《高二物理精品学案：2.5 电功率（粤教版选修3-1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理精品学案：2.5 电功率（粤教版选修3-1）（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2.5 电功率电功率 学案（粤教版选修学案（粤教版选修 3-13-1）一、电功和电功率 1电功是指_的功，电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的_、 电路中的_和_三者的乘积，表达式 W_. 2电功率是指_，P_. 二、焦耳定律和热功率 1在一段只有电阻元件的纯电阻电路中，电场力所做的功 W 等于电流通过这段电路时发出 的_，即 QW_，由欧姆定律 UIR，热量 Q_，这就是焦耳 定律 2一段电路因发热而消耗的功率 P热_，称为热功率纯电阻电路上的热功率可表示 为 P热_. 3如果不是纯电阻电路，电能除一部分转化为内能外，其他部分转化为机械能、化学能等， 这时的电功仍然等于_，电阻上产生的
2、热量仍为_，此时电功比电阻上产生的热量 _ 三、闭合电路中的功率 1EIU外IU内I，反映了闭合电路中的能量转化关系_表示电源提供的电功 率，_和_分别表示外电路和内电路上消耗的电功率公式表明，电源提供的 能量一部分消耗在_上，转化为其他形式的能量；另一部分消耗在_上，转化为 内能 2电动势反映了电源把_转化为电能的能力当电源流过单位电时， 若电源电动势越大，则电源提供的_越大，电源把其他形式的能转化为电能的能力 越强.一、电功和电功率 问题情境 在日常生活中，经常会用到家用小电器，例如电吹风、电熨斗等，它们都会分为几档，像电吹风可以吹凉风、暖风和热风你知道如何计算它们消耗的电能吗？1电流做功
3、的实质是什么？2设加在一段电路两端的电压为 U，流过电路的电流为 I，试推导电流做功的表达式要点提炼 1电功的计算式：_. 2电功率的计算式：_. 二、焦耳定律和热功率 问题情境随着家用电器的增多，特别是空调，电热器等大功率用电器的使用，引发的火灾事故越来越多据统计很大一部分火灾的事故原因是导线、插座或开关等元件温度升高而导致的电流通过导体为什么会发热，产生的热量与哪些因素有关呢？1什么样的电路是纯电阻电路？来源:学,科,网2电功和电热相等吗？3比较非纯电阻电路中电功与电热的关系要点提炼 1焦耳定律的表达式：_. 2电功与电热的关系：纯电阻电路中：_，非纯电阻电路中： _. 三、闭合电路中的功
4、率 问题情境 1.闭合电路中电源电动势和内、外电压的关系是怎样的2推导闭合电路中能量的转化关系并解释各项的物理意义来源:高.考.资.源.网要点提炼 1闭合电路中的能量转化关系：_，对于纯电阻电路该式可写为_ 2电动势反映了电源把_转化为_的能力 问题延伸 1什么是电源的输出功率？在一个闭合回路中电源的输出功率与外电阻之间有怎样的关系(纯电阻电路)?2电源的效率如何计算？它与外电阻有怎样的关系？例 1 有一个直流电动机，把它接入 0.2 V 电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电 流是 0.4 A若把它接入 2 V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是 1 A. (1)求电动机正常工作
5、时的输出功率 (2)若在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？变式训练 1 某吸尘器中的电动机线圈电阻为 1 ，接在 220 V 的直流电压下，工作电流为 1 A，则吸尘器消耗的电功率为_；发热损耗的功率为_；转化为机械能的功率 为_ 例 2 图 1 如图 1 所示，线段 A 为某电源的 UI 图线，线段 B 为某电阻 R 的 UI 图线，由上述电源 和电阻组成闭合电路时，则： (1)电源的输出功率 P出是多大？ (2)电源内部损耗的电功率 P内是多少？变式训练 2 电路图如图 2 甲所示，图乙中的图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的 关系图象，滑动变阻器的最大阻值为 1
6、5 ，定值电阻 R03 .图 2 (1)当 R 为何值时，R0消耗的功率最大？最大值为多少？ (2)当 R 为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？来源:高.考.资.源.网思路点拨 求解本题应把握以下三点：(1)由 UI 图象求电源的电动势和内阻(2)电路中的电流最大时，R0消耗的功率最大(3)利用电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出功率【即学即练】 1下列求解电热的公式中，对所有电路均适用的是( ) AQUIt BQI2RtCQt DWPtU2R 2一台电动机的输出功率是 10 kW，这表明该电动机工作时( ) A每秒消耗 10 kW 电能 B每秒对外做 10 kW 功 C每秒消耗
