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1、4.4电路(Lu)中的能量转化与守恒学 习 目 标知 识 脉 络1.理解电功与电热的区别与联络，把握焦耳定律(重点)2理解电功与电功率，把握电源的总功率，输出功率及电源的效率(重点、难点)3知道常见用电器及其能量转化的环境，理解电路中能的转化与守恒，树立节约用电的意识.自 主 预 习探 新(Xin) 知常识梳理一、电功与电热关系的阐发1电功的公式：WUIt.2电功率计较公式：PUI.3焦耳定律：QI2Rt.4热功率计较公式：PI2R.5PUI是某段电路的电功率，PI2R是这段电路上的热功率，纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中电功率年夜于热功率二、闭合电路中的能量转化与守恒1电源的总
2、功率：P总EI.2电源的输出功率：P出UI.3电源的效率：100%100%.4在闭合电路中，电源的总功率等于输出功率与内部发烧功率之和根底自(Zi)测1考虑(Lv)判定(准确的打“，错误的打“)(1)电功率越年夜，一样时候内电流做的功越多()(2)按照电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，是以电功和电热是完全一样的()(3)纯电阻电路和非纯电阻电路工作时能量转化环境一样，都是把电能转化为内能()(4)电源发生的电能只耗损在外电路上()(5)电源的总功率等于内、外电路耗损的功率之和()(6)电源的输出功率越年夜，电源的效率越高()【提醒】(2)电功和电热并不完全一样，在某些电路中，电功不必然
3、能完全转化为电热(3)纯电阻电路可以把电能全数转化为内能，非纯电阻电路那么不克不及(4)内电路也耗损电源的能量(6)输出功率年夜时效率不必然高2在电功率的计较公式P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()【导学号：69682212】A计较电冰箱的功率B计较电电扇的功率C计较电烙铁的功率D计较洗衣机的功率CP只能计较纯电阻电路的电功率，而电冰箱、电电扇、洗衣机都长短纯电阻电路只有电烙铁是纯电阻电路，故C准确3.在图441所示的电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 ，电路中的电阻R0为1.5 ，小型直流电念头M的内阻为0.5 .闭合开关S后，电念头动弹，电流表的示数为
4、2.0 A以下判定中准确的选项是()图(Tu)441A电念头的(De)输出功率为14 WB电念头两头的电压为7.0 VC电念头发生的热功率为4.0 WD电源输出的电功率为24 WB电念头两头的电压为UEI(R0r)7 V，电念头发生的热功率为P热I2rM2 W，电念头的输出功率为P1UII2rM12 W，电源输出的电功率为P2EII2r20 W，故B准确4. (多项选择)如图442所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，假如变阻器的滑片向b端滑动，那么()图442A电灯L更亮，电流表的示数减小B定值电阻R2耗损的功率减小C电灯L变暗，电源的总功率减小D电灯L变暗，电
5、流表的示数增年夜AB滑片向b端滑动，R1变年夜，电路中总电阻变年夜，按照I知I减小，电流暗示数减小，按照EU外Ir知，U外变年夜，灯胆两头电压变年夜，故电灯L更亮再按照P2IR2，I减小，IL变年夜，故I2变小，R2功率变小，故C、D错误，A、B准确合 作 探 究攻 重 难电功与电热的理解1纯电阻电路与非纯电阻电路的比拟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罗能把电能转化为其他形式能的元件欧姆定律从命欧姆定律，I不从命欧姆定律，UIR或IQ；电功率P电UI，热功率P热I2R，P电P热如图443所示，A为电解槽，M为电念头，N为电炉子，恒定电压U12 V，电解槽内阻rA2
6、，当S1闭合、S2、S3断开时，电流表A示数为6 A；当S2闭合、S1、S3断开时，A示数为5 A，且电念头输出功率为35 W；当S3闭合、S1、S2断开时，A示数为4 A求：图443(1)电炉子的电阻及发烧功率各多年夜？(2)电念头的内阻是几多？(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为几多？思绪点拨：电炉子为纯电阻元件，其电阻可用欧姆定律计较，热功率和电功率相等电念头和电解槽为非纯电阻元件【解析】(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得：R 2 其发烧功率为：PUI1126 W72 W.(2)电念头为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：UI2IrMP输(Shu)出所(Suo)以：rM 1 .
