高中物理選修3-1第1部分 第二章《直流電路》第6節(jié)《焦耳定律 電路中的能量轉(zhuǎn)化》教科

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第二章 第6節(jié) 理解教材新知 把握熱點(diǎn)考向 應(yīng)用創(chuàng)新演練 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 考向一 考向三 考向二 3 焦耳定律的表達(dá)式為Q I2Rt 此式可用于任何電路 4 電源工作時(shí) 把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率為IE 等于對(duì)外輸出功率IU和電源內(nèi)部的熱功率I2r之和 自學(xué)教材 1 電功 1 定義 電場(chǎng)力所做的功 2 大小 等于這段電路兩端的電壓U與電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的 3 公式 W 4 國(guó)際單位 焦耳 符號(hào)J 5 意義 電流做功的過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程 電流做了多少功 表明就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 即電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度 移動(dòng)電荷 乘積 UIt 比值 乘積 快慢 重點(diǎn)詮釋 2 額定功率和實(shí)際功率 1 用電器正常工作時(shí)所消耗的功率叫做額定功率 當(dāng)用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓U額時(shí) 電流達(dá)到額定電流I額 電功率也達(dá)到額定功率P額 且P額 U額I額 2 用電器的實(shí)際功率是用電器在實(shí)際工作時(shí)消耗的電功率 為了使用電器不被燒毀 要求實(shí)際功率不能大于其額定功率 答案 BC 自學(xué)教材 正比 正比 I2Rt 比值 I2R 4 焦耳熱的應(yīng)用與危害 1 應(yīng)用 利用電流的熱效應(yīng)來(lái)加熱 烘干物體 如電烙鐵 電烤箱 電暖氣 電爐 電飯鍋 電熨斗等 2 危害 減少用電器的使用壽命 燒壞用電器甚至引起火災(zāi) 重點(diǎn)詮釋 1 純電阻電路與非純電阻電路對(duì)比 2 電功率的計(jì)算公式P U2 R中 U是加在用電器上的電壓 R是用電器的電阻 此式可用于 A 計(jì)算電冰箱的功率B 計(jì)算電風(fēng)扇的功率C 計(jì)算電烙鐵的功率D 計(jì)算洗衣機(jī)的功率 解析 公式P U2 R是根據(jù)功率公式和歐姆定律推導(dǎo)出來(lái)的 只能用在純電阻電路中 故C正確 A B D錯(cuò)誤 答案 C 自學(xué)教材 1 電源內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化在電源內(nèi)部 通過(guò)各種作用將其他形式的能轉(zhuǎn)化為 2 電路中的能量轉(zhuǎn)化 1 純電阻電路中 P電 2 在非純電阻電路中 P電 電能 P熱 P熱 P其他 3 閉合電路的功率分析 1 公式表達(dá) 由閉合電路歐姆定律可得IE 2 物理意義 電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的功率IE 等于電源輸出功率與電源內(nèi)電路的熱功率之和 IU I2r IU I2r 重點(diǎn)詮釋 圖2 6 1 3 在如圖2 6 2所示的U I圖像中 直線(xiàn) 為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像 直線(xiàn) 為某一電阻R的伏安特性曲線(xiàn) 用該電源與電阻R組成閉合電路 由圖像判斷正確的是 A 電源的電動(dòng)勢(shì)為3V 內(nèi)阻為0 5 B 電阻R的阻值為1 C 電源的輸出功率為4WD 電源的效率為80 圖2 6 2 答案 ABC 例1 額定電壓都是110V 額定功率PA 100W PB 40W的電燈兩盞 若接在電壓是220V的電路上 使兩盞電燈均能正常發(fā)光 且電路中消耗功率最小的電路是 圖2 6 3 審題指導(dǎo) 解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 兩燈的電阻大小關(guān)系 2 題目要求兩燈均正常發(fā)光且電路消耗功率最小 對(duì)于C電路 B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA 所以可能UA UB 110V 兩燈可以正常發(fā)光 對(duì)于D電路 若變阻器的有效電阻等于A(yíng) B的并聯(lián)電阻 則UA