个由n个质点组成的质点系，考察第i个质点。
应用质点的动能定理：
Ai Ai外 Ai内 Ek 2i Ek1i
动能。
动能定理适用于任何惯性系。
4.3 势能
一、保守力场
二、质点系的动质能定理点所受保守力作用的空间分布就称为保守
碰撞过程中相对动能全部损耗，碰后两物体速度相等。
力场。如重力场；万有引力场；和静电场等。 沿任意闭合回路做功为零
介于完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞之间。 与路径无关,只与始未位置有关.
《电路中的能量转化与守恒》 说课稿
《电路中的能量转化与守恒》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《电路中的能量转化与守恒》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“电路中的能量转化与守恒”是高中物理选修 3-1 中非常重要的一节内容。
它是在学生已经学习了电场、电路的基本概念和规律的基础上，进一步深入研究电路中能量的转化和守恒问题。
这部分内容不仅是对电学知识的深化和拓展，也为后续学习电磁感应、交流电等知识奠定了基础。
同时，它还与实际生活和生产密切相关，有助于培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
教材通过对纯电阻电路和非纯电阻电路的分析，引导学生理解电能与其他形式能的转化关系，并得出能量守恒定律在电路中的具体表现形式。
教材内容逻辑清晰，注重知识的系统性和连贯性。
二、学情分析学生已经掌握了电路的基本概念和部分电学规律，但对于电路中能量的转化和守恒问题还缺乏系统的认识。
他们在之前的学习中已经接触过能量的概念，但对于电能的转化和守恒在电路中的具体应用还需要进一步的学习和理解。
高二的学生已经具备了一定的逻辑思维能力和分析问题的能力，但对于抽象的物理概念和复杂的物理过程，还需要通过具体的实例和实验来帮助他们理解。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）理解电功和电功率的概念，掌握电功和电功率的计算方法。
（2）理解焦耳定律，掌握焦耳定律的表达式及适用条件。
（3）了解纯电阻电路和非纯电阻电路的区别，能够分析电路中的能量转化情况。
2、过程与方法目标（1）通过对电路中能量转化问题的讨论和分析，培养学生的逻辑思维能力和分析问题的能力。
（2）通过实验探究，培养学生的实验操作能力和观察能力，以及从实验现象中归纳总结物理规律的能力。
3、情感态度与价值观目标（1）通过对电路中能量守恒的学习，让学生树立能量守恒的观念，增强节约能源的意识。
（2）通过对实际电路的分析，让学生体会物理知识与生活实际的紧密联系，激发学生学习物理的兴趣。
初中科学精品试题： 竞赛辅优(功和能)
竞赛辅优：功和能及简单机械（杠杆）【涉及到的知识要点】1.能量守恒定律:自然界中各种能量能发生转化和转移；能量不会创生也不会消灭，只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变。
机械能守恒定律：动能和势能发生转化时，如果不受摩擦等阻力作用，即仅受______和_______作用，机械能的总量不变。
2.功是用来量度_________转化的量，功的大小：W＝_____=______，1焦＝1牛米＝1瓦秒；功率是描述_______的量，功率大小：P=_____=______，1瓦＝_____=______。
3.杠杆平衡条件：_____________________。
4.定滑轮不省力，动滑轮省力一半，滑轮组的拉力大小取决于动滑轮所承担的绳子的股数，动滑轮由几段绳子承担，所用的拉力就是总重的几分之一。
【思维热身例题分析】例1.弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。
其结构如图甲所示。
图乙是小希玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程,针对此过裎。
下列分析正确的是( )A. 在a状态时弹簧的弹性势能最大，小希的机械能为零B. a→b的过程中，弹簧的弹力越来越大，在b状态时弹力最大C. b→c的过程中，弹簧的弹性势能转化为小希的重力势能D. a→c的过程中，小希先加速后减速，在b状态时速度最大例2..一个滑块的质量为2 kg，在光滑斜面上由A滑到B，如图所示。
已知A、B间的距离s=40 cm，斜面对滑块的支持力是15 N，求：在滑块从A到B的过程中，重力和支持力对滑块做的功一共是_____焦。
例3.如图所示，绳子通过光滑环悬挂一个重50N的物体，一个小孩拉着绳端从环正下方出发，沿水平地面向右走过3米，已知开始时，绳端与圆环的距离为4m。
在这一过程中，小孩的拉力所做的功为（）A.50JB.100JC.150JD.200J例4．如下图所示的装置中，均匀木棒AB的A端固定在铰链上，悬线一端绕过某定滑轮，另一端套在木棒L使木棒保持水平，现使线套逐渐向右移动，但始终保持木棒水平，则悬线上的拉力（棒和悬线均足够长）（）A．逐渐变小B．逐渐变大C．先逐渐变大，后又变小D．先逐渐变小，后又变大例5.如图是农村曾用的舂米工具的结构示意图。
4.4闭合电路中的能量转化与守恒
4.4电路中的能量转化与守恒知识准备：一、电功1．实质：电流做的功，实质上是移动电荷做的功。
2．表达式：设加在一段电路两端的电压为U，流过电路的电流强度为I，则t时间内流过电路的电荷量Q= ，电场力移动电荷做的功W= ，t时间内电流做功W= 。
3．单位：1度= kw.h= J4．意义：二、电功率1.定义：2.公式：P=3.单位：4.物理意义：三、焦耳定律1.纯电阻电路：只含白炽灯、电炉等电热元件的电路。
