高考物理一轮复习 专题7.2 串并联电路 焦耳定律教学案

1、专题7.2 串并联电路 焦耳定律1.熟练掌握串、并联电路的特点，并能分析、计算2.会计算电功、电功率、电热与热功率 一、电功、电功率、电热与热功率1电功(1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功(2)公式：wquiut(适用于任何电路)(3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程2电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢(2)公式：piu(适用于任何电路)3焦耳定律(1)电热：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)公式：qi2rt.4电功率piu和热功率pi2r的应用(1)不论是纯电阻还是非纯电阻，电流的电功率均为p电u

2、i，热功率均为p热i2r.(2)对于纯电阻而言：p电p热iui2r.(3)对于非纯电阻而言：p电iup热p其他i2rp其他p其他二、电路中的功率及效率问题1电源的总功率(1)任意电路：p总ieiu外iu内p出p内(2)纯电阻电路：p总i2(rr).2电源内部消耗的功率：p内i2riu内p总p出3电源的输出功率(1)任意电路：p出iuiei2rp总p内(2)纯电阻电路：p出i2r.(3)纯电阻电路中输出功率随r的变化关系当rr时，电源的输出功率最大为pm.当r>r时，随着r的增大输出功率越来越小当r<r时，随着r的增大输出功率越来越大当p出<pm时，每个输出功率对应两个外电阻r

3、1和r2，且r1r2r2.p出与r的关系如图5所示图54电源的效率(1)任意电路：×100%×100%.(2)纯电阻电路：×100%×100%因此在纯电阻电路中r越大，越大；当rr时，电源有最大输出功率，效率仅为50%.高频考点一、电功、电功率、电热与热功率例1、如图5所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图电动机内电阻r0.8，电路中另一电阻r10，直流电压u160v，电压表示数uv110v试求：图5(1)通过电动机的电流；(2)输入电动机的电功率；(3)若电动机以v1m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量？(g取10 m/s2)答案(1)5a

4、(2)550w(3)53kg【变式探究】如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r0.8 ，电路中另一电阻r10 ，直流电压u160 v，电压表示数uv110 v。试求：(1)通过电动机的电流。(2)输入电动机的电功率。(3)若电动机以v1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量。(g取10 m/s2)解析：(1)由电路中的电压关系可得电阻r的分压uruuv(160110) v50 v，流过电阻r的电流ir a5 a，即通过电动机的电流imir5 a。(2)电动机的分压umuv110 v，输入电动机的功率p电imum550 w。(3)电动机的发热功率p热ir20 w，

5、电动机输出的机械功率p出p电p热530 w，又因p出mgv，所以m53 kg。答案：(1)5 a(2)550 w(3)53 kg【举一反三】一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220v的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0a，通过洗衣机电动机的电流是0.50a，则下列说法中正确的是()a电饭煲的电阻为44，洗衣机电动机线圈的电阻为440b电饭煲消耗的电功率为1555w，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5wc1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104j，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103jd电饭煲发热功率是洗衣机电动机

6、发热功率的10倍答案c【方法技巧】电功与电热的区别1电功是电能转化为其他形式能的量度，电热是电能转化为内能的量度计算电功时用公式wiut，计算电热时用公式qi2rt.2从能量转化的角度来看，电功和焦耳热之间的数量关系是wq、iuti2rt.(1)纯电阻电路：如电炉等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时有wq.计算时可任选一公式：wqpti2rtiutt.(2)非纯电阻电路：如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功除将电能转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有w>q.电功只能用公式wuit来计算，焦耳热只能用公式qi2rt来计算对于非纯电阻电路，欧姆定律不再适用高频考点二电

7、路中的功率及效率问题例2、如图6所示，已知电源电动势e5v，内阻r2，定值电阻r10.5，滑动变阻器r2的阻值范围为010.求：图6(1)当滑动变阻器r2的阻值为多大时，电阻r1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？答案(1)02w(2)2.52.5w(3)1.5 3125w【变式探究】直流电路如图7所示，在滑动变阻器的滑片p向右移动时，电源的()图7a总功率一定减小b效率一定增大c内部损耗功率一定减小d输出功率一定先增大后减小答案abc解析当滑动变阻器的

8、滑片p向右移动时，接入电路的电阻变大，整个回路的电流变小，电源内部损耗的功率p内i2r一定减小，c正确；总功率pei一定减小，a正确；而内电压降低，外电压升高，电源的效率增大，b正确；当内电阻等于外电阻时，输出功率最大，此题中无法知道内、外电阻的大小关系，因此d错误高频考点三电路故障问题例3、如图8是某同学连接的实验实物图，开关闭合后a、b灯都不亮，他采用以下方法进行故障检查图8选用量程为10v的已校准的电压表进行检查，测试结果如表1所示根据测试结果，可判定故障是_a灯a短路b灯b短路ccd段断路ddf段断路表1测试点电压示数a、b有示数b、c有示数c、d无示数d、f有示数答案d【变式探究】如

9、图9所示的电路中，电源的电动势为6v，当开关s接通后，灯泡l1、l2都不亮，用电压表测得各部分的电压是uab6v，uad0v，ucd6v，由此可判定()图9al1和l2的灯丝都烧断了bl1的灯丝烧断了cl2的灯丝烧断了d变阻器r断路答案c解析由uab6v可知，电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，且在a、b之间由ucd6v可知，灯泡l1与滑动变阻器r是接通的，断路故障出现在c、d之间，故灯l2断路，所以选项c正确【举一反三】在如图10所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，a灯变暗，b灯变亮，则故障可能是()图10ar1短路br2断路cr3断路dr4短路答案bc高频考点四电源和电阻u

