2019_20学年高中物理第二章电路第五节电功率课件粤教版.pptx

第五节 电功率,第二章 电 路,物理观念： 1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念. 2.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别. 科学思维： 1.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系，并能进行有关的计算. 2.了解公式QI2Rt(PI2R)、 的适用条件. 3.通过有关实例，让学生理解非纯电阻电路中的能量转化关系.,学科素养与目标要求,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习,达标检测,课时对点练,预习新知 夯实基础,检测评价 达标过关,注重双基 强化落实,重点探究,启迪思维 探究重点,自主预习,1.电功 (1)概念：在一段电路中，电场力对自由电荷做的功. (2)公式：WUIt 国际制单位： ，简称 ，符号 . 常用单位：千瓦时(kWh)，也叫“度”，1 kWh J. (3)电流做功的过程就是 能转化为其他形式的能的过程.,一、电功和电功率,J,焦耳,3.6106,焦,电,2.电功率 (1)定义：单位 内电流所做的功. (2)公式：P . (3)单位： ，简称 ，符号 . (4)意义：表示电流做功的 .,时间,UI,瓦特,W,快慢,瓦,二、焦耳定律和热功率,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 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)表达式：P热 .,电流的二次方,电阻,通电时间,I2Rt,单位时间,I2R,3.纯电阻电路和非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：只有 的电路. 在纯电阻电路中，电场力所做的功 电流通过这段导体所产生的热量.电能全部转化为 ，如 、 、 、 、电熨斗等. (2)非纯电阻电路：含有 、 的电路. 在非纯电阻电路中，电能除一部分转化为内能外，其他部分转化为 或 .,电阻元件,内能,电炉,电动机,机械能,化学能,电烙铁,电热毯,电热水器,电解槽,等于,三、闭合电路中的功率,1.闭合电路的功率：,EI,U外I,U内I,I2r,电源,外,内,U内I,P外P内,2.电动势的意义：电动势反映了电源把其他形式的能转化为 的能力，当电源流过单位电流时，电源电动势E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 .,电能,电功率,越强,1.判断下列说法的正误. (1)电功率越大，表示电流做功越多.( ) (2)电功WUIt可以用来计算所有电路中电流所做的功.( ) (3)电热QI2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热.( ) (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内能. ( ),即学即用,2.通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流为 ， 则在时间t内产生的热量为_.,重点探究,如图所示，已知电路两端的电势差为U，电路中的电流为I，在t时间内通过导体某横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？该过程中单位时间内电流做的功是多少？,一、电功和电功率,导学探究,答案 It UIt IU,1.电功是指电路中电场力对自由电荷所做的功，电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程. 2.电功的计算式WUIt和电功率的计算式PUI均适用于任何电路. 3.纯电阻电路中，UIR，所以WUItI2Rt t，PUII2R .,知识深化,例1 额定电压都是110 V、额定功率PA100 W、PB40 W的灯泡两盏，若接在电压为220 V的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是,解析 判断灯泡能否正常发光，就要判断灯泡两端的电压是否是额定电压，或通过灯泡的电流是否是额定电流，,对于A电路，由于RARB，所以UBUA，且有UB110 V，B灯被烧毁，A灯不能发光. 对于B电路，由于RBRA，A灯又并联滑动变阻器，并联电阻小于RB，所以UBU并，B灯被烧毁，A灯不能发光. 对于C电路，B灯与滑动变阻器的并联电阻可能等于RA，所以可能出现UAUB110 V，两灯可以正常发光. 对于D电路，若滑动变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UAUB110 V，两灯可以正常发光. 比较C、D两个电路，由于C电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110 V，而D电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110 V，所以C电路消耗电功率最小.,1.串联、并联电阻的功率分配(纯电阻电路),针对训练 三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10 W，现将其中的两只灯泡串联起来，再与第三只灯泡并联在电路中，如图1所示，则整个电路允许消耗的最大功率为 A.30 W B.20 W C.15 W D.10 W,图1,解析 若灯泡1和灯泡2都达到额定功率时，并联部分的电压等于2U额，灯泡3两端的电压超过额定电压，容易烧坏，所以整个电路消耗的功率最大时，应是灯泡3达到最大功率，即P3U额I额10 W.,总功率为PP1P2P315 W.,1.某一电路中只含有某一电阻元件，即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一种，分析哪些属于纯电阻元件，哪些属于非纯电阻元件.,二、焦耳定律和热功率,导学探究,答案 纯电阻元件有：白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅；非纯电阻元件有：电动机、电容器、电解槽.,2.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？,答案 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.,1.电热和热功率 电热的计算式QI2Rt 热功率的计算式PI2R 可以计算任何电路中产生的电热和热功率. 2.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：在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能.,知识深化,3.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较,4.