高中物理粤教版 (2019)必修 第三册电路中的能量课文配套课件ppt

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第三册电路中的能量课文配套课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了电功和电功率，焦耳定律，电功和电热的关系，闭合电路的能量，课时对点练等内容，欢迎下载使用。
1.理解电功、电热、电功率、热功率的概念，知道它们的区别与联系(重点)。2.会分析纯电阻与非纯电阻电路，并能进行有关计算(重难点)。3.理解闭合电路中的能量转化关系(重难点)。
如图所示，在导体两端加上电压U后，导体中自由电荷在电场力作用下定向移动，形成电流I，请思考在t时间段内，通过某横截面的电量为多大？电场力做了多少功？
1.电功(1)定义：电路中________对自由电荷所做的功称为电功，电功的大小等于被消耗的电能。(2)公式：W＝_____。(3)单位：在国际单位制中，电功的单位是_____，符号为J。
2.电功率(1)定义：电流做功与完成这些功所用_____之比叫作电功率，用P表示。(2)公式：P＝ ＝_____。(3)单位：在国际单位制中，电功率的单位是_____，符号为____。常用的单位还有kW,1 kW＝1 000 W。(4)意义：表示电流做功的_____。
(5)额定功率：额定功率是指用电器在额定电压下正常工作时所消耗的功率，此时流经用电器的电流就是它的额定电流。用电器在实际使用时，若加在它两端的实际电压不等于额定电压，那么它消耗的实际功率不等于额定功率，因此，在计算用电器的实际功率时，要注意两者的区别。
(1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做的功。(　　)(2)电流做功过程是电能转化为其他形式能的过程，电功的大小等于电能的减少量。(　　)(3)电功W＝Uq＝UIt对任何电路都适用。(　　)(4)电功率越大，表示电流做功越多。(　　)
我们常说的月耗电量为100度，其中“度” 表示什么物理意义？100度是多少焦耳？
答案　“度”是能量单位，1度＝1 kW·h＝3.6×106 J100度＝100×3.6×106 J＝3.6×108 J。
　(2024·广州市高二期中)现有标有“110 V　40 W”的灯泡L1和标有“110 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，两个灯泡可以正常发光，且整个电路消耗功率最小的是
D图中灯L2与滑动变阻器并联，总电阻小于L2的电阻，所以灯L2两端的电压小于灯L1两端的电压，图中L1、L2一定不会同时正常发光，故D错误；
由并联电路电压相等特点可知B图中L1、L2电压相等，两灯可以正常发光，P总＝2(P1＋P2)；C图中L1与滑动变阻器并联，总电阻小于L1的阻值，可能与L2的阻值相等，则两灯可以正常发光，P总′＝2P2，所以P总>P总′，所以消耗功率最小的是C图电路，故选C。
(1)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率都等于各部分消耗的功率之和。
1.焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量与_____________成正比，与____________及_________成正比。(2)表达式：Q＝______。2.热功率(1)定义：一段电路因发热而消耗的功率称为热功率。(2)公式：P＝____。纯电阻电路上的热功率P＝I2R。
　(2024·佛山市高二期中)如图所示为一电热壶玩具的加热装置电路图，加热电阻丝R2＝2 Ω，电源电动势E＝16 V，内阻r＝1 Ω。当把电阻R1调节为13 Ω时，则A.此时加热电阻丝的电压为16 VB.此时加热电阻丝的热功率为2 WC.此时电路的电流为2 AD.如果想使同样一壶水在更短时间内烧开，应把电阻R1调大些
此时加热电阻丝的电压为UR2＝IR2＝1×2 V＝2 V，故A错误；此时加热电阻丝的热功率为P＝I2R2＝2 W，故B正确；由Q＝W＝Pt可知如果想使同样一壶水在更短时间内烧开，应调节电阻R1，使加热电阻丝的热功率变大，由P热＝I′2R2，可知应把电路中电流调大，即应把电阻R1调小些，故D错误。
　(多选)(2024·江门市高二期中)电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后的保温状态，如图所示是电饭锅电路原理示意图，S是用感温材料制成的开关。下列说法中正确的是A.其中R2是供加热用的电阻丝；B.当开关S断开时电饭锅为加热状态，S接通时 为保温状态；
电熨斗工作时，将电能转化为什么能？电吹风工作时，将电能转化为什么能？
答案　电熨斗工作时，将电能转化为内能。电吹风工作时，将电能转化为内能和机械能。