7、 10 kJ 电能 D每秒对外做 10 kJ 功 3电动机的电枢阻值为 R，电动机正常工作时，两端的电压为 U，通过的电流为 I，工作时 间为 t，下列说法中正确的是( ) A电动机消耗的电能为 UIt B电动机消耗的电能为 I2Rt C电动机线圈产生的热量为 I2RtD电动机线圈产生的热量为U2tR 4电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐变小的过程中，下列说法错误的 是( ) A路端电压一定逐渐变小 B电源的输出功率一定逐渐变小 C电源内部消耗的电功率一定逐渐变大 D电源的输出电流一定变大参考答案 课前自主学习 一、 1电流所做 电压 U 电流 I 通电时间 t UIt2单位时间
8、内电流所做的功 UIWt 二、 1热量 Q UIt I2Rt 2.Q/t I2R 3UIt I2Rt 大 三、 1EI U外I U内I 外电路 内电路 2其他形式的能量 电功率 核心知识探究 一、 问题情境 1因电流是自由电荷在电场力作用下定向移动形成的，电流做的功，实质上是电场力对自 由电荷做功 2推导：t 时间内流过电路的电荷总量 qIt，电场力移动电荷做的功为 WqU，所以 t 时间 内电流做功 WUIt. 要点提炼 1WUIt 2.PUI 二、 问题情境 1只含白炽灯、电炉等电热元件的电路是纯电阻电路电流通过纯电阻电路做功时，电能 全部转化为导体的内能 2在纯电阻电路中，两者相等；在非
9、纯电阻电路中，两者不相等 3非纯电阻电路中，电能一部分转化为内能，其他部分转化为机械能、化学能等其他形式 的能，这时电功仍然等于 UIt，电热仍为 I2Rt，此时电功大于电热 要点提炼 1QI2Rt 2.WQ WQ 三、 问题情境 1EU内U外 2根据 EU内U外可得 EIU内IU外I，式中 EI 表示电源提供的电功率，U外I 表示外 电路上消耗的电功率；U内I 表示内电路上消耗的电功率 要点提炼 1EIU内IU外I EII2rI2R 2其他形式的能 电能 问题延伸 1电源的输出功率是指外电路消耗的功率 当外电路为纯电阻电路时， (1)电源的输出功率P出I2RR，由此可知当 Rr 时，电源有最
10、大输出功E2Rr2E2RRr24RrE2Rr2R4r率 P出 max.E24r(2)P出与外电阻 R 的函数关系图象如图所示，从图中看出当 Rr 时，若 R 增大，P出增大； 当 Rr 时，若 R 增大，P出减小对一个确定的电源，除 Rr 外，外电阻有两个值对应的输出功率相等，即()2R1()2R2，化简后得到这两个阻值的关系为 R1R2r2.ER1rER2r2 ，可见，外电阻 R 越大，电源的效率越高，当电P出PIUIEUEIRIRrRRr11rR 源有最大输出功率时，50%，此时电源的效率并不是最高 解题方法探究 例 1 (1)1.5 W (2)8 W 解析 (1)电动机不转时，说明电动机
11、无机械能输出，它消耗的电能完全转化为内能，此时电动机可看做纯电阻电路，则 R 0.5 UI当加电压为 2 V、电流为 1 A 时，电动机正常工作，有机械能输出，此时电动机为非纯电阻电路，消耗的电能等于转化的机械能和内能之和转化的热功率为 P热I2R0.5 W总功率 P总UI2 W，则输出功率 P出P总P热1.5 W.(2)若在电动机正常工作时被卡住，电动机无机械能输出，看做纯电阻电路，此时的电热功率为：P热 W8 W.U2R220.5变式训练 1 220 W 1 W 219 W 例 2 (1)4 W (2)2 W 解析 (1)根据题意，从图线 A 可读出E3 V，r 0.5 .EI36从图线
12、B 可读出 R1 .UI由电源 E3 V，r0.5 与电阻 R1 组成的闭合电路中，I A2 A，则 PERr31.5出I2R4 W.(2)P内I2r2 W.变式训练 2 (1)0 10.9 W (2)4.5 13.3 W 即学即练 1B A、D 两选项适合于任何电路电功的计算B 选项适合于任何电路电热的计算C 选项只适合于纯电阻电路电热的计算2D 输出功率是指电动机单位时间内对外所做的功，D 项正确3AC 电动机为非纯电阻元件，由电功、电热的计算公式知 A、C 正确4B 外电路的电阻逐渐变小的过程中，由 U外E 知，路端电压一定逐渐变RRr小内电压变大，输出电流一定变大，电源内部消耗的电功率一定逐渐变大，但输出功率不一定变大
