高中物理第十二章电能能量守恒定律1.电路中的能量转化课件新人教版必修第三册

1.电路中的能量转化必备知识·自主学习关键能力·合作探究课堂检测·素养达标新课程标准核心素养目标1.理解电功、电功率及焦耳定律2．能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象物理观念了解电流做功的实质，知道电功率的概念科学思维学会分析电路中能量转化的问题，知道焦耳定律和电功之间的关系科学探究通过电动机实例，探究电动机消耗的功率与输出功率及发热功率之间的关系科学态度与责任通过生活中用电常识，分析纯电阻元件和非纯电阻元件，利用焦耳定律解决生活中的问题必备知识·自主学习

静电力电流做功UIt焦耳J度3.6×106时间UI瓦特W快慢二、焦耳定律1．焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟____________成正比，跟导体的________及通电________成正比．(2)表达式：Q＝________．2．热功率(1)定义：________内的发热量称为热功率．(2)公式：P热＝I2R.电流的二次方电阻时间I2Rt单位时间三、电路中的能量转化1．电动机消耗的功率P电＝________．2．电动机线圈电阻上的热功率P热＝________．3．电动机输出功率P机＝UI－________．UII2RI2R[情境思考]

现代生活中随处都可以见到各种用电器，如电灯、电风扇等．那么你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗？提示：通过电流做功来实现，即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功．【思考辨析】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程．(

)(2)电功率越大，表示电流做功越多．(

)(3)电功与能量的单位都是焦耳，电功就是电能．(

)(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热．(

)(5)电功W＝UIt只能用来计算纯电阻电路中电流所做的功．(

)(6)焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，此式适用于任何电路．(

)√××√×√关键能力·合作探究探究点一电功、电热与焦耳定律的理解探究总结1.电功和电功率W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路．2．电热和热功率Q＝I2Rt是电热的计算式，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率．

典例示范例1下列关于电功、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B．静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大C．电流通过电动机时的电功率和热功率相等D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路【答案】

D【解析】对于一段电路，Q＝Pt，即Q与P、t都有关，所以P越大，Q不一定越大，故A项错误；由电流的微观表达式I＝neSv，同一金属导体内电流不变，所以电子运动的速率不变，故B项错误；在电动机中，电流做的功＝焦耳热＋机械能，所以W>Q，即IU>I2R，故C项错误；Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，故D项正确．例2(多选)用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要ts，如果不考虑电热丝电阻受温度的影响，那么(

)A．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要2tsB．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要4tsC．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要4tsD．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要16ts【答案】

BD

针对训练1

如图为一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V，机器人的锂电池容量为20A·h.则机器人(

)A．额定工作电流为20AB．充满电后最长工作时间为2hC．电池充满电后总电量为7.2×104CD．以额定电流工作时每分钟消耗能量为1440J

答案：C

串联电路并联电路功率分配总功率P＝P1＋P2＋…＋PnP＝P1＋P2＋…＋Pn3.额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的电功率叫作额定功率．当实际电压达到额定电压时，实际功率等于额定功率．(2)为了用电器不被烧毁，实际功率不能大于额定功率．典例示范例3三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10W．现将它们按如图所示方式连接时，整个电路允许消耗的最大功率为(

)A．30W

B．20WC．15W

D．10W【答案】

C

针对训练

2

A、B、C三个灯泡按如图所示的方式连接时，各自消耗的实际功率相同，则RA∶RB∶RC为(

)A．1∶1∶1B．1∶2∶2C．2∶1∶1

D．1∶4∶4答案：D

针对训练

3

有四盏灯，如图所示连接在电路中，L1和L2都标有“220V

100W”字样，L3和L4都标有“220V

40W”字样，电路接通后，最暗的是(假定灯丝电阻不随温度变化，实际消耗的功率越大，灯越亮)(

)A．L1

B．L2C．L3

D．L4答案：C

2．串、并联电路的总功率(1)串联电路：P总＝U总I＝(U1＋U2＋U3＋…＋Un)I＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn(2)并联电路：P总＝UI总＝U(I1＋I2＋I3＋…＋In)＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn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部分消耗的功率之和．典例示范例4李锋准备参加玩具赛车比赛，他想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中．请问：(1)这只电动机线圈的电阻为多少？(2)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？(3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能是多少？(4)该玩具电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少？电动机的电压/V电动机工作状态通过电动机的电流/A0.2不转动0.42.0正常转动1.0

针对训练4

如图甲所示为一款儿童电动汽车，该款电动汽车的部分参数如图乙所示，则下列说法正确的是(

)A．电源规格中的“4.5A·h”，A·h是能量的单位B．电机的输出功率不大于24WC．电机线圈的电阻为6ΩD．行驶过程中电机突发故障，被卡住无法转动，此时通过电机的电流为2A答案：B解析：A错：A·h是电流与时间的乘积，是电量的单位．B对：电机的额定功率P＝UI＝12×2W＝24W，可知电机的输出功率不大于24W．C错：电机为非纯电阻元件，不能由欧姆定律求出电机线圈的电阻值．D错：知道电机的额定电压，不知道电机的电阻值，所以若电机突发故障，被卡住无法转动，则不能求出通过电机的电流值．针对训练5

小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1Ω)与规格为“4V

4W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5Ω的电阻串联，然后接至U＝12V的电源上，如图所示，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．

课堂检测·素养达标

答案：B

2．家电待机耗电问题常常被市民所忽视．据统计某市的常住人口有900多万，大约有300万户，以用电器平均每天待机20小时计，参考下表数据，估算该市每年家庭用电器待机耗电总量约为(

)A.6×106度B．6×108度C.6×1010度D．6×1012度家庭常用电器电视机洗衣机空调电脑户均数量(台)1121电器待机功耗(W/台)102310答案：B解析：每户家庭用电器待机总功率为P＝10W＋2W＋2×3W＋10W＝28W，每户家庭的用电器因待机一天消耗的电能为E0＝28×20×3600J＝2.016×106J，则每年该市家庭用电器待机耗电总量为E＝300×104×365×E0，代入数据并转换为度，可得E≈6×108度．3．额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝40W的两盏电灯，若接在电压是220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是(

)答案：C

4．一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为220V的交流电源上，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，则下列说法正确的是(

)A.电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440ΩB.电饭煲的电功率为1555W，