1.纯电阻电路与非纯电阻电路(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。(2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，通过电流做功除了将一部分电能转化为内能外，还将一部分电能转化为机械能或化学能。
2.电动机的简易模型及其功率、效率(1)电动机消耗的功率(总功率)：P总＝UI。(2)电动机的发热功率：P热＝I2R。(3)电动机的输出功率(机械功率)P机＝P总－P热＝UI－I2R。
(1)电功W＝UIt在任何电路中都适用，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用。(　　)(2)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。(　　)(3)任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，且W＝Q。(　　)
　(2024·广州市高二期中)一只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，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0.5 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
电功、电热的计算方法1.判断电路中的用电器是纯电阻用电器还是非纯电阻用电器。2.分析各用电器之间的连接方式，对纯电阻电路，计算时可以利用串联电路的分压特点或并联电路的分流特点。3.由所求问题选取合适的公式，在非纯电阻电路中计算电功只能用W＝UIt，计算电热只能用Q＝I2Rt，欧姆定律的变形式在纯电阻电路中才能通用。4.对于含电动机的电路，电动机转动时是非纯电阻用电器，电动机卡住不转动时是纯电阻用电器。
　(多选)(2024·东莞市高二期末)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RM＝0.50 Ω。若灯泡恰能正常发光，下列说法中正确的是A.电路电流为12 AB.电动机的输入功率为12 WC.用电动机匀速提升10 N重物速率为1 m/sD.整个电路消耗的电功率84 W
电动机的输入功率为P＝I(U－UL)＝12 W，故B正确；电动机的发热功率P热＝I2RM＝(2 A)2×0.5 Ω＝2 W，电动机的输出功率P输出＝P－P热＝12 W－2 W＝10 W，用电动机匀速提升10 N重物时电动机对重物的牵引力F＝G＝10 N，牵引力的功率即电动机的输出功率P输出＝Fv，解得v＝1 m/s，C正确；整个电路消耗的电功率P总＝IU＝24 W，故D错误。
拓展　电动机两端的电压U与IRM有什么关系？试根据公式讨论说明。
答案　本题中电动机两端电压UM＝5 VIRM＝1×1 V＝1 V数据显示UM>IRM公式讨论：因为PM＝UI＝I2RM＋E其他即UI>I2RM故U>IRM。
纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
1.电路中的能量转化电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能，在电路中通过电流做功把电源提供的电能一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能；另一部分消耗在内阻上，转化为内能。2.闭合电路的能量转化遵守能量守恒定律，表达式有两种形式：EI＝U外I＋U内I和EIt＝U外It＋U内It。(1)EI表示电源提供的电功率。(2)U外I和U内I分别表示外电路和内电路上消耗的电功率。
　(2024·广东省高二月考)“祝融号”火星车的动力主要来源于太阳能电池。现将“祝融号”的动力供电电路简化如图，其中太阳能电池电动势E＝120 V，内阻r未知，电动机线圈电阻rM＝1.6 Ω，电热丝定值电阻R＝4 Ω，当火星车正常行驶时，电动机两端电压UM＝80 V，电热丝R消耗功率P＝100 W。求：
(1)太阳能电池的内阻r；
对电热丝，有P＝I2R解得回路电流为I＝5 A根据闭合回路能量转化与守恒有EI＝I2r＋UMI＋I2R解得电源的内阻为r＝4 Ω
(2)电动机的效率η；
(3)若电动机的转子被卡住了，此时电热丝消耗的功率P′。
电热丝上消耗的功率P′＝I′2R＝625 W。
考点一　电功和电热的理解1.(2024·揭阳市高二期末)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一定越多B.W＝UIt适用于任何电路， 也适用于任何电路C.在非纯电阻电路中，UI>I2RD.焦耳热Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路
