12.1 电路中的能量转化（学案）-2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）册(含答案)

电能能量守恒定律1、电路中的能量转化学习目标1．从能量转化的角度理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。2．理解焦耳定律的物理意义。3．理解电功率和热功率。4．会从能量转化与守恒角度理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路。重点1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．2．理解电功率和热功率．难点1．理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路．2．会从能量转化与守恒角度理解电路中的能量转化．自主探究

一.电功和电功率1.电热水壶工作时，①能转化为②能。2.在恒定电场中，电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的③在做功。3.若通过热水壶的电流为，热水壶两端的电压为，经过时间电流做的功④，电功率⑤。二.焦耳定律1.焦耳定律的内容和表达式。（1）内容：⑥（2）表达式⑦2.电流的发热功率⑧三.电路中的能量转化1.电动机接上电源后，会带动风扇转动，从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得的能量，一部分转化为⑨，一部分转化为⑩。2.设电动机消耗的功率为，电动机对外做功，输出的功率为，另外，电动机工作时自身也有能量损失，对应的功率为，他们之间满足⑪。3.设电动机两端的电压为，通过电动机线圈的电流为，可知⑫4.电动机刚停止工作时，我们发现外壳是热的，说明工作时有电能转化为内能。设电动机线圈的电阻为，可知⑬5.电动机线圈有电阻，所以有一部分电能转化为内能，而这一部分属于能量损失，忽略摩擦以及空气阻力，则有⑭6.正在充电的电池，电能除了转化为⑮之外，还有一部分转化为⑯。答案：①电②内③静电力④⑤⑥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⑦⑧⑨内能⑩机械能⑪⑫⑬⑭⑮化学能⑯内能探究思考探究点一电功和电热的关系电功电热关系纯电阻电路W=UIt=IQ=I2Rt=UItW=Q非纯电阻电路W=UItQ=W=Q+探究点二纯电阻电路与非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器电流、电压和电阻三者间的关系遵循欧姆定律I=不遵循欧姆定律，I＜能量转化规律电流做功将电能全部转化为内能，即W=Q=UIt=I电流做功将电能转化为内能和其他形式的能，即电功W=UIt,电热Q=I2Rt功率P电=P电=P热+P其他，探究点三对于含有电动机的电路的分析方法电动机的能量转化电动机主要把电能转化为机械能，因其内部电路有电阻，所以也会有内能产生。在电路中对于电动机的处理在处理电动机电路问题时，可以把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻与无电阻的线圈串联。电流通过电阻时产生内能，线圈对外做功产生机械能。电动机的三个功率输入功率：电动机的总功率，由电动机两端电压和通过他的电流来决定。公式为：P总电热功率：电热及线圈电阻的热功率，由通过电动机的电流和线圈电阻大小决定，公式为P热=I输出功率：电动机有用功的功率。在忽略摩擦等损失的情况下，它等于输入功率与电热功率之差，公式为P出=P总-P热电动机的效率效率等于输出功率与输入功率的比值，公式为η=P出随堂训练1.一台电风扇和一盏白炽灯上都标有“220V60W”的字样，下列关于这两个家用电器的说法，正确的是()A.它们正常工作时，电阻值一定相等 B.它们正常工作时，通过的电流一定不同C.它们正常工作时，发热功率一定相等 D.它们正常工作时，消耗的电功率一定相等2.在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。闭合开关S，当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V，重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V，电压表、电流表均为理想电表，则这台电动机正常运转时的输出功率为()

A.32W B.44W C.47W D.48W3.如图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻消耗的电功率一样大，则电阻之比是()

A.1:1:1 B.4:1:1 C.1:4:4 D.1:2:24.如图所示，有一内电阻为的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端，灯泡正常发光，则()

A.电解槽消耗的电功率为120W B.电解槽的发热功率为60WC.电解槽消耗的电功率为60W D.电路消耗的总功率为60W5.（多选）电动机线圈的电阻为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作的时间为t，则下列说法中正确的是()A.电动机消耗的电能为 B.电动机消耗的电能为C.电动机线圈产生的热量为 D.电动机线圈产生的热量为答案以及解析1.答案：D解析：电风扇为非纯电阻用电器，功率相同其电阻值一定小于白炽灯的电阻值，A错误；根据可知，功率相等，电压相等，故通过的电流一定相同，B错误；因电风扇消耗的电功率只有部分转化为内能，发热功率一定小于白炽灯的发热功率，C错误；根据题给信息可知，它们正常工作时，消耗的电功率一定相等，D正确。2.答案：A3.答案：C解析：由于三个电阻消耗的功率一样大，则有，得，所以通过的电流是通过电流的2倍，则有，得。故，C正确。4.答案：C解析：灯泡正常发光，说明电解槽和灯泡两端电压均为110V，且电流，则电解槽消耗的功率,C对