【精品课件】2016-2017学年高中物理沪科版课件 选修3-1 第四章 探究闭合电路欧姆定律 4-

上一页返回首页下一页知识点1知识点2学业分层测评4．4电路中的能量转化与守恒上一页返回首页下一页学习目标知识脉络1.理解电功与电热的区别与联系，知道焦耳定律．(重点)2．知道电功与电功率，掌握电源的几个功率与效率．(重点、难点)3．知道常见用电器及其能量转化的情况，了解电路中能的转化与守恒，树立节约用电的意识.上一页返回首页下一页电功与电热的关系分析[先填空]1．电功的公式：W＝.2．电功率计算公式：P＝.3．焦耳定律：Q＝.4．热功率计算公式：P＝I2R.5．P＝UI是某段电路的，P＝I2R是这段电路上的，纯电阻电路中，电功率热功率，非纯电阻电路中电功率热功率．UItUII2Rt电功率热功率等于大于上一页返回首页下一页[再判断]1．电功率越大，相同时间内电流做的功越多．()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．纯电阻电路和非纯电阻电路工作时能量转化情况相同，都是把电能转化为内能．()√××上一页返回首页下一页[后思考]理发店里的吹风机能够吹出热风，使头发很快变干．吹风机上的电功率和热功率是否相等？【提示】吹风机的电路是非纯电阻电路，故电功率和热功率不相等．上一页返回首页下一页[合作探讨]如图4­4­1所示，电压U恒为12V，灯泡L上标有“6V12W”，电动机线圈的电阻RM＝0.50Ω.图4­4­1上一页返回首页下一页探讨1：灯泡L上流过的电流是否可以用IL＝URL＋RM求解？为什么？【提示】不可以．因为有电动机工作的电路不是纯电阻的电路．探讨2：若灯泡恰好正常发光，则电动机消耗的功率和发热功率各多大？【提示】P＝IMUM＝WLUL(U－UL)＝12W.P热＝I2MRM＝(WLUL)2·RM＝2W.上一页返回首页下一页[核心点击]1．纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式能的用电器电流、电压、电阻三者的关系遵循欧姆定律I＝UR不遵循欧姆定律，UIR或IUR上一页返回首页下一页能量转化形式电流做功，电能全部转化为内能：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2Rt电流做功，电能转化为内能和其他形式的能量：电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他元件举例电阻、电炉丝、白炽灯电动机、电解槽上一页返回首页下一页2.电功与电热的区别与联系(1)纯电阻电路：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2Rt，P电＝P热＝UI＝I2R＝U2R.(2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，WQ；电功率P电＝UI，热功率P热＝I2R，P电P热．上一页返回首页下一页1．(2015·太原高二检测)在电功率的计算公式P＝U2/R中，U是加在用电器上的电压，R是用电器的电阻，此式可用于()A．计算电冰箱的功率B．计算电风扇的功率C．计算电烙铁的功率D．计算洗衣机的功率【解析】P＝U2R只能计算纯电阻电路的电功率，而电冰箱、电风扇、洗衣机都是非纯电阻电路．只有电烙铁是纯电阻电路，故C正确．【答案】C上一页返回首页下一页2．规格为“220V36W”的排气扇，线圈电阻为40Ω，求：(1)接上220V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．上一页返回首页下一页【解析】(1)排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为：I＝PU＝36220A≈0.16A.发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40W≈1W.转化为机械能的功率为：P机＝P－P热＝36W－1W＝35W.上一页返回首页下一页(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为I′＝UR＝22040A＝5.5A，电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5W＝1210W.【答案】(1)35W1W(2)1210W1210W上一页返回首页下一页解答有关电动机问题时应注意的问题(1)当电动机不转时可以看成纯电阻电路，P＝UI＝I2R＝U2R均成立．(2)当电动机正常工作时，是非纯电阻电路P电＝UIP热＝I2R，U≠IR而有UIR.