7、(3)电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：P化UI3IrA所以P化(124422) W16 W.【谜底】(1)2 72 W(2)1 (3)16 W电功、电热的计较体例(1)判定电路中的用电器是纯电阻用电器还长短纯电阻用电器(2)阐发各用电器之间的毗连体例，对纯电阻电路，计较时可以操纵串联电路的分压特点或并联电路的分流特点(3)由所求问题拔取适宜的公式，在非纯电阻电路入彀较电功只能用WUIt，计较电热只能用QI2Rt.欧姆定律的变形式在纯电阻电路中才能通用(4)对于含电念头的电路，电念头动弹时长短纯电阻用电器，电念头不动弹时是纯电阻用电器针对练习1(多项选择)一台直流电念头的电阻为R，额定电
8、压为U，额定电流为I，当其正常工作时，下述准确的选项是()【导学号：69682213】A电念头所耗损的电功率为I2RBt s内所发生的电热为UItCt s内所发生的电热为I2RtDt s内输出的机械能为(UIR)ItCD电念头所耗损的电功率为UI，A错误；t s内发生的电热为I2Rt，B错误，C准确；t s内输出的机械能为UItI2Rt，D准确2规格为“220 V36 W的排气扇，线圈电阻为40 ，求：(1)接上220 V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发烧的功率；(2)假如接上电源后，扇叶被卡住，不克不及动弹，求电念头耗损的功率和发烧的功率【解(Jie)析】(1)排气(Qi)扇在220
9、V的电压下正常工作时的电流为：I A0.16 A.发烧功率为P热I2R(0.16)240 W1 W.转化为机械能的功率为：P机PP热36 W1 W35 W.(2)扇叶被卡住不克不及动弹后，电念头成为纯电阻电路，电流做功全数转化为热能，此时电念头中电流为I A5.5 A，电念头耗损的功率即电功率等于发烧功率：P电P热UI2205.5 W1 210 W.【谜底】(1)35 W1 W(2)1 210 W1 210 W闭合电路的输出功率和效率1电源的输出功率当外电路为纯电阻电路时会商如下：(1)电源的输出功率P出I2RR.由此可知当Rr时，电源有最年夜输出功率P出max.(2)P出与外电阻R的函数关系
10、，如图444：图444(3)P出与路端电压U的函数关系，如图445：图445P出UIUU2U我们可以得出，当U时，电源有最年夜输出功率，即P出max.2电(Dian)源的效率100%100%100%100%，可见，当R增年夜时，效率增年夜当Rr时，即电源有最年夜输出功率时，其效率仅为50%，效率并不高如图446所示，E8 V，r2 ，R18 ，R2为变阻器接入电路中的有用阻值，问：图446(1)要使变阻器获得的电功率最年夜，那么R2的取值应是多年夜？这时R2的功率是多年夜？(2)要使R1获得的电功率最年夜，那么R2的取值应是多年夜？R1的最年夜功率是多年夜？这时电源的效率是多年夜？(3)调节R
11、2的阻值，可否使电源以最年夜的功率输出？为什么？思绪点拨：(1)R1为定值电阻，电功率最年夜的前提是R20.(2)R2为可变电阻，其电功率最年夜的前提是R2R1r.(3)电源输出最年夜功率为的前提是表里电阻相等【解析】(1)将R1和电源(E，r)等效为一新电源，那么新电源的电动势EE8 V内阻rrR110 ，且为定值操纵电源的输出功率随外电阻转变的结论知，当R2r10 时，R2有最年夜功率，即P2max W1.6 W.(2)因R1是定值电阻，所以流过R1的电流越年夜，R1的功率就越年夜当R20时，电路中有最年夜电流，即Imax0.8 AR1的最(Zui)年夜功率P1maxIR15.12 W这时
12、电源(Yuan)的效率100%80%.(3)不克不及因为即使R20，外电阻R1也年夜于r，不成能有的最年夜输出功率此题中，当R20时，外电路获得的功率最年夜【谜底】(1)10 1.6 W(2)05.12 W80%(3)不克不及来由看法析有封闭合电路中功率问题的三点提醒(1)电源输出功率越年夜，效率不必然越高，如电源输出功率最年夜时，效率只有50%.(2)判定可变电阻功率转变时，可将可变电阻以外的其他电阻当作电源的一局部内阻(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R1R2r2.针对练习3.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447所示，设R0r，
13、Rab2r，当变阻器的滑片自a端向b端滑动时，以下各物理量中随之减小的是()图447A电池的输出功率B变阻器耗损的功率C固定电阻R0耗损的功率D电池内阻耗损的功率B滑片自a端向b端滑动时，电池输出功率增年夜，R0和内阻耗损的功率也增年夜，只有变阻器耗损的功率减小故B准确4.如图448所示，电路中电池的(De)电动势E5 V，内电(Dian)阻r10 ，固定电阻R90 ，R0是可变电阻，在R0从零增添到400 的过程中，求：图448(1)可变电阻R0上耗损功率最年夜的前提和最年夜热功率；(2)电池的电阻r和固定电阻R上耗损的最小热功率之和；(3)R0调到几多时R上耗损的功率最年夜，最年夜功率是几多？【导学号：69682214】【解析】(1)可变电阻R0上耗损的热功率：P0I2R0R0100 0时，P0最年夜，其最年夜值：P年夜 W W.(2)当电流最小时，电阻r和R耗损的热功率最小，此时R0应调到最年夜400 ，内阻r和固定电阻R上耗损的最小热功率之和为P小()2(Rr)0.01 W.(3)R00时，电路中的总电阻最小，是以电路中的电流最年夜，此时R上有最年夜功率即PR()2R90 W
