2012年高中物理人教版选修3-1课件第14章第五节《电功和电功率》

第五节电功和电功率核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第五节课前自主学案目标概览目标概览学习目标：1.理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，掌握电功的公式，能利用公式进行有关的计算．2．理解电功率的概念和公式，能用公式进行有关的计算．3．知道电功率和热功率的区别和联系．4．知道电场力对自由电荷做功的过程是电能转化为其他形式能的过程．重点难点：1.电功、电功率和热功率的概念的理解及有关计算．2．电路中的能量转化关系，电功和电热的联系和区别．课前自主学案一、电功1．定义：在电路中，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动而形成_____，此过程中电场力对自由电荷做功．在一段电路中电场力所做的功，就是我们常说的电流做的功，简称电功．2．公式：W＝_______.3．单位：______，符号：____.电流UIt焦耳J二、电功率1．定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的____叫做电功率．2．公式：P＝_____.3．单位：____，符号：____.三、焦耳定律1．内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的_____、导体的电阻和通电时间成_____．2．公式：Q＝______.比值瓦W平方正比I2RtWt四、热功率1．定义：单位时间内发热的功率称为热功率．2．公式：P＝I2R.五、电功和电热的关系在纯电阻电路中电功____电热，在非纯电阻电路中电功_____电热．等于大于核心要点突破一、电流做功的实质图14－5－1导体中要有电流，两端必须加一定电压．如图14－5－1所示，设电压为U时电流为I，则在t时间内通过导体任一截面的电荷量q＝It，所以电场力做功W＝qU＝UIt.电场力做正功对应电势能减少，所以W＝UIt的意义为消耗电能的值．也就是说，电流通过用电器做功的过程，实际上是电能转化为其他形式的能的过程；如图14－5－2所示，表示了电流做功时的能量转化情况．图14－5－2二、纯电阻电路与非纯电阻电路中的电功和电热特别提醒：(1)首先分清研究的电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路，找出能量转化的途径，即通过电流做功把电能转化成了哪几种能量.(2)不论是哪种电路，电功UIt、电热I2Rt都是对的，只不过在纯电阻电路中可以用欧姆定律变形使用，在非纯电阻电路中欧姆定律不适用，不能变形使用．三、额定功率与实际功率额定功率是指用电器在正常工作时的功率；当用电器两端的电压达到额定电压或电流达到额定电流时，用电器消耗的功率达到额定功率；P额、I额、U额三个有一个达到额定值，则另外两个也为额定值．用电器在实际使用时，若加在它上面的实际电压不等于额定电压，那么它消耗的实际功率就不等于额定功率．特别提醒：(1)“负载”“负荷”是对用电器功率特征的一种习惯称谓，通常说“负载”或“负荷”大，是指用电器的功率大，并不是用电器的“电阻”大．(2)为了保证用电器的安全，实际功率(电压)是不能大于额定功率(电压)的．(3)纯电阻元件正常工作时的电阻(额定电阻)一般要大于不工作时的电阻，工作时要发热，温度高电阻率大．课堂互动讲练不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V,40W”的灯泡，下列说法正确的是()A．接在110V的电路上时的功率为20WB．接在110V的电路上时的功率为10WC．接在440V的电路上时的功率为160WD．接在220V的电路上时的功率为40W额定功率与实际功率例1【解析】法一：由P额＝U2额R得灯泡的电阻：R＝220240Ω＝1210Ω.所以电压为110V时，P＝U2R＝11021210W＝10WA项错，B项对．电压为440V时，超过灯泡的额定电压一倍，故灯泡烧坏，C项错．电压为220V时，P＝40W，D项对．法二：由P＝U2R，可知R一定时，P∝U2，所以U＝110V＝12U额时，P＝P额/4＝10W.【答案】BD【点评】在不考虑温度对电阻的影响情况下，用电器的阻值是不变的，这常是题中隐含条件．