1、由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费2.5 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 QW _，由欧姆定律 UIR，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
2、、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1EIU 外 IU 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
3、如何计算它们消耗的电能吗？1电流做功的实质是什么？由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费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
4、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.网由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费要点提炼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
5、机，把它接入 0.2 V 电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是 0.4 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？由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费变式训练 1 某吸尘器中的电动机线圈电阻为 1 ，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 UI 图线 ，线段 B 为某电阻 R
6、 的UI 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 ，定值电阻 R03 .由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费图 2(1)当 R 为何值时，R 0 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 UI 图象求电源的 电动势和内阻(2
7、)电路中的电流最大时，R 0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( )AQUIt BQI 2RtC Q t U2RDWPt2一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( )由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费A
8、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U2tR4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由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费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 UIWt二、1热量 Q UIt I 2Rt 2.Q/t I 2R3UIt I 2Rt 大三、
9、1EI 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 qIt ，电场力移动电荷做的功为 WqU，所以 t 时间内电流做功 WUIt.要点提炼1WUIt 2.PUI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
10、，电热仍为I2Rt，此时电功大于电热要点提炼1QI 2Rt 2.WQ WQ三、问题情境1E U 内 U 外2根据 EU 内 U 外 可得 EIU 内 IU 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 表示内电路上由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费消耗的电功率要点提炼1EIU 内 IU 外 I EII 2rI 2R2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 I2R R ，由此可知当E2R r2 E2RR r2 4Rr E2R
11、r2R 4rRr 时，电源有最大输出功率 P 出 max .E24r(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 Rr 时，若 R 增大 ，P 出 增大；当 Rr 时，若 R 增大，P 出 减小对一个确定的电源，除 Rr 外，外电阻 有两个值对应的输出功率相等，即()2R1 ( )2R2，化简后得到这两个阻值的关系为 R1R2r 2.ER1 r ER2 r2 ，可见，外电阻 R 越大，P出P IUIE UE IRIR r RR r 11 rR电源的效率越高，当电源有最大输出功率时，50%，此时电源的效率并不是最高解题方法探究例 1 (1)1.5 W (2)8 W解析 (1
12、) 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 0.5 UI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 2R0.5 W总功率 P 总 UI 2 W， 则输出功率 P 出 P 总 P 热 1.5 W.由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费由莲山课件提供 http:/ 资源全部免费(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 W8 W.U2R 220.5变式训练 1
13、 22 0 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E3 V，r 0.5 .EI 36从图线 B 可读出 R 1 .UI由电源 E3 V，r0.5 与电阻 R1 组成的闭合电路中，I A2 A，则 P 出 I 2R4 W.ER r 31.5(2)P 内 I 2r2 W.变式训练 2 (1)0 10.9 W(2)4.5 13.3 W即学即练1B 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2D 输出功率是指电动机单位时间内对外所做的功，D 项正确 3AC 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4B 外电路的电阻逐渐变小的过程中，由 U 外 E 知，路RR r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
