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1、第五节电功率学科素养与目标要求物理观念：1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念.2.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别科学思维：1.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系，并能进行有关的计算.2.了解公式QI2Rt(PI2R)、Q(P)的适用条件.3.通过有关实例，让学生理解非纯电阻电路中的能量转化关系一、电功和电功率1电功(1)概念：在一段电路中，电场力对自由电荷做的功(2)公式：WUIt国际制单位：焦耳，简称焦，符号J.常用单位：千瓦时(kWh)，也叫“度”，1kWh3.6106J.(3)电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程2电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功(
2、2)公式：PUI.(3)单位：瓦特，简称瓦，符号W.(4)意义：表示电流做功的快慢二、焦耳定律和热功率1焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比(2)表达式：QI2Rt.2热功率(1)定义：单位时间内的发热量称为热功率(2)表达式：P热I2R.3纯电阻电路和非纯电阻电路(1)纯电阻电路：只有电阻元件的电路在纯电阻电路中，电场力所做的功等于电流通过这段导体所产生的热量电能全部转化为内能，如电炉、电烙铁、电热毯、电热水器、电熨斗等(2)非纯电阻电路：含有电动机、电解槽的电路在非纯电阻电路中，电能除一部分转化为内能外，其他部分转化为机械能或化学能三
3、、闭合电路中的功率1闭合电路的功率：电源的总功率电源的输出功率电源的内耗功率公式PEIP外U外IP内U内II2r意义电源提供的电功率外电路消耗的电功率内电路消耗的电功率关系EIU外IU内I或PP外P内2电动势的意义：电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的能力，当电源流过单位电流时，电源电动势E越大，则电源提供的电功率越大，电源把其他形式的能转化为电能的能力越强1判断下列说法的正误(1)电功率越大，表示电流做功越多()(2)电功WUIt可以用来计算所有电路中电流所做的功()(3)电热QI2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热()(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转
4、化为线圈内阻上的内能()2通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流为，则在时间t内产生的热量为_答案解析根据QI2Rt得，电阻变为原来的2倍，电流变为原来的，时间不变，Q22RtI2RtQ.一、电功和电功率如图所示，已知电路两端的电势差为U，电路中的电流为I，在t时间内通过导体某横截面的电荷量是多少？把这些电荷从左端移到右端，电场力做功是多少？该过程中单位时间内电流做的功是多少？答案ItUItIU1电功是指电路中电场力对自由电荷所做的功，电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程2电功的计算式WUIt和电功率的计算式PUI均适用于任何电路3纯电阻电路中，UIR，
5、所以WUItI2Rtt，PUII2R.例1额定电压都是110V、额定功率PA100W、PB40W的灯泡两盏，若接在电压为220V的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是()答案C解析判断灯泡能否正常发光，就要判断灯泡两端的电压是否是额定电压，或通过灯泡的电流是否是额定电流，对灯泡有PUI，可知RARB.对于A电路，由于RARB，所以UBUA，且有UB110V，B灯被烧毁，A灯不能发光对于B电路，由于RBRA，A灯又并联滑动变阻器，并联电阻小于RB，所以UBU并，B灯被烧毁，A灯不能发光对于C电路，B灯与滑动变阻器的并联电阻可能等于RA，所以可能出现UAUB110V，两灯可以正常
6、发光对于D电路，若滑动变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UAUB110V，两灯可以正常发光比较C、D两个电路，由于C电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110V，而D电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110V，所以C电路消耗电功率最小1.串联、并联电阻的功率分配(纯电阻电路)(1)串联电路：，(由PI2R可得)，电阻越大，功率越大(2)并联电路：，(由P可得)，电阻越大，功率越小2计算纯电阻电路的功率时，可以用PUI，也可以用PI2R或P.做题时要根据题目灵活选用针对训练三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10W，现将其中的两只灯泡串联起来，再与第三只灯泡并联在电路中，如图1所示，
7、则整个电路允许消耗的最大功率为()图1A30WB20WC15WD10W答案C解析若灯泡1和灯泡2都达到额定功率时，并联部分的电压等于2U额，灯泡3两端的电压超过额定电压，容易烧坏，所以整个电路消耗的功率最大时，应是灯泡3达到最大功率，即P3U额I额10W此时并联部分电压为额定电压U额，灯泡1和灯泡2的电压都为U额，电流都为I额，所以P1P2U额I额2.5W，总功率为PP1P2P315W.二、焦耳定律和热功率1某一电路中只含有某一电阻元件，即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一种，分析哪些属于纯电阻元件，哪些属于非纯电阻元件答案纯电阻元件有：白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅；
