高二物理电功率The document was prepared on January 2, 2021电功率学案（粤教版选修3-1）一、电功和电功率1．电功是指__________的功，电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的________、电路中的________和________三者的乘积，表达式W＝________. 2．电功率是指____________________________，P＝________＝________.二、焦耳定律和热功率1．在一段只有电阻元件的纯电阻电路中，电场力所做的功W等于电流通过这段电路时发出的________，即Q＝W＝__________，由欧姆定律U＝IR，热量Q＝________，这就是焦耳定律．2．一段电路因发热而消耗的功率P热＝______，称为热功率．纯电阻电路上的热功率可表示为P＝__________.热3．如果不是纯电阻电路，电能除一部分转化为内能外，其他部分转化为机械能、化学能等，这时的电功仍然等于______，电阻上产生的热量仍为______，此时电功比电阻上产生的热量______．三、闭合电路中的功率1．EI＝U外I＋U内I，反映了闭合电路中的能量转化关系．__________表示电源提供的电功率，________和________分别表示外电路和内电路上消耗的电功率．公式表明，电源提供的能量一部分消耗在______上，转化为其他形式的能量；另一部分消耗在________上，转化为内能．2．电动势反映了电源把____________________转化为电能的能力．当电源流过单位电时，若电源电动势越大，则电源提供的__________越大，电源把其他形式的能转化为电能的能力越强.一、电功和电功率[问题情境]在日常生活中，经常会用到家用小电器，例如电吹风、电熨斗等，它们都会分为几档，像电吹风可以吹凉风、暖风和热风．你知道如何计算它们消耗的电能吗1．电流做功的实质是什么2．设加在一段电路两端的电压为U，流过电路的电流为I，试推导电流做功的表达式．[要点提炼]1．电功的计算式：______________.2．电功率的计算式：____________.二、焦耳定律和热功率[问题情境]随着家用电器的增多，特别是空调，电热器等大功率用电器的使用，引发的火灾事故越来越多．据统计很大一部分火灾的事故原因是导线、插座或开关等元件温度升高而导致的．电流通过导体为什么会发热，产生的热量与哪些因素有关呢1．什么样的电路是纯电阻电路[来源:学,科,网]2．电功和电热相等吗3．比较非纯电阻电路中电功与电热的关系．[要点提炼]1．焦耳定律的表达式：____________.2．电功与电热的关系：纯电阻电路中：________________，非纯电阻电路中：__________.三、闭合电路中的功率[问题情境]1.闭合电路中电源电动势和内、外电压的关系是怎样的．2．推导闭合电路中能量的转化关系并解释各项的物理意义．[来源:高.考.资.源.网] [要点提炼]1．闭合电路中的能量转化关系：______________，对于纯电阻电路该式可写为______．2．电动势反映了电源把________________转化为____________的能力．[问题延伸]1．什么是电源的输出功率在一个闭合回路中电源的输出功率与外电阻之间有怎样的关系(纯电阻电路)2．电源的效率如何计算它与外电阻有怎样的关系例1有一个直流电动机，把它接入V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是A．若把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A.(1)求电动机正常工作时的输出功率．(2)若在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大变式训练1某吸尘器中的电动机线圈电阻为1 Ω，接在220 V的直流电压下，工作电流为1 A，则吸尘器消耗的电功率为________；发热损耗的功率为________；转化为机械能的功率为________．例2图1如图1所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，则：(1)电源的输出功率P出是多大(2)电源内部损耗的电功率P内是多少变式训练2电路图如图2甲所示，图乙中的图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为15 Ω，定值电阻R0＝3 Ω.图2(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大最大值为多少(2)当R为何值时，电源的输出功率最大最大值为多少[来源:高.考.资.源.网]思路点拨求解本题应把握以下三点：(1)由U－I图象求电源的电动势和内阻．(2)电路中的电流最大时，R0消耗的功率最大．