(在纯电阻电路中，电场力做功几乎全部转化为内能（热能）)2.焦耳定律：（电热）3.热功率：四、电功和电热的比较对于任何电路而言：电流做功W=UIt，电流产生的热Q=I2Rt.1.在纯电阻电路中，由于U=IR,因此，UIt= I2Rt,即电流做的功全部转化为电热。
2.在非纯电阻电路中（含电动机，电解槽的电路），电流做的功只有很少一部分转化为电热，绝大部分转化为其他形式的能。
因此，W>Q,即UIt>I2Rt，根据能的转化和守恒定律知：在非纯电阻电路中满足UIt= I2Rt + E(其他)。
即电功W=Q+E五、明确电源的几个功率电源的总功率：；电源的热功率：；电源的输出功率：；电源的效率：。
教学过程一、电路中的功与能1.能的转化和守恒定律是自然界普遍适用的规律．在电路中能量是怎么转化的？请参照图3-4-1所示电路回答并举例．2.对于一个闭合电路，它的能量应该是守恒的，但又在不同形式间转化，通过什么方式完成呢？（请结合电动势和电压的定义回答）总结点评：整个电路中的能量循环转化，电源产生多少电能，电路就消耗多少，收支平衡．W非=W内+W外或q =qU′+qU二、电功与电热如图3-4-2所示，用电器两端电压U，电流I．回答：（1）时间t内，电流对用电器做功（2）该用电器的电功率（3）若用电器电阻为R，时间t内该用电器产生的热量（4）该用电器的热功率（5）电功与电热是否相等？它们的大小关系如何？为什么？[例1]如图3-4-3所示，A、B两灯泡额定电压都为110V，额定功率PA=100W，PB=40W，接在220V电路上．欲使灯泡正常发光，且电路中消耗的功率最少，用以下哪种接法？（）思考：非纯电阻电路中，电流做功也不再只转化为内能，而是根据具体情况转化为其它各种形式的能．如：小电机提升重物和电解槽电解ZnSO4溶液的例子，电能分别转化成何种能量？[例2]如图3-4-4所示的电路中，电源电动势=6V，内电阻r=1Ω，M为一小电动机，其内部线圈的导线电阻R M=2Ω．R为一只保护电阻，R=3Ω．电动机正常运转时，电压表的示数为0.3V，求电动机得到的电功率和它转动的机械功率（请学生回答解此题的关键点是什么？如何突破？）[例3]如图4 -2-1所示为直流电车模型工作示意图，电源电动势E =12V，全电路电阻R=1Ω，电车在水平路面上以v=5m/s行驶，车受阻力f =7.2N，则电路中电流强度为（）A． 12A B．6A C．3A D．1A三、电源的功率与效率1．电路中各功率及其关系电源总功率：指非静电力做功，把其它形式的能转化为电能的功率．P总=W/t=q /t= I内电路消耗功率：指内阻上的电热功率．设内阻为r，则P内=W内/t=qU′/t=IU′=I2r电源输出功率：指电源对外电路做功的功率P出=W外/t=Uq/t=UI这三者之间是什么关系？2．电源的最大输出功率设外电路总电阻为R，内阻为r，电源电动势为，试推导电源最大输出功率及其产生的条件．思考题：①当R＞r或R＜r时，P出怎么变化，对一个相同的P出会不会有两个外电阻R都满足，如果存在这样一对R，它们应满足什么关系②画出P转、P内、P出随电流I的变化图像，通过图像证明R=r时，P出最大。
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科学竞赛辅导---电学中能量守恒
例题：1、小华组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接
入如图（a ）所示的电路中，已知电源电压U=3V ，并保持不变，
线圈电阻R=1．5Ω，接通电路后，电动机正常转动，电流表读
数I=0．8A ，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图（b ）
所示，摩擦不计，求：
（1）电动机正常转动1min 消耗的电能W 和线圈产生的热量Q ．
（2）电动机输出的机械功率P ． （3）电动机能量转换效率η．
2、高压输电线路长约600Km,每根高压输电线的电阻为160Ω,若用100kv 电压输电,输送的功率为1000kw,则每小时每根输电线损失的电能是( )
A ．1000kwh
B ．16kwh
C ．62500kwh
D ． 984kwh
学以致用
1、中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重．其中客观原因是电网陈旧老化，近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格，可采取的措施有（ ）
A ．提高输送功率
B ．应用超导材料做输电线
C ．提高高压输电的电压
D ．减小输电导线的横截面积
2、小明仔细观察家中的电视机、电风扇、白炽灯和节能灯四种电器，发现它们上面都标有" 220V 40W "的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是( )
A.电视机
B.电风扇
C.白炽灯
D.节能灯
3、小华准备参加玩具赛车比赛，他运用图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机．设电池的电压恒定不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后读出电流表的读数为2A ；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.6A ．则该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为（ ）
A ．91%
B ．70%
C ．30%
D ．9%
4、某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量为
50kg ，电源电压为1l0V ，不计电源电阻及各处摩擦。
