第二章 6 焦耳定律 电路中的能量转化 导学案 Word版含答案

6.焦耳定律　电路中的能量转化 电路中的能量转化 闭合开关,物体上升,此过程中能量转化情况是怎样的? 提示:闭合开关,物体上升过程中,电源的电能转化为物体的机械能和电动机的内能。 1.在电源内部,通过各种作用,其他形式的能转化为电能。 2.在外电路上,电场力做功,将电源输出的电能转化为其他形式的能。 (1)在纯电阻元件中,电流使电阻发热,电能全部转化为内能,电功率等于热功率,即P电=P热。 (2)在非纯电阻元件中,电能要分别转化为机械能、化学能等,还有一部分转化为电阻的内能,这时P电=P热+P其他,电功率大于热功率。 3.闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现:IE=IU+I2r。 4.当外电路电阻R为零(短路)时,路端电压U=0,这时电流称为短路电流I0,有I0E=r。发生短路时,电源释放的能量全部在内电路中转化成内能。 关键能力·合作学习 知识点一　电功和电功率 1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较: 比较项目 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件 特点 电路中只有电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的元件 欧姆 定律 服从欧姆定律, I= 不服从欧姆定律, U>IR或I< 能量 转化 电流做功,电能全部转化为电热 电流做功,电能除转化为内能外还要转化为其他形式的能 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 2.电功与电热的比较: (1)电功与电热。 比较 项目 纯电阻电路 非纯电阻电路 能量 转化 电功 W=UIt=I2Rt=t W=UIt 电热 Q=UIt=I2Rt=t Q=I2Rt 关系 W=Q W>Q (2)电功率与热功率。 比较 项目 纯电阻电路 非纯电阻电路 电功率 P电=UI=I2R= P电=UI 热功率 P热=UI=I2R= P热=I2R 关　系 P电=P热 P电>P热 　情境: 讨论: (1)家用电器的铭牌是我们在购买电器时的重要参考,电冰箱和电磁炉消耗的电能哪个更多? 提示:虽然电磁炉的功率大于电冰箱的功率,但是工作时间不确定,所以无法比较消耗的电能大小。 (2)电冰箱和电磁炉消耗的电能转化方向是否相同? 提示:电冰箱:电能一方面转化为制冷消耗,一方面散热消耗;电磁炉:电能转化为热能。 【典例】规格为“220 V　36 W”的排气扇,线圈电阻为40 Ω,求: (1)接上220 V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。 【解析】(1)接上220 V 电压后,排气扇的功率为36 W。 根据热功率公式P热=I2R=()2×40 W≈1 W 所以转化为机械能的功率P机=P-P热=36 W-1 W=35 W (2)当接上220 V电压后,扇叶被卡住,不能转动,此电路变为纯电阻电路,消耗的功率全部转化为热功率, 所以P=P热== W=1 210 W 答案:(1)35 W　1 W　(2)1 210 W　1 210 W 1.随着我国人民生活水平的不断提高,家庭中使用的电器越来越多,下列电器中主要利用电流的热效应工作的是(　　) A.手机　　B.电视机　　C.电热水壶　　D.空调 【解析】选C。手机充电时是电能转化为化学能,A错误;电视机工作时,将电能转化为光能、电场能、磁场能等,B错误;电热水壶是将电能转化为内能,C正确;空调取暖时是电热器工作,电能转化为内能;制冷时是压缩机工作,将电能转化为机械能,D错误。故选C。 2.(多选)(2020·广元高二检测)如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图,其中电动机内电阻r=1 Ω,电路中另一电阻R=9 Ω,直流电压U=180 V,理想电压表示数UV=135 V,电动机正以v=1 m/s匀速竖直向上提升某重物,g取10 m/s2,下列判断正确的是(　　) A.通过电动机的电流是18 A B.输入电动机的电功率是675 W C.电动机的输出功率是25 W D.重物的质量是65 kg 【解析】选B、D。通过R的电流为:I== A=5 A,A错误;电动机的输入功率为P1=UVI=135×5 W=675 W,故B正确;电动机内电阻的发热功率为P2=I2r=52×1 W=25 W,输出的机械功率为:P3=P1-P2=(675-25) W=650 W, C错误;P3=Fv=mgv解得m= k ... ...