(3)输入功率指电动机消耗的总功率．热功率是线圈上的电阻的发热功率．输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率．三者的关系：UI＝I2R＋P机．上一页返回首页下一页闭合电路中的能量转化与守恒[先填空]把闭合电路欧姆定律E＝U＋U内两边同乘以电流I得：.1．电源的总功率：.2．电源的输出功率：.3．电源的效率：__________________________.4．在闭合电路中，电源的总功率等于与之和．EI＝UI＋U内IP总＝EIP出＝UIη＝UIEI×100%＝UE×100%输出功率内部发热功率上一页返回首页下一页[再判断]1．电源产生的电能只消耗在外电路上．()2．电源的总功率等于内、外电路消耗的功率之和．()3．电源的输出功率越大，电源的效率越高．()×√×上一页返回首页下一页[后思考]用两节干电池接在直流电动机模型上，接通电路后直流电动机就转动起来．分析电路中的能量转化．【提示】干电池可以把化学能转化为电能．电动机模型工作时，大部分电能转化为机械能，少部分转化为内能．上一页返回首页下一页[合作探讨]探讨1：电源的输出功率在什么条件下可以达到最大？【提示】当外电路电阻和电源内阻相等时，电源输出功率最大．探讨2：电源的输出功率最大时，电源的效率是否最高？电源的效率跟什么因素有关？【提示】输出功率最大时，电源的效率不是最高．电源的效率由外电路电阻与总电阻的比值决定．上一页返回首页下一页[核心点击]1．电源的输出功率当外电路为纯电阻电路时讨论如下：(1)电源的输出功率P出＝I2R＝E2R＋r2R＝E2RR－r2＋4Rr＝E2R－r2R＋4r.由此可知当R＝r时，电源有最大输出功率P出max＝E24r.上一页返回首页下一页(2)P出与外电阻R的函数关系如图4­4­2：图4­4­2上一页返回首页下一页(3)P出与路端电压U的函数关系及图像P出＝UI＝UE－Ur＝－1rU2＋ErU＝－1r·U－E22＋E24r我们可以得出，当U＝E2时，电源有最大输出功率，即P出max＝E24r.图4­4­3上一页返回首页下一页2．电源的效率η＝P出P总×100%＝UIEI×100%＝RR＋r×100%＝11＋rR×100%，可见，当R增大时，效率增大．当R＝r时，即电源有最大输出功率时，其效率仅为50%，效率并不高．上一页返回首页下一页3.(2015·武汉高二检测)电动势为E，内阻为r的电池与固定电阻R0，变阻器R串联，如图4­4­4所示，设R0＝r，Rab＝2r，当变阻器的滑片自a端向b端滑动时，下列各物理量中随之减小的是()图4­4­4A．电池的输出功率B．变阻器消耗的功率C．固定电阻R0消耗的功率D．电池内阻消耗的功率上一页返回首页下一页【解析】滑片自a端向b端滑动时，电池输出功率增大，R0和内阻消耗的功率也增大，只有变阻器消耗的功率减小．故B正确．【答案】B上一页返回首页下一页4.如图4­4­5所示，电路中电池的电动势E＝5V，内电阻r＝10Ω，固定电阻R＝90Ω，R0是可变电阻，在R0从零增加到400Ω的过程中，求：图4­4­5(1)可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率；(2)电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和；(3)R0调到多少时R上消耗的功率最大，最大功率是多少？上一页返回首页下一页【解析】(1)可变电阻R0上消耗的热功率：P0＝I2R0＝25R0－1002R0＋400R0－100Ω＝0时，P0最大，其最大值：P大＝25400W＝116W.上一页返回首页下一页(2)当电流最小时，电阻r和R消耗的热功率最小，此时R0应调到最大400Ω，内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为P小＝(ER0＋R＋r)2(R＋r)＝0.01W.(3)R0＝0时，电路中的总电阻最小，因此电路中的电流最大，此时R上有最大功率即PR＝(ER＋r)2R＝5290＋102×90W＝0.225W.【答案】(1)100Ω116W(2)0.01W(3)00.225W上一页返回首页下一页有关闭合电路中功率问题的三点提醒(1)电源输出功率越大，效率不一定越高，如电源输出功率最大时，效率只有50%.(2)判断可变电阻功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻看成电源的一部分内阻．(3)当P出Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1，R2，且R1·R2＝r2.上一页返回首页下一页学业分层测评(十七)点击图标进入…