电功率越大，电流做功越快，纯电阻电路中产生的焦耳热的多少还与通电时间的长短有关，A错误；
在非纯电阻电路中，UI>I2R，C正确；焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路，D错误。
2.(多选)(2024·佛山市高二期中)把标有“220 V　100 W”的A灯和“220 V　200 W”的B灯串联起来，接在电压恒为220 V的电源两端，不计导线电阻及灯泡电阻阻值随温度的变化，则下列判断中正确的是A.两灯的电阻之比RA∶RB＝2∶1B.两灯的实际电压之比UA∶UB＝1∶2C.两灯实际消耗的功率之比PA∶PB＝1∶2D.在相同时间内，两灯实际发热之比QA∶QB＝2∶1
根据 代入数据可得A灯泡电阻为484 Ω，B灯泡电阻为242 Ω，故RA∶RB＝2∶1，故A正确；两灯串联，根据U＝IR，两灯的实际电压之比UA∶UB＝2∶1，故B错误；根据P＝UI，电流相等，故两灯实际消耗的电功率之比PA∶PB＝2∶1，故C错误；根据焦耳定律Q＝I2Rt，电流和时间相等，故两灯实际发热之比QA∶QB＝2∶1，故D正确。
考点二　纯电阻电路的分析及计算3.(2024·广东省高二期中)某工程师设计一个多挡的发热电路，通过开关S1、S2的闭合或断开来实现变挡。电路图如图所示，R1＝4R0，R2＝3R0，R3＝2R0，R4＝R0，M、N加恒定电压，最小功率100 W，则电路的最大功率为A.1 000 W B.200 WC.333 W D.520 W
4.(2024·广州市高二期末)在如图所示的分压电路中，c、d间的电压恒为U＝10 V，滑动变阻器的总电阻R0＝20 Ω，滑动触头P可在a、b两端点间滑动，定值电阻R＝10 Ω，则触头P位于a、b连线的中点时，电阻R消耗的功率是A.10 W B.2.5 W
考点三　非纯电阻电路的分析及计算5.(2024·广东省高二期末)如图，便携式小风扇用可充电直流电源连接电动机驱动，电源电动势为E、内阻为r，电动机内部电阻为RM，电动机正常工作时，回路电流为I，则A.t秒内电源的总功为EItB.电动机的额定电压为IRMC.电动机将机械能转化为电能D.通过电动机电流做功功率大小为I2RM
t秒内电源的总电功W＝EIt，A正确；电动机为非纯电阻用电器，不适用欧姆定律，电动机的额定电压不等于IRM，选项B错误；电动机消耗的电能转化为机械能和内能，C错误；通过电动机电流做功功率即为电功率大于热功率I2RM，D错误。
6.(2024·佛山市高二期中)如图所示，用充电宝为一手机电池充电。已知充电宝的输出电压U，输出电流I，手机电池的内阻为r，若U、I均恒定不变，充电一段时间t，则A.手机电池充电效率为B.手机电池产生的焦耳热为UItC.充电宝输出的电功率为UI＋I2rD.充电宝的电能转化为手机电池的化学能为UIt
手机电池产生的焦耳热为Q＝I2rt，故B错误；充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为E化＝UIt－I2rt，手机电池充电效率为故A正确，D错误；充电宝的输出电压为U，输出电流为I，故充电宝的输出功率为P＝UI，故C错误。
7.(2024·广州市高二期末)如图所示，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中的电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω，闭合开关S后，电动机转动，理想电流表的示数为2.0 A，则以下判断中正确的是A.电动机的输出功率为14 WB.电动机两端的电压为7.0 VC.电动机产生的热功率为4.0 WD.电动机的效率为80%
根据题意可知，流过电动机的电流等于电路中的电流为IM＝I＝2.0 A，则电动机两端的电压为UM＝E－I(R0＋r)＝7.0 V，由公式P＝I2r可得，电动机的热功率为P热＝IM2RM＝2.0 W，由公式P＝UI可得，电动机的输入功率为P入＝UMIM＝14.0 W，则电动机的输出功率为P出＝P入－P热＝12.0 W，故A、C错误，B正确；
8.(2024·江门市高二期中)电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有A.U1Q2 D.W1Q2
电阻R为纯电阻，电流通过电阻做功为W1，根据功能关系，电能转化为电阻的焦耳热，则有W1＝U1It＝Q1，电动机为非纯电阻，由于电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，则电动机线圈产生的热量与电阻R产生热量相等，即Q1＝Q2＝I2Rt，电动机为非纯电阻，电流通过电动机做功为W2，根据功能关系，电能一部分转化为电动机线圈的焦耳热，一部分转化为机械能，则有W2＝U2It>Q2，综合上述有U1