UB 110V 兩燈可以正常發(fā)光 比較C D兩個(gè)電路 由于C電路中變阻器功率為 IA IB 110 而D電路中變阻器功率為 IA IB 110 所以C電路消耗電功率最小 答案 C 1 在串聯(lián)電路中 用電器消耗的功率及兩端電壓均與其電阻成正比 2 在并聯(lián)電路中 用電器消耗的功率及流過(guò)電阻的電流均與其電阻成反比 1 有四盞電燈 如圖2 6 4所示連接在電路中 L1 L2都標(biāo)有 220V 110W 字樣 L3和L4都標(biāo)有 220V 40W 字樣 把電路接通后最暗的是 A L1B L2C L3D L4 圖2 6 4 答案 C 例2 規(guī)格為 220V36W 的排氣扇 線(xiàn)圈電阻為40 求 1 接上220V的電壓后 排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱的功率 2 如果接上電源后 扇葉被卡住 不能轉(zhuǎn)動(dòng) 求電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功率 審題指導(dǎo) 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn) 1 歐姆定律的適用條件 2 機(jī)械功率 輸入功率與熱功率的關(guān)系 3 無(wú)論電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不轉(zhuǎn)動(dòng) 發(fā)熱功率均為P I2R 答案 1 35W1W 2 1210W1210W 電動(dòng)機(jī)電路的功率關(guān)系 1 電動(dòng)機(jī)的等效處理 電動(dòng)機(jī)是一種非純電阻用電器 它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能 在電路計(jì)算中 常把電動(dòng)機(jī)等效為阻值等于其內(nèi)阻的電阻r和無(wú)電阻的轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)圈串聯(lián)而成 如圖2 6 5所示 電流通過(guò)r時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為熱能 而線(xiàn)圈把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 2 輸入功率 電動(dòng)機(jī)的總功率 由電動(dòng)機(jī)電路的電流和電壓決定 計(jì)算公式 P總 UI 圖2 6 5 圖2 6 6 2 如圖2 6 7所示的電路中 電源電壓為60V 內(nèi)阻不計(jì) 電阻R 2 電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻R0 1 6 電壓表的示數(shù)為50V 電動(dòng)機(jī)正常工作 求電動(dòng)機(jī)的輸出功率 圖2 6 7 答案 210W 例3 電路圖如圖2 6 8甲所示 圖乙中圖線(xiàn)是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖像 滑動(dòng)變阻器的最大阻值為15 定值電阻R0 3 圖2 6 8 1 當(dāng)R為何值時(shí) R0消耗的功率最大 最大值為多少 2 當(dāng)R為何值時(shí) 電源的輸出功率最大 最大值為多少 審題指導(dǎo) 解答本題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn) 1 由U I圖像求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 2 電路中的電流最大時(shí) R0消耗的功率最大 2 根據(jù)電源有最大輸出功率的條件 求電源的最大輸出功率 答案 1 010 9W 2 4 5 13 3W 1 定值電阻消耗功率最大時(shí)通過(guò)的電流一定最大 2 求可變電阻消耗的最大功率時(shí) 可將固定電阻等效到電源內(nèi)部處理 3 不要死記電路中內(nèi) 外電阻相等時(shí)電源有最大輸出功率的條件 由于題目條件的限制 不一定存在這個(gè)狀態(tài) 由電源的輸出功率隨R的變化圖線(xiàn)可知 外電路阻值越接近內(nèi)電阻時(shí) 電源的輸出功率越大 1 例3中當(dāng)R為何值時(shí) R消耗的功率最大 最大功率多少 2 如果滑動(dòng)變阻器的最大阻值為3 當(dāng)R為何值時(shí) 電源的輸出功率最大 最大值多少 答案 1 10 5 9 5W 2 3 13 2W 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 隨堂基礎(chǔ)鞏固 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全