变式训练1一盏电灯直接接在电压恒定的电源上，其功率是100W．若将这盏灯先接一段很长的导线后，再接在同一电源上，此时导线损失的电功率是9W，那么此电灯的实际功率将()A．等于91WB．小于91WC．大于91WD．无法确定解析：选B.电源电压恒定，长导线的电阻不能忽略．当灯泡与导线串联后，总电阻增大，此时电源提供的功率减小，也就是说灯泡和导线消耗的总功率小于100W，而此时导线消耗的电功率为9W，所以灯泡消耗的电功率小于91W.(2011年河南许昌模拟)额定电压均为220V的白炽灯L1和L2的U－I特性曲线如图14－5－3甲所示，现将和L2完全相同的L3与L1和L2一起按如图乙所示电路接入220V电路中，则下列说法正确的是()电路中电功率的分析和计算例2图14－5－3A．L2的额定功率为99WB．L2的实际功率为17WC．L2的实际功率比L3的实际功率小17WD．L2的实际功率比L3的实际功率小82W【解析】由L2的伏安特性曲线可得，在额定电压220V时的电流为0.45A，则L2的额定功率为P额＝U额I额＝99W，所以选项A正确；图示电路为L1和L2串联再与L3并联，所以L1和L2串联后两端的总电压为220V，那么流过L1和L2的电流及两灯的电压满足I1＝I2，U1＋U2＝220V，由于L1和L2的U－I图线可知，I1＝I2＝0.25A，U1＝152V，U2＝68V，故灯L2的实际功率P2＝I2U2＝17W，故选项B正确；由于L3两端的电压为220V，故P3＝P额＝99W，则P3－P2＝82W，故选项C错D对，所以正确选项为A、B、D.【答案】ABD变式训练2图14－5－4如图14－5－4所示电路中，三个相同的灯泡额定功率都是40W，在不损坏灯泡的情况下，这三个灯泡消耗的总功率最大不应超过()A．40WB．60WC．80WD．120W解析：选B.依题意，设L3灯正常发光时的电流为I0，则L1和L2的电流此时则为I02，由P＝I2R知这个支路总功率最大不超过P＝I20R＋(I02)2R＋(I02)2R＝32P0＝32×40W＝60W.(2011年哈尔滨高二检测)一台电风扇的额定功率为60W，内电阻为2Ω，把它接在220V的电压下正常运转，求：(1)电风扇正常运转时，通过它的电流多大？每秒钟有多少电能转化为机械能？(2)若接上电源后，电风扇因故不能转动，这时通过它的电流多大？电风扇实际消耗的电功率多大？此时会发生什么问题？有关电动机的计算例3【自主解答】(1)电风扇正常运转，消耗的功率为额定功率P＝UI，∴I＝PU＝311A≈0.27A，由能量守恒定律得：W＝Q＋E，Pt＝I2Rt＋E，∴E＝Pt－I2Rt＝60×1－3112×2×1J＝59.85J.(2)电风扇不转动，相当于纯电阻，由欧姆定律得U＝I′R，∴I′＝UR＝2202A＝110A.实际消耗的电功率P′＝U2R＝22022W＝24200W.由于电风扇实际消耗的电功率远大于其额定功率，且电能全部转化为热能，故电风扇将被烧坏．【答案】(1)0.27A59.85J(2)110A24200W电风扇被烧坏【点评】(1)解决电动机问题注意分两种情况：①当电动机正常工作时，要分别搞清电动机的总功率、输出功率和热功率．②当电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻电路．(2)电动机是非纯电阻电路，要注意区分电功率和电热功率，电功率用P总＝UI计算，热功率P热＝I2R，机械功率P机＝P总－P热．变式训练3图14－5－5如图14－5－5所示，用直流电动机提升重物，重物的质量等于50kg，电源提供的电压等于110V，不计各处摩擦．当电动机以v＝0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流是5A，则电动机线圈的内阻多大？(g取10m/s2)解析：欲求线圈的电阻，据Pr＝I2r，只要求出Pr即可；欲求Pr，据P入＝P出＋Pr，只要求出P入和P出即可；又知P入＝IU，P出＝Fv，F＝mg.所以有：P出＝Fv＝mgv＝50×10×0.90W＝450WP入＝IU＝5×110W＝550W所以，Pr＝P入－P出＝(550－450)W＝100W据Pr＝I2r，有r＝Pr/I2＝100/25Ω＝4Ω.答案：4Ω知能优化训练本部分内容讲解结束点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用