1　电路中的能量转化

1电路中的能量转化核心素养点击物理观念(1)通过实例分析，理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的，加深对功与能量转化关系的认识。(2)通过推导电功公式和焦耳定律，理解电功、电功率和焦耳定律的内涵。科学思维从能量的转化和守恒角度分析非纯电阻电路中的能量转化，理解电功和电热的区别和联系。科学态度与责任(1)能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。(2)联系生活中的电风扇、空调、电动机等电器设备，体会能量转化与守恒思想，增强理论联系实际的意识。1．填一填(1)电流转化为其他形式的能，是通过

做功来实现的。(2)电流做功的实质：导体中的

对自由电荷的静电力在做功。(3)静电力的功：电流在一段电路中所做的功等于电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的

,即W＝

。电流恒定电场乘积UIt2．判断(1)电功与电能的单位是相同的，因此，电功就是电能。

(

)(2)电流做的功越多，电功率越大。

(

)(3)电流做功的过程实质上就是静电力对自由电荷做功的过程。

(

)××√3．想一想如图所示，已知电路两端的电势差为U，电路中的电流为I，电荷从左端到达右端所用的时间为t，则在t时间内通过导体某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？提示：由电流的定义式可得通过某截面的电荷量q＝It，根据静电力做功的公式W＝qU，可得W＝UIt。1．填一填(1)焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成

，跟导体的电阻及通电时间成

。即：Q＝

。(2)热功率：电流通过导体发热的功率P热＝

。(3)电路中的能量转化①电动机工作时能量转化关系：电动机从电源获得的能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为

。②功率关系：________________。③电池充电时能量转化关系：电能转化为______和内能。正比正比I2RtI2R内能化学能P电＝P机＋P损2．判断(1)非纯电阻电路中，电热Q的表达式仍为Q＝I2Rt。

(

)(2)热功率与电功率是相同的。

(

)(3)电流通过笔记本电脑时，电功与电热不相等。

(

)√×√3．想一想(1)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？提示：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。(2)公式W＝UIt、W＝I2Rt应用时应注意什么？W＝UIt可以计算热量吗？提示：W＝UIt普遍适用，而W＝I2Rt只适用于纯电阻电路。在纯电阻电路中，可以应用W＝UIt计算热量，而在非纯电阻电路中不能应用W＝UIt计算热量。【重难释解】1．串联电路功率关系(1)各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比(纯电阻电路)。(2)总功率P总＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。解题指导：(1)电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和。(2)串联电路中，功率与电阻成正比；并联电路中，功率与电阻成反比。[解析]

若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为110V，对A电路，因为RA＜RB，所以UA＜UB，即UB＞110V，B灯将被烧坏；对B电路，RB＞R并，UB＞U并，B灯将被烧坏；对C电路，RA可能等于B灯与变阻器并联后的电阻，所以UA可能等于UB，等于110V，两灯可能正常发光，且电路消耗总功率为200W；对D电路，滑动变阻器电阻可能等于两灯并联后总电阻，可能有UA＝UB＝U并＝110V，两灯可能正常发光，且电路中消耗总功率为280W。综上可知，C正确。[答案]

C【针对训练】1．如图所示，一个电阻R和一个灯泡L串联接在电压恒为U的电源上，电路中的电流为I。电阻两端的电压为U1，电功率为P1；灯泡两端的电压为U2，电功率为P2。则下列关系式正确的是

(

)A．P1＝UI

B.P2＝U2RC．U2＝U－IR D．U1＝U－IR解析：电阻的功率P1＝U1I，A错误；P2＝U2I，B错误；U2＝U－U1＝U－IR，C正确，D错误。答案：C

2．(2020·海南高考)一车载加热器(额定电压为24V)发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为Pab、Pac、Pbc，则

(

)A．Pab>Pbc B．Pab＝PacC．Pac＝Pbc D．Pab<Pac【重难释解】1．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：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。2．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较3．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＝UI－I2r。解题指导：(1)电动机停止转动，电路为纯电阻电路。(2)电动机正常运转，电路为非纯电阻电路。[迁移·发散]上述典例中，若电动机以v＝1m/s匀速竖直向上提升重物，该重物的质量为多少？(g取10m/s2)4．某电动机提升重物的装置如图所示，电源的电压为120V，不计内阻。重物的质量m＝50kg。当电动机以v＝0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I＝5A，重力加速度g取10m/s2，则下列判断不正确的是

(

)A．电动机消耗功率600W

B．电动机的机械功率450WC．电动机线圈电阻为6Ω

D．电动机线圈电阻为24Ω解析：电动机消耗功率P＝UI＝600W，选项A正确，不符合题意；电动机的机械功率P机＝mgv＝450W，选项B正确，不符合题意；对电动机P－P机＝I2r，解得电动机线圈电阻为r＝6Ω，选项C正确，不符合题意，选项D错误，符合题意。答案：D

一、培养创新意识和创新思维1．某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.5m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW。不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时扶梯的移动速率与不载人时相同，忽略电动机内阻的热损耗，则不载人时扶梯运行的电功率是多大？若输送一个人的功率为120W，则这台自动扶梯可同时乘载多少人？二、注重学以致用和思维建模2．如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内

(

)解析：充电宝的输出电压为U、输出电流为I，所以充电宝输出的电功率为P＝UI，A错误；手机电池充电电流为I，所以手机电池产生的热功率为Pr＝I2r，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B、C错误；输出的电能一部分转化为手机的化学能，一部分转化为电池的热能，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为W＝UIt－I2rt，D正确。答案：D

3．下表是某品牌电动自行车的主要技术参数。质量m＝60kg的人骑该电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶，受到的阻力是人与车总重的0.02