当电动机转
动，使物体以0.9m ／s 的速度匀速上升时，电路中的电流大小为
5A 。
则电动机线圈的电阻大小为（g=10N ／kg ） （ ）
A 、22Ω
B 、11Ω
C 、16Ω
D 、4Ω
5、电动机和发电机在构造上差异不大。
一个玩具电动机，像图（a ）那样接上电源会转动；而像图（b ）那样，让其转动起来就可以发电，使小灯泡发光。
那么，下列说法 不正确的是（ ）
A ．图（a ）的能量变化：化学能 电能
机械能和内能
B ．图（b ）的能量变化：机械能 电能 内能和光能
C ．若相同时间内，图（a ）电池提供的电能与图（b ）灯泡消耗的电
能相等，则图（a ）获得的机械能将小于图（b ）消耗的机械能
D ．若相同时间内，图（a ）电池提供的电能与图（b ）灯泡消耗的电
能相等，则图（a ）获得的机械能将等于图（b ）消耗的机械能
6、在远距离输电时，一般采用高压输电，这样可以减少输电线路的
能量损失．若我市石门县火力发电厂发电机组的输出功率为
P 0，如果
采用电压U 输送，线路损耗功率为P ；如果将输送电压提高为原来的n 倍，则线路损耗功率为( )． A ．P/n B ．P/n 2 C ．P 0/n D ．P 0/n 2
7、如图是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为1Ω，保护电阻R 为4Ω，当闭合开关S 后，两电压表的示数分别为6V 和2V ，则电路中的电流为 A ，电动机的功率为 W 。
8、如图是电动汽车动力系统示意图。
汽车行驶时，通过改变滑动变
阻器的阻值来调节电动机转速，从而改变行驶速度。
当汽车速度最大时，电压表的示数为180V ，电流表的示数为15A ，此时电动机消耗的
功率为 W 。
若电动机的内阻为0.4Ω，则电动机内阻的发热
功率为 W 。
9、手机、数码相机等电器中多使用可充电电池,电池上所标的"电压"
和"容量"是两个重要参数。
容量的单位通常为"毫安时"(符号mA-h)。
某种可充电电池所标的电压是1.2V,容量是1300mA-h,请估算这种电池可储存的电能 。
10、某航海模型中有一如图所示的配件，由电压恒定的电源和一个阻值恒定的电阻R l 串联组成，密封在一个盒子内，只露出两个接线柱A 、B 。
若将一电流表直接接在
A 、
B 上，电流表的示数为I 1=2.0A ；若将一只阻值为R 2=12Ω的电阻与
电流表串联后接在A 、B 两接线柱上，电流表的示数为I 2=0.5A 。
(1)求电源电压U 和电阻R l 的值。
(2)如果把一只内阻为r=4Ω的电动机和一电流表串联后接在A 、B 两接线柱上，电流表的示数为I=0.2A ，求电动机在t=lmin 时间内消耗的电能。
11、1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车，车上太阳能电池接收
板的面积是8m 2，它正对太阳时电池能够产生120V 的电压，并对车上电动机提供10A 的电流。
电动机线圈的直流电阻是4Ω，而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为 1.0×103w/m 2.
求：该车的太阳能电池的效率是多少？电动机把电能转化为机械能的效率是多少？
（提示：电池的效率是指电池的输出功率与太阳能接收板接收的功率的比值。
电动机的效率是电能转化为机械能的功率与电池输出功率之比）
12、如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看．它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。
现
有一台电动机，当电动机两端加220V 电压时，通过电动机线圈的电
流为50A 。
问：
（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少，
（2）已知电流通过导体时产生的热量Q=I 2Rt （其中I 、R 和t 分别表
示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电
阻是0.4Ω，则线圈每分钟产生的热量是多少?
（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少?
9、太阳能是21世纪重点发展的能源之一。
太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车。
一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为S=8 m2，太阳光照射到电池板每1m2面积上辐射功率为P0=1KW，在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为U=120V，并对车上的电动机提供I=10A 的电流，试问：
（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（2）如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为150N，则汽车的行驶速度是多大？
一个实验用的电动机与电流表串联后接在6V的直流稳压电源上，闭合开关后电动机并没转动，这时电流表的读数为5A，检查发现电动机轴上的齿轮被卡住了，排除故障后，让电动机带动轻负载转动，这时电流表的读数为lA，由此可以算出，此时电机的机械功率
是 w。
一个实验用的电动机与电流表串联后接在6伏直流稳压电源上。
闭合开关后电动机并没转动，这时电流表的读数为5安，检查发现电动机轴上的齿轮被卡住了。
排除故障后，让电动机带动轻负载转动，这时电流表的读数为1安，由此可以算出，此时电能做机械功的功率为_______瓦。