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IUI2r.,例2 (多选)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.WUIt适用于任何电路，而WI2Rt t只适用于纯电阻电路 C.在非纯电阻电路中，UII2R D.焦耳热QI2Rt适用于任何电路,在非纯电阻电路中，电流做的功焦耳热其他形式的能，所以WQ，故UII2R，C对. QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D对.,例3 (2018九江一中月考)有一个直流电动机，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；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)求这台电动机的内阻；,答案 0.5 ,(2)求电动机正常工作时的输出功率；,答案 1.5 W,解析 电动机正常工作时电路为非纯电阻电路，消耗的总功率P总UI21 W2 W 线圈内阻的热功率P热I2r120.5 W0.5 W 则电动机正常工作时的输出功率P出P总P热2 W0.5 W1.5 W,(3)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？,答案 8 W,例4 小型直流电动机(其线圈内阻为r1 )与规格为“4 V 4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R5 的电阻串联，然后接至U12 V的电源上，如图2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；,答案 0.6 A,图2,流经电动机的电流IIRIL0.6 A.,(2)电动机的输出功率P出；,答案 2.04 W,解析 电动机消耗的总功率PULI40.6 W2.4 W 电动机的热功率 P热I2r(0.6)21 W0.36 W 电动机的输出功率P出PP热2.4 W0.36 W2.04 W,(3)电动机的效率.,答案 85%,学科素养 通过例题使学生熟练掌握电功、电热的基本公式，并能区别应用电功率、热功率的相关公式，充分体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.,1.电源的有关功率和电源的效率 (1)电源的总功率：P总IE. (2)电源的输出功率：P出IU. (3)电源内部的发热功率：P内I2r. (4)三者关系：P总P出P内(适用于任何电路) 或EIU外IU内I(适用于任何电路) 或EII2RI2r(适用于外电路是纯电阻的电路),三、电路中的能量转化,2.串、并联电路的总功率 (1)串联电路：P总U总I(U1U2U3)IP1P2P3 (2)并联电路：P总UI总U(I1I2I3)P1P2P3 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电阻消耗的功率之和.,例5 (2018日照市期末)如图3所示的电路中，电源电动势E10 V，内阻r0.5 ，电动机的电阻R01.0 ，定值电阻R11.5 .电动机正常工作时，理想电压表的示数U13.0 V.求： (1)电源总功率；,答案 20 W,解析 已知电压表的示数U13.0 V和定值电阻R11.5 ，,电源的总功率P总EI20 W,图3,(2)电源的输出功率；,解析 电源的输出功率P出EII2r18 W,答案 18 W,(3)电动机消耗的电功率，以及将电能转化为机械能的功率.,答案 12 W 8 W,解析 根据闭合电路的欧姆定律，电动机两端的电压U2EU1Ir6 V 电动机消耗的电功率P电U2I12 W 电动机将电能转化为机械能的功率，就是电动机的输出功率P机U2II2R08 W.,达标检测,1,2,3,4,1.(对电功率的理解)如图4所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电风扇等.停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是 A.PI2R B.P C.PIU D.PI2R,图4,解析 家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用PUI来计算，C正确.,1,2,3,4,2.(电功率公式的应用)下表为某电热水壶铭牌上的一部分内容，根据表中的信息，可计算出电热水壶在额定电压下以额定功率工作时的电流约为,A.6.8 A B.4.1 A C.1.2 A D.0.24 A,解析 由铭牌读出电热水壶额定功率为P900 W，额定电压为U220 V；由PUI得，电热水壶的额定电流为：I 4.1 A.,3.(纯电阻电路功率的分配及计算)把6个相同的电灯接成如图5甲、乙所示两电路，通过调节供电电压与变阻器R1、R2的阻值，使两组电灯均能正常发光，并且两电路消耗的总电功率也相同，则R1、R2大小满足 A.R29R1 B.R26R1 C.R23R1 D.R1R2,解析 设正常发光时通过每个灯泡的电流均为I，则题图甲中总电流为3I，题图乙中总电流为I；要使两电路消耗的总电功率也相同，需使PR1PR2，即(3I)2R1I2R2，故R29R1，所以选项A正确.,图5,1,2,3,4,1,2,3,4,4.(电路中的功率)如图6所示，一直流电动机与阻值R9 的电阻串联在电源上，电源电动势E30 V，内阻r1 ，用理想电压表测出电动机两端电压UM10 V，已知电动机线圈电阻RM1 ，求： (1)电源的总功率和电源的输出功率；,图6,答案 60 W 56 W,解析 由EUMIRIr得,电源的总功率P总EI302 W60 W 电源的输出功率P出EII2r60 W221 W56 W,1,2,3,4,(2)电动机消耗的电功率和电动机输出的机械功率.,答案 20 W 16 W,解析 电动机消耗的电功率 P电UMI102 W20 W 电动机输出的机械功率 P机P出I2RM20 W221 W16 W.,1,2,3,4,课时对点练,一、选择题 考点一 电功、电功率 1.室内有几种用电器：1.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、250 W的电视机和2 kW的空调器.如果进户线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况下不能同时使用的是 A.电饭煲和电冰箱 B.取暖器和空调器 C.电饭煲和空调器 D.电冰箱、电视机和空调器,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 电路中允许的最大功率为PmUI2 860 W.用电器的功率之和大于Pm时，用电器就不可以同时使用，故选C.,14,2.如图1所示为某两个电阻的UI图象，则电阻之比R1R2和把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1P2及并联后接入电路时消耗功率之比P1P2分别是 A.21 21 12 B.21 12 21 C.12 12 21 D.12 21 12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图1,14,3.(多选)有两个灯泡L1、L2，额定电压均为6 V，额定功率分别为6 W、3 W，将它们接在电路中，下列说法正确的是 A.