8、非纯电阻元件有：电动机、电容器、电解槽2电吹风工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？答案电吹风工作时，把电能转化为内能和机械能电熨斗工作时，将电能转化为内能1电热和热功率电热的计算式QI2Rt热功率的计算式PI2R可以计算任何电路中产生的电热和热功率2纯电阻电路与非纯电阻电路(1)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)非纯电阻电路：在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能3纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路举例白炽灯、电烙铁、电熨斗、电饭锅电动机、电解槽能量转化情况电功和电热的
9、关系WQ即IUtI2RtWQE其他即UItI2RtE其他电功率和热功率的关系PP热，即IUI2RPP热P其他即IUI2RP其他欧姆定律是否成立UIR，I成立UIR，I不成立说明WUIt，P电UI适用于任意电路计算电功和电功率QI2Rt，P热I2R适用于任意电路计算电热和热功率只有纯电阻电路WQ，P电P热，非纯电阻电路WQ，P电P热4.电动机的功率和效率(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P入UI.(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热I2r.(3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率，P出IUI2r.(4)电动机的效率：100%100%.例2(多选)下列关于电功、
10、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多BWUIt适用于任何电路，而WI2Rtt只适用于纯电阻电路C在非纯电阻电路中，UII2RD焦耳热QI2Rt适用于任何电路答案BCD解析电功率公式P，表示电功率越大，电流做功越快对于一段电路，有PIU，I，焦耳热Q()2Rt，可见Q与P、U、t、R都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错WUIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I只适用于纯电阻电路，B对在非纯电阻电路中，电流做的功焦耳热其他形式的能，所以WQ，故UII2R，C对QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D对例3(2018九江一中月考)有一个
11、直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A.(1)求这台电动机的内阻；(2)求电动机正常工作时的输出功率；(3)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？答案(1)0.5(2)1.5W(3)8W解析(1)电动机不转时电路为纯电阻电路，由欧姆定律可知电动机线圈的内阻r0.5(2)电动机正常工作时电路为非纯电阻电路，消耗的总功率P总UI21W2W线圈内阻的热功率P热I2r120.5W0.5W则电动机正常工作时的输出功率P出P总P热2W0.5W1.5W(3)电动机的转子突然被卡住时，
12、此时电路为纯电阻电路，发热功率PW8W.例4小型直流电动机(其线圈内阻为r1)与规格为“4V4W”的小灯泡并联，再与阻值为R5的电阻串联，然后接至U12V的电源上，如图2所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：(1)通过电动机的电流；(2)电动机的输出功率P出；(3)电动机的效率图2答案(1)0.6A(2)2.04W(3)85%解析(1)流经灯泡的电流ILA1A流经电阻R的电流IRA1.6A流经电动机的电流IIRIL0.6A.(2)电动机消耗的总功率PULI40.6W2.4W电动机的热功率P热I2r(0.6)21W0.36W电动机的输出功率P出PP热2.4W0.36W2.04W(3)电动
13、机的效率：100%100%85%.学科素养通过例题使学生熟练掌握电功、电热的基本公式，并能区别应用电功率、热功率的相关公式，充分体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养三、电路中的能量转化1电源的有关功率和电源的效率(1)电源的总功率：P总IE.(2)电源的输出功率：P出IU.(3)电源内部的发热功率：P内I2r.(4)三者关系：P总P出P内(适用于任何电路)或EIU外IU内I(适用于任何电路)或EII2RI2r(适用于外电路是纯电阻的电路)(5)电源的效率：100%100%，对于纯电阻电路，100%.2串、并联电路的总功率(1)串联电路：P总U总I(U1U2U3)IP1P2P3(2)并联电
14、路：P总UI总U(I1I2I3)P1P2P3从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和例5(2018日照市期末)如图3所示的电路中，电源电动势E10V，内阻r0.5，电动机的电阻R01.0，定值电阻R11.5.电动机正常工作时，理想电压表的示数U13.0V求：图3(1)电源总功率；(2)电源的输出功率；(3)电动机消耗的电功率，以及将电能转化为机械能的功率答案(1)20W(2)18W(3)12W8W解析(1)已知电压表的示数U13.0V和定值电阻R11.5，根据欧姆定律可求出电路中的电流I2.0A电源的总功率P总EI20W(2)电源的输出功率P出EII2r18W(3)