10、i图象的比较图象上的特征物理意义电源ui图象电阻ui图象图形图象表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势e，与横轴交点表示短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图线上每一点坐标的乘积ui表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点对应的u、i比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小不变图线斜率的绝对值大小内电阻r电阻大小例4、在如图11所示的ui图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线为某一电阻r的ui图线用该电源直接与电阻r相连组成

11、闭合电路，由图象可知()图11a电源的电动势为3v，内阻为0.5b电阻r的阻值为1c电源的输出功率为4wd电源的效率为50%答案abc【变式探究】如图12所示，直线a为某电源的ui图线，曲线b为某小灯泡的ui图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是()图12a4w,8wb2w,4wc2w,3wd4w,6w答案d解析用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率p出ui2×2w4w，电源的总功率p总ei3×2w6w，选项d正确【举一反三】如图13所示，图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图象，图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图象，则

12、下列说法正确的是()图13a电源的电动势为50vb电源的内阻为c电流为2.5a时，外电路的电阻为15d输出功率为120w时，输出电压是30v答案acd1(2015·浙江高考)下列说法正确的是()a电流通过导体的热功率与电流大小成正比b力对物体所做的功与力的作用时间成正比c电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比d弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比解析：电流通过导体的热功率为pi2r，与电流的平方成正比，a项错误；力作用在物体上，如果物体没有在力的方向上发生位移，作用时间再长，做功也为零，b项错误；由c可知，电容器的电容由电容器本身的性质决定，因此电容器的带电量与两极间的电势差

13、成正比，c项正确；弹簧的劲度系数与弹簧的伸长量无关，d项错误。答案：c1(2014·天津·2)如图17所示，电路中r1、r2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器c的极板水平放置，闭合电键s，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是()图17a增大r1的阻值b增大r2的阻值c增大两板间的距离d断开电键s答案b2(2014·上海·18)如图18所示，电路中定值电阻阻值r大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表v1、v2、v3示数变化量的绝对值分别为u1、u2、u3，理想电流表a示数变

14、化量的绝对值为i，则()图18aa的示数增大bv2的示数增大cu3与i的比值大于rdu1大于u2答案acd1如图7所示，电源内阻不可忽略，电路中接有一小灯泡和一电动机小灯泡l上标有“6 v12 w”字样，电动机的线圈电阻rm0.5 .若灯泡正常发光时，电源的输出电压为12 v，此时()图7a整个电路消耗的电功率为24 wb电动机的热功率为12 wc电动机的输出功率为12 wd电动机的输入功率为12 w答案d解析灯泡正常发光，则电路电流iil2 a已知电路电流，由于不知电源电动势，无法求出整个电路消耗的电功率，故a错误；电动机的热功率pqi2rm22×0.5 w2 w，故b错误；灯泡正

15、常发光时，电动机电压umuul12 v6 v6 v，电动机的输入功率pumi6×2 w12 w，电动机的输出功率p出ppq12 w2 w10 w，故c错误，d正确2汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图4所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 a，电动机启动时电流表读数为58 a若电源电动势为12.5 v，内阻为0.05 ，电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了()图4a35.8 w b43.2 w c48.2 w d76.8 w答案b3如图9所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机m和电热丝r构成当闭合开关s1、s2后，电动机驱动风叶旋转，将空气

16、从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出已知电吹风的额定电压为220 v，吹冷风时的功率为120 w，吹热风时的功率为1 000 w关于该电吹风，下列说法正确的是()图9a电热丝的电阻为55 b电动机的电阻为 c当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 jd当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1 120 j答案a解析电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为p1 000 w120 w880 w，对电热丝，由p可得电热丝的电阻为r 55 ，选项a正确；由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项b错误；当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880 j，选

17、项c错误；当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120 j，选项d错误4一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 v的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 a，通过洗衣机电动机的电流是0.50 a，则下列说法中正确的是()a电饭煲的电阻为44 ，洗衣机电动机线圈的电阻为440 b电饭煲消耗的电功率为1 555 w，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 wc1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 j，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 jd电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍答案c其热功率p热p2，所

18、以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍5.(多选)如图4所示，用输出电压为1.4 v、输出电流为100 ma的充电器对内阻为2 的镍氢电池充电下列说法正确的是()图4a电能转化为化学能的功率为0.12 wb充电器输出的电功率为0.14 wc充电时，电池消耗的热功率为0.02 wd充电器把0.14 w的功率储存在电池内答案abc解析充电器对电池的充电功率为p总ui0.14 w，电池充电时的热功率为p热i2r0.02 w，所以转化为化学能的功率为p化p总p热0.12 w，因此充电器充电功率为0.12 w，故a、b、c正确，d错误6如图5所示为一玩具起重机的电路示意图电源电动势为6 v，内

19、阻为0.5 ，电阻r2.5 ，当电动机以0.5 m/s的速度匀速提升一质量为320 g的物体时(不计一切摩擦阻力，g10 m/s2)，标有“3 v0.6 w”的灯泡恰好正常发光，则电动机的内阻为()图5a1.25 b3.75 c5.625 d1 答案a7如图10所示，a为电解槽，为电动机，n为电炉子，恒定电压u12 v，电解槽内阻ra2 ，当s1闭合，s2、s3断开时，示数为6 a；当s2闭合，s1、s3断开时，示数为5 a，且电动机输出功率为35 w；当s3闭合，s1、s2断开时，示数为4 a求：图10(1)电炉子的电阻及发热功率；(2)电动机的内阻；(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少答案(1)2 72 w(2)1 (3)16 w解析(1)电炉子为纯电阻元件，