(3)利用电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出功率．【即学即练】1．下列求解电热的公式中，对所有电路均适用的是() A．Q＝UIt B．Q＝I2RtC．Q＝U2R t D．W＝Pt2．一台电动机的输出功率是10 kW，这表明该电动机工作时()A．每秒消耗10 kW电能B．每秒对外做10 kW功C．每秒消耗10 kJ电能D．每秒对外做10 kJ功3．电动机的电枢阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是()A．电动机消耗的电能为UItB．电动机消耗的电能为I2RtC．电动机线圈产生的热量为I2RtD．电动机线圈产生的热量为U2t R4．电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐变小的过程中，下列说法错误的是()A．路端电压一定逐渐变小B．电源的输出功率一定逐渐变小C．电源内部消耗的电功率一定逐渐变大D．电源的输出电流一定变大参考答案课前自主学习一、1．电流所做电压U电流I通电时间t UIt2．单位时间内电流所做的功Wt UI二、1．热量Q UIt I2Rt t I2R3．UIt I2Rt大三、1．EI U外I U内I外电路内电路2．其他形式的能量电功率核心知识探究一、[问题情境]1．因电流是自由电荷在电场力作用下定向移动形成的，电流做的功，实质上是电场力对自由电荷做功．2．推导：t时间内流过电路的电荷总量q＝It，电场力移动电荷做的功为W＝qU，所以t时间内电流做功W＝UIt.[要点提炼]1．W＝UIt＝UI二、[问题情境]1．只含白炽灯、电炉等电热元件的电路是纯电阻电路．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．在纯电阻电路中，两者相等；在非纯电阻电路中，两者不相等．3．非纯电阻电路中，电能一部分转化为内能，其他部分转化为机械能、化学能等其他形式的能，这时电功仍然等于UIt，电热仍为I2Rt，此时电功大于电热．[要点提炼]1．Q＝I2Rt＝Q W＞Q三、[问题情境]1．E＝U内＋U外2．根据E＝U内＋U外可得EI＝U内I＋U外I，式中EI表示电源提供的电功率，U外I表示外电路上消耗的电功率；U内I表示内电路上消耗的电功率．[要点提炼]1．EI＝U内I＋U外I EI＝I2r＋I2R2．其他形式的能电能[问题延伸]1．电源的输出功率是指外电路消耗的功率．当外电路为纯电阻电路时，(1)电源的输出功率P 出＝I 2R ＝E 2R ＋r 2R ＝E 2R R －r 2＋4Rr ＝E 2R －r 2R＋4r ，由此可知当R ＝r 时，电源有最大输出功率P 出max ＝E 24r. (2)P 出与外电阻R 的函数关系图象如图所示，从图中看出当R ＜r 时，若R 增大，P 出增大；当R ＞r 时，若R 增大，P 出减小．对一个确定的电源，除R ＝r 外，外电阻有两个值对应的输出功率相等，即(E R 1＋r )2R 1＝(E R 2＋r )2R 2，化简后得到这两个阻值的关系为R 1R 2＝r 2.2．η＝P 出P ＝IU IE ＝U E ＝IR IR ＋r ＝R R ＋r ＝11＋r R，可见，外电阻R 越大，电源的效率越高，当电源有最大输出功率时，η＝50%，此时电源的效率并不是最高． 解题方法探究例1 (1) W (2)8 W解析 (1)电动机不转时，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能完全转化为内能，此时电动机可看做纯电阻电路，则R ＝U I＝ Ω 当加电压为2 V 、电流为1 A 时，电动机正常工作，有机械能输出，此时电动机为非纯电阻电路，消耗的电能等于转化的机械能和内能之和．转化的热功率为P 热＝I 2R ＝ W总功率P 总＝UI ＝2 W ，则输出功率P 出＝P 总－P 热＝ W.(2)若在电动机正常工作时被卡住，电动机无机械能输出，看做纯电阻电路，此时的电热功率为：P 热′＝U 2R＝错误! W ＝8 W. 变式训练1 220 W 1 W 219 W例2 (1)4 W (2)2 W解析 (1)根据题意，从图线A 可读出E ＝3 V ，r ＝E I ＝36Ω＝ Ω. 从图线B 可读出R ＝ΔU ΔI＝1 Ω. 由电源E ＝3 V ，r ＝ Ω与电阻R ＝1 Ω组成的闭合电路中，I ′＝E R ＋r＝错误! A ＝2 A ，则P 出＝I ′2R ＝4 W.(2)P 内＝I ′2r ＝2 W.变式训练2 (1)0 W(2) Ω W即学即练1．B[A、D两选项适合于任何电路电功的计算．B选项适合于任何电路电热的计算．C选项只适合于纯电阻电路电热的计算．]2．D[输出功率是指电动机单位时间内对外所做的功，D项正确．]3．AC[电动机为非纯电阻元件，由电功、电热的计算公式知A、C正确．]4．B[外电路的电阻逐渐变小的过程中，由U外＝RR＋rE知，路端电压一定逐渐变小．内电压变大，输出电流一定变大，电源内部消耗的电功率一定逐渐变大，但输出功率不一定变大．]。