若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W B.若将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W C.若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 W D.若将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,当两灯泡串联时，电流相等，要使两灯泡不致被烧坏，电路中的最大电流为0.5 A，最大功率为PmaxI22R1I22R24.5 W，故A错误，B正确； 当两灯泡并联时，电压相等，当电压为6 V时，两灯皆可正常发光，此时电路最大功率为9 W，故C正确，D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,4.A、B为“220 V 100 W”的两盏相同的灯泡，C、D为“220 V 40 W”的两盏相同的灯泡.现将四盏灯泡接成如图2所示的电路，并将两端接入电路，各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD.则实际功率的大小关系为 A.PAPB，PCPD B.PAPDPBPC C.PDPAPBPC D.PBPCPDPA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图2,解析 根据R 得，RARBRCRD.由电路图知，UBUC，根据P 知PBPC；因为IAID，根据PI2R知，PDPA.A、D电流大于B、C电流，由PI2R知，PAPB，PDPC，所以PDPAPBPC.,14,考点二 焦耳定律、热功率 5.关于电功W和电热Q的说法正确的是 A.在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，且WQ B.在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，但W不一定等于Q C.WUIt、QI2Rt均只有在纯电阻电路中才成立 D.WUIt在任何电路中都成立，QI2Rt只在纯电阻电路中才成立,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 WUIt是电功的定义式，适用于任何电路，QI2Rt是焦耳热的定义式，也适用于任何电路，如果是纯电阻电路，则WQ，如果是非纯电阻电路，则WQ，B对，A、C、D错.,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,考点三 纯电阻电路、非纯电阻电路 7.有一台电风扇，额定电压为220 V，额定电功率为50 W，线圈电阻为0.4 .当电风扇在额定电压下工作时，关于它的线圈电阻每分钟产生的热量是多少，有四位同学计算如下，其中正确的是,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 电风扇正常工作时产生的热量是由于线圈发热产生的，所以每分钟产生的热量为QI2Rt1.24 J，A正确.,14,8.(多选)(2018山师附中期末)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风可将头发吹干.设电动机线圈的电阻为R1，它与电阻为R2的电热丝相串联，接到直流电源上，电吹风两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，则以下选项正确的是 A.IU P B.IUP C.PI2(R1R2) D.PI2(R1R2),解析 根据题意可知，通过电吹风的电流为I，它两端的电压为U，所以它消耗的电功率PUI，B项正确，A项错误； 电吹风内部有两部分电阻，一是电热丝的电阻，二是电动机线圈的电阻，所以热功率为I2(R1R2)，因为有一部分电能转化为电动机的机械能，所以PI2(R1R2)，C项正确，D项错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,9.(2018河北正定中学段考)一个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(电源内阻忽略不计)，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 W C.1 min内电饭煲消耗的电能为6.6104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6103 J D.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析 由于电饭煲是纯电阻用电器，所以R1 44 ，P1UI11 100 W，其在1 min内消耗的电能W1UI1t6.6104 J，其热功率P热P1，洗衣机为非纯电阻用电器，所以R2 440 ，P2UI2110 W，其在1 min内消耗的电能W2UI2t6.6103 J，其热功率P热P2，而P110P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍，只有选项C正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,10.(2018山东实验中学期中)如图3所示的电路中，电源的输出电压恒为U，电动机M的线圈电阻与电炉L的电阻相同，电动机正常工作，在相同的时间内，下列判断正确的是 A.电炉放出的热量大于电动机放出的热量 B.电炉两端电压小于电动机两端电压 C.电炉两端电压等于电动机两端电压 D.电动机消耗的电功率等于电炉消耗的电功率,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图3,14,解析 因为电炉、电动机是串联在一起的，所以电流相等，又因为两者的电阻相等，根据焦耳定律QI2Rt，可得两者放出的热量相等，A错误； 电炉两端的电压UIR，电动机正常工作时是非纯电阻用电器，所以UIR，故UU，B正确，C错误； 电动机消耗的电功率为UI，电炉消耗的电功率为UI，故电动机消耗的电功率大于电炉消耗的电功率，D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,二、非选择题 11.(2017启东中学期末)如图4所示，M为电动机，N为电炉子，电炉子的电阻R4 ，电动机的内阻r1 ，恒定电压U12 V.当S1闭合、S2断开时，理想电流表A示数为I1；当S1、S2同时闭合时，理想电流表A示数为I25 A.求： (1)理想电流表的示数I1及电炉子发热功率；,答案 3 A 36 W,其发热功率为：PRI12R324 W36 W；,图4,解析 电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得：,14,(2)电动机的输出功率.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,答案 20 W,解析 当S1、S2同时闭合时，流过电动机的电流为： I3I2I12 A， 电动机为非纯电阻元件，输出功率为： P出UI3I32r20 W.,14,12.规格为“220