高中物理 人教版（2019） 必修 第三册 12.1电路中的能量变化 学案（有解析）

12.1电路中的能量变化 三、电功、电功率、焦耳定律 1．电功 (1)定义：导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力做的功称为电功。 (2)公式：W＝qU＝IUt。 (3)电流做功的实质：电能转化为其他形式能的过程。 2．电功率 (1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢。 (2)公式：P＝＝IU。 3．焦耳定律 (1)电热：电流流过一段导体时产生的热量。 (2)计算式：Q＝I2Rt。 4．热功率 (1)定义：单位时间内的发热量。 (2)表达式：P＝＝I2R。 1．电功和电热、电功率和热功率的区别与联系 意义 公式 联系 电功 电流在一段电路中所做的功 W＝UIt 对纯电阻电路，电功等于电热，W＝Q＝UIt＝I2Rt；对非纯电阻电路，电功大于电热，W＞Q 电热 电流通过导体产生的热量 Q＝I2Rt 电功率 单位时间内电流所做的功 P＝UI 对纯电阻电路，电功率等于热功率，P电＝P热＝UI＝I2R；对非纯电阻电路，电功率大于热功率，P电＞P热 热功率 单位时间内导体产生的热量 P＝I2R 2．非纯电阻电路的分析方法(以电动机为例) (1)抓住两个关键量 确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键。若能求出UM、IM，就能确定电动机的电功率P＝UMIM，根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率Pr＝Ir，最后求出输出功率P出＝P－Pr。 (2)坚持“躲着”求解UM、IM 首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流。然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压UM和电流IM。 (3)应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解。 1．四组基本概念 电源总功率 任意电路：P总＝EI＝P出＋P内 纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝ 电源内部消耗的功率 P内＝I2r＝P总－P出 电源的输出功率 任意电路：P出＝UI＝P总－P内 纯电阻电路：P出＝I2R＝ 电源的效率 任意电路：η＝×100%＝×100% 纯电阻电路：η＝×100% 2．P出与外电阻R的关系图像的三点说明 (1)当R＝r时，输出功率最大，Pm＝。 (2)当R“接近”r时，P出增大，当R“远离”r时，P出减小。 (3)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。 12.1 一、单选题 1．如果将两个定值电阻R1和R2以某种形式连接起来接入电路中，则电阻R1消耗的功率为12W，R2消耗的电功率为P2；若将它们以另一种形式连接起来接入原电路中，测得该电路的总电流为9A，此时电阻R1消耗的电功率为108W，R2消耗的电功率为P2′；则下列有关说法正确的是（　　） A．定值电阻R1的阻值为6Ω B．P2′与P2之比是9：4 C．定值电阻R2的阻值为3Ω D．电源两端的电压是4V 2．下列电器中不是应用电流热效应工作的是：（ ） A．电风扇 B．电熨斗 C．白炽灯 D．电饭锅 3．如图所示，电动机M的内阻是0.6Ω，电阻R=10Ω，直流电压U=160V，理想电压表示数110V，以下判断错误的是（　　） A．电动机通过的电流为5A B．电动机消耗的电功率为550W C．电动机输出的机械功率为150W D．电动机工作1h所产生的热量为5.4×104J 4．一电动自行车中电源铭牌标有“48V，12A·h”字样。假设工作时输出电压恒为48V，额定功率为192W，电动机内阻为1Ω。某次平路上行驶的人和车的总质量为100kg，阻力为总重力的0.03，则（　　） A．额定工作电流为12A B．以额定输出功率行驶时，电动机的效率约为92% C．充满电后该电池的总能量为576J D．在平路上行驶的最大速度约为6.4m/s 5．如图甲所示，固定的单匝导体环直径为d，电阻为R，处于与环面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示（垂直纸面向外为B的正方向），则在时间内（　　） A．时，环中的感应电流方向发生变化 B．时，环所受安培力沿半径向里 C． ... ...