2027高中物理必修第三册（新教材）第1节　电路中的能量转化

第十二章电能能量守恒定律学习目标1．理解电功和电功率的概念，明确电流做功的实质。2．理解电功和电热的区别，理解焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。3．理解电路中的能量转化，理解电功率和热功率的区别，能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路。基础自主梳理第一部分一、电功和电功率1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的________在做功。自由电荷在静电力的作用下做________移动，结果电荷的________减少，其他形式的能增加。2．电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。(2)公式：W＝________。(3)国际单位：焦耳，简称焦，符号为J。静电力定向电势能UIt3．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。UI两端的电压U电流I(3)单位：瓦特，简称瓦，符号为W。二、焦耳定律1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的________成正比，跟导体的________及通电时间成正比。2．公式：Q＝________。3．热功率(1)定义：电流通过导体________的功率。(2)意义：表示电流发热快慢的物理量。(3)公式：P热＝________＝I2R，单位：瓦特(W)。二次方电阻I2Rt发热三、电路中的能量转化1．电动机工作时的能量转化(1)能量关系：电动机从电源获得的能量，一部分转化为________，还有一部分转化为________。(2)功率关系：电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P机与电动机损失的功率P损之和，即P电＝P机＋P损，设电动机两端的电压为U，通过电动机线圈的电流为I，电动机线圈的电阻为R，忽略摩擦阻力造成的能量损失，则P电＝________，P损＝P热＝________。2．电池充电时的能量转化电池从电源获得的能量一部分转化为________能，还有一部分转化为内能。机械能内能化学UII2R深化辨析判断下列说法是否正确×√√×核心知识深度探究第二部分知识点一电功和电功率1．电功和电功率：W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路。2．电功的单位：在国际单位制中电功的单位是焦耳，常用单位有度、千瓦时，1度＝1千瓦时＝3.6×106焦耳。3．额定功率和实际功率额定功率：用电器在额定电压下工作的功率。实际功率：用电器在实际电压下工作的功率。例1如图所示，有四盏灯接入电路中，L1和L2都标有“220V

80W”，L3和L4都标有“220V

60W”。把电路接通后，功率最大的是(

)

A．L1

B．L2C．L3 D．L4典型例题共研D例2

(2026·山东日照市期中)如图所示，A、B间的电压U＝100V，电阻R1＝1kΩ，R2＝0.2kΩ，R3＝4kΩ，R4＝1kΩ，下列说法正确的是(

)A．干路中的电流为0.02AB．R1与R3的电功率之比为25∶2C．R2在10s内产生的热量为2.5JD．R4在10s内产生的热量为64JD知识点二纯电阻电路和非纯电阻电路物理情境探究情境探究(1)如图所示的是电烙铁和电熨斗，为什么这些用电器通电后会发热呢？[提示]

电流通过用电器时电流做功，将电能转化为内能。(2)电烙铁通电后，电烙铁的烙铁头热得能把金属熔化，而与电烙铁相连的导线却不怎么热，为什么？[提示]

由Q＝I2Rt可知，电烙铁的烙铁头电阻比导线的电阻大很多，因此相同时间内，Q烙铁头≫Q导线。1．纯电阻电路和非纯电阻电路类型纯电阻电路非纯电阻电路元件特点欧姆定律能量转化元件举例电路中只有电阻元件除含有电阻外还含有其他负载遵从欧姆定律不遵从欧姆定律电流做功全部转化为电热电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能电阻、电炉、白炽灯等电动机、电解槽等角度1含电动机的电路例3

(2026·湖北十堰市期中)小型直流电动机(其线圈电阻r＝1Ω)与规格为“4V

4W”的小灯泡并联，再与阻值R＝5Ω的电阻串联，然后接至U＝14V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作。(1)求电动机的发热功率。典型例题共研[答案]

1W(2)如果在正常工作时，转子突然被卡住，求此时电动机中的电流。(不考虑温度对各电阻的影响，结果保留2位有效数字)[答案]

1.9A例4

(2026·福建龙岩市期中)某直流电动机提升重物的装置如图所示，当电动机以速度v匀速提升重物时，电路中的电流为I，已知重物的质量为M，电源的电压恒为U，不计各处摩擦，重力加速度大小为g，求：(1)电动机的效率η；(2)电动机线圈的电阻r。例5

(2026·山东烟台市期中)一含电解槽A的工作电路如图所示，闭合开关S，再闭合S1，调节滑动变阻器电阻R，当R＝10Ω时，灯泡正常发光。保持S闭合，断开S1，再闭合S2，电解槽工作，灯泡仍正常发光。已知灯泡额定电压为3V，额定功率为0.6W，电解槽电阻RA＝0.5Ω，则电解槽工作时将电能转化为化学能的功率为(

)A．0.4W B．0.38WC．0.2W D．0.02WB角度2含电解槽电路电解槽的能量转化关系：电解槽从电源获得的能量一部分转化为电解槽的化学能，还有一部分转化为内能。第三部分随堂演练巩固落实AB解析：电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，求解电功的公式为W＝UIt，故A正确；当电动机正常工作时其电路是非纯电阻电路，则W＝Q＋E输出，故不能用I2Rt求电功，故D错误。CD解析：由于电动机工作时主要将电能转化为机械能，为非纯电阻元件，部分电路的欧姆定律不再适用，故A错误；电动机的热功率P热＝I2R，故B错误，D正确；电动机的总功率P总＝UI，故C正确。B3．(非纯电阻电路中的能量转化)一台额定功率为55W的家用小型电动机，额定电压是220V，线圈的电阻是2Ω，则这台电动机正常工作时(

)A．通过线圈的电流为110AB．线圈发热的功率为0.125WC.对外做功的功率为