12.1　电路中的能量转化（导学案-原卷版）

PAGE1第十二章电能能量守恒定律§12-1电路中的能量转化一、学习目标1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别与联系.2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系．二、学习过程【问题探究】现代生活中随处可见用电设备和用电器，例如电灯、电视、电热水壶、电动汽车等。那么电吹风工作时，将电能转化为什么能？电热水壶工作时，将电能转化为什么能？【知识点1】电功和电热的理解1．电功：(1)电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功．电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的．(2)电功的计算公式：W＝UIt.单位：焦耳，符号为J.常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1kW·h＝3.6×106J.2．电功率：(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比．(2)公式：P＝eq\f(W,t)＝UI.单位：瓦特，符号为W.(3)意义：表示电流做功的快慢．例题1、一定值电阻两端加上某一稳定直流电压，某段时间内通过该电阻的电荷量为0.2C，消耗的电能为0.6J。若相同时间内通过该电阻的电荷量为0.4C，则该电阻两端所加的电压和消耗的电能分别是（）A．3V，1.2J B．3V，2.4J C．6V，1.2J D．6V，2.4J例题2、下图中的几种家用电器工作时的电流最接近5A的是（）A． B． C． D．【知识点2】焦耳定律1．焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比．(2)表达式：Q＝I2Rt.2．热功率(1)定义：单位时间内的发热量称为热功率．(2)公式：P热＝I2R.例题3、一个电热器电阻为R，当通过它的电流为I时，通过时间t产生的热量为Q。若要使它产生的热量为4Q，下列方法正确的是（）A．电阻R不变，电流I变为原来的2倍，通电时间t不变B．电阻R减半，电流I变为原来的2倍，通电时间t不变C．电阻R不变，电流I不变，通电时间t变为原来的2倍D．电阻R变为原来的2倍，电流I不变，通电时间t不变例题4、把一个标有“10V，3W”小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作，该电路工作10s定值电阻产生的热量是（）A．6J B．30J C．36J D．60J【知识点3】电路中的能量转化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。在纯电阻电路中，由于W＝Q，I＝eq\f(U,R)，所以有P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R).(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．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电＝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＝P机．三者关系为：P电＝P热＋P机(4)电动机的效率：η＝eq\f(P机,P电)×100%＝eq\f(IU－I2R,IU)×100%＝eq\f(U－IR,U)×100%.3．串、并联电路的总功率(1)串联电路：P总＝U总I＝(U1＋U2＋U3＋…＋Un)I＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn(2)并联电路：P总＝UI总＝U(I1＋I2＋I3＋…＋In)＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn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部分消耗的功率之和．例题5、某段电路的电阻为R，电路两端的电压为U，通过的电流为I，通电时间为t。则在时间t内电流通过这段电路所做的功（）A．一定等于UItB．一定等于I2RtC．一定等于U2t/RD．以上说法都是等效的跟踪训练：如图所示的电路中，输入电压U恒为8V，灯泡L标有“3V，6W”字样，若灯泡恰能正常发光，以下说法不正确的是（）A．电动机的输入功率是10W B．电动机的电阻为2.5ΩC．电动机的输出功率无法计算 D．整个电路消耗的电功率是16W例题6、额定电压都是110V，额定功率PA=100W，PB=40W的灯泡两盏，若接在电压为220V的电路上，两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是（）A．B．C．D．§12-1电路中的能量转化作业班级：学号：姓名：一、选择题1．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是（）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．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路C．在非纯电阻电路中，D．焦耳热适用于任何电路2．如图为一种服务型机器人，其额定功率为，额定工作电压为。机器人的锂电池容量为，则机器人（）

A．额定工作电流为 B．充满电后最长工作时间为C．电池充满电后总电量为 D．以额定电流工作时每秒消耗能量为3．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R，电流为2I，则在时间内产生的热量为（）A．4Q B．2Q C． D．4．关于四个公式①P＝UI；②P＝I2R；③P＝；④P＝，下列叙述正确的是（）A．公式①④适用于任何电路的电功率的计算B．公式②③适用于任何电路的电功率的计算C．公式①②③适用于任何电路的电功率的计算D．以上均不正确5．在如图所示的电路中，输入电压恒为，灯泡标有“，”字样，电动机线圈的电阻，若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是（）A．电动机的输入电压是B．流过电动机的电流是C．整个电路消耗的电功率是D．电动机的效率是6．把两完全相同的电阻丝串联后接在电压为U的电源上，它们在时间t内产生的热量为Q1；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同的时间t内产生的热量为Q2，则（）A．Q1：Q2=1：4 B．Q1：Q2=4：1 C．Q1：Q2=1：2 D．Q1：Q2=2：17．在如图所示电路中，L１、L２为“220V，40W”，L３、L４为“220V，60W”，比较四个灯的亮度，有以下各种说法，其中正确的是（）A．L４最亮 B．L１最亮C．L１、L２一样亮 D．L３比L４亮8．额定电压都是110V，额定功率PL1=60W，PL2=40W的电灯两盏，若接在电压是220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，现有甲乙两电路。其滑动变阻器功率分别为（）A．40W，100W B．20W，100W C．60W，40W D．30W，100W9．如图所示电路，，，，当消耗的电功率为P时，和消耗的电功率分别为（）A．， B．，3P C．，3P D．，10．一台电动机，线圈的电阻为r，当它两端所加的电压为U时，通过的电流是I。当它工作时，下述说法中错误的是（）A．电动机的电流 B．电动机的效率可写作C．电动机的输出功率为IU-I2r D．电动机的发热功率为I2r二、非选择题11．如图所示，小灯泡L标有“6V3W”的字样，不考虑灯丝电阻的变化，滑动变阻器的最大阻值R为24Ω，电源电压保持不变。当S闭合，S1、S2断开，滑片P滑到中点时，小灯泡恰好正常发光。保持滑片P的位置不变，闭合S、S1、S2，发现电流表的示数变化了1A．求:（1）电源电压；（2）当开关S、S1、S2都闭合时，电路消耗总功率的最小值。12．教室天花板里的电风扇芯子是由电感线圈绕制而成，每一台电风扇都接入有效值为220V的照明电压中，己知电感线圈的电阻为10Ω，正常工作时每分钟产生150J的热量，求：（1）正常工作时电风扇的