电路中的能量转化 导学案 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

.1电路中的能量转化学习目标：通过实例分析，理解电能转化为其他形式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。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，能用焦耳定律解释生产生活中相关现象。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。联系生活中的电风扇、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。一、电功和电功率1.功是能量转化的量度，思考并说明：用电器将电能转化为其它形式的过程中，是什么力做功实现的呢？如图，在一段电路中，电路两端电压为U，在t时间内，定向移动电荷量为q，则移动电荷电场力做多少功？若电路中的电流为I，又可以怎样表示电场力做功？电功：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的、电路中的、三者的。电流在一段电路中做功的功率又怎样求解？电功率：电流在一段电路中做功的功率P等于这段电路两端的和的。想一下，用上述表达式求解电功和电功率，与接在电路中的元件是纯电阻、非纯电阻有关吗？练习1．下列关于电功和电功率的说法中，正确的是()A.电功率也就是热功率B.电流做功越多，则功率越大C.电功率越小，则电流做的功一定越小D.电流做功就是电场力做功，把电能转化为其他形式的能二、焦耳定律在初中我们已学习了焦耳定律，回顾一下，焦耳定律的内容？焦耳定律是实验定律、还是理论推导定律？焦耳定律：电流通过导体产生的跟电流的成，跟导体的及通电成。焦耳定律的表达式：Q＝。焦耳定律是定律。能量在转化或转移的过程中是守恒的。在电路中，通过电流做功将电能转化为其它形式的能。若电流通过电热水器中的电热元件做功时，电能转化为什么能量？设电阻为R的元件两端电压为U、通过元件的电流为I，则（1）在时间t内电流做的功W？产生的电热Q？（2）W、Q大小上有怎样关系？（3）通过两者的关系，你会有怎样的推论？电流通过导体发热的功率如何求解？在求解电热的表达式中，是否对任何电路都可以适用呢？练习：2．关于电功和电热，下面说法正确的是（

）A.

任何电路中的电功W=UIt，电热Q=I2Rt且W=Q

B.

任何电路中的电功W=UIt，电热Q=I2Rt但W有时不等于Q

C.

电功W=UIt在任何电路中都适用，Q=I2Rt只在纯电阻电路中适用

D.

电功W=UIt，电热Q=I2Rt，只适用于纯电阻电路3．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.W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt只适用于纯电阻电路C.在非纯电阻电路中，UI>I2RD.焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路三、电路中的能量转化当电流通过纯电阻元件时，电能完全转化为热能。但有些电路中除含有电阻外还含有其它负载，如电动机。以含电动机的电风扇为例，研究电路中的能量转化。思考：当电路中接入电风扇，电动机正常运行。(1)电路中有怎样的能量转化？能量间又有怎样的关系？(2)电路中有怎样的功率、功率关系？通过对非纯电阻电路的分析，说明：欧姆定律适用于非纯电阻电路吗？通过对纯电阻电路、非纯电阻电路的分析，思考不同电路中电功、电热的求解方法：物理量电路纯电阻电路非纯电阻电路电功（电功率）电热（电热功率）练习4.电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。如图所示是电饭锅的电路图，R1是电阻，R2是加热用的电阻丝。（1）自动开关S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由。（2）要使电饭锅在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1：R2应该是多少？5．一台电动机，线圈的电阻是为0.4Ω，当它两端所加的电压是220V时，通过的电流是5A。我们通过欧姆定律计算出线圈的电流是550A，为什么有这样的差别？这台电动机发热的功率和对外做功的功率各是多少？如果电动机被卡，不再转动，试计算其产生的电热功率。当堂检测：1．（2022·重庆巴蜀中学高一期末）2022年5月20日，比亚迪发布了其最新汽车“海豹”，其单电机版本搭载了的电池组，驱动电机的额定功率为，发动机的额定工作电压，下列说法中正确的是A．电动机额定工作电流为B．电动机的内阻为C．充满电之后以额定功率可以行驶2小时产品名称吸油烟机额定电压220V~额定频率50Hz绝缘等级E级噪音60dB风量13.51m3/min额定输入总功率230WD．充满电之后以额定功率可以行驶4小时2．（2022·北京西城·高一期末）小祝在家帮妈妈做家务劳动，她在擦拭油烟机时看到了上面贴有如图所示的铭牌。她想测算出这台吸油烟机将电能转化为机械能的效率。请你帮她分析一下，为达成这个目的，除了知道空气的密度ρ，至少还应该再去获取的信息有（）A．吸油烟机排风口的直径DB．吸油烟机内腔的容积VC．吸油烟机排风口的直径D、吸油烟机内腔的容积VD．吸油烟机的质量M、吸油烟机底部距离地面的高度H3．（2022·江苏·镇江心湖高级中学高一期末）如图所示为汽车蓄电池与车灯（电阻不变）、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05Ω。电流表和电压表均为理想电表，只接通S1时，电流表示数为10A，电压表示数为12V；再接通S2，启动电动机工作时，电流表示数变为8A，则此时通过启动电动机的电流是（）A．2A B．8A C．50A D．58A4．（2022·江苏南通·高一期末）如图所示，某抽油烟机的主要部件是照明灯L和抽气扇M（电动机），抽气扇有“弱吸”与“强吸”两个挡位，则（）A．抽气扇须在点亮照明灯的情况下才能工作B．闭合开关S1和S2，抽气扇处于“弱吸”挡C．抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡，其机械功率不变D．抽气扇正常工作时，电动机线圈的电阻小于其两端电压与流过电流的比值5．（2022·贵州毕节·高一阶段练习）如图，电源电动势为9V，内阻为1Ω，“4V2W”的灯泡与一个线圈电阻为0.4Ω的电动机串联。当电动机正常工作，灯泡也正常发光，下列说法正确的是A．电动机两端的电压为1.5VB．电路中的电流为0.5AC．电动机的输出功率为2.15WD．电源的总功率为0.25W6．（2017·山西·高二学业考试）零排放、零污染，节能环保的比亚迪e6电动汽车已成为许多城市出租车的标配，当汽车行驶在平直路面上，消耗电能时仪表盘上中间部分显示值在“0~100kW”之间；减速时汽车将动能转化为电能贮存到电池。根据仪表盘的指示，可判定（）A．汽车此时正在减速B．汽车此时正在加速C．最近50km内，汽车消耗的电能约为16.8kW·hD．最近50km内，汽车消耗的电能约为8.4kW·h7．（2022·福建·厦门一中高二开学考试