物理必修 第三册第一节 电路中的能量授课课件ppt

这是一份物理必修 第三册第一节 电路中的能量授课课件ppt，共38页。PPT课件主要包含了电场力，自由电荷，UIt，所用时间，电流的二次方，导体的电阻，通电时间，I2Rt，I2R，U外I等内容，欢迎下载使用。

一、电功和电功率1．填一填(1)电功。①定义：电流通过一段电路时，自由电荷在________的推动下做定向移动，电场力对__________所做的功，称为电功。②公式：W＝____，单位：_____，符号：____。(2)电功率。①定义：电流做功与完成这些功_________之比叫作电功率。②公式：P＝ ___＝UI，单位：_____，符号：___ ,1 kW＝103 W。
2．判一判(1)电功与电能的单位是相同的，因此，电功就是电能。( )(2)电流做的功越多，电功率越大。( )(3)电流做功的过程实质上就是静电力对自由电荷做功的过程。( )3．想一想 如图所示，已知电路两端的电势差为U，电路中的电流为I，电荷从左端到达右端所用的时间为t，则在t时间内通过导体某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？提示：由电流的定义式可得通过某截面的电荷量q＝It，根据静电力做功的公式W＝qU，可得W＝UIt。
二、焦耳定律1．填一填(1)焦耳定律。①内容：电流通过导体产生的热量与______________成正比，与___________及_________成正比。②公式：Q＝_____。(2)热功率：一段电路因发热而消耗的功率，P＝____。2．判一判(1)W＝UIt可以计算任何电路的电功。( )(2)Q＝I2Rt可以计算任何电路的热量。( )(3)任何电路都有W＝Q，即UIt＝I2Rt。( )
3．想一想如图所示是电视机和电风扇，说明它们是纯电阻电路还是非纯电阻电路？电流做的电功是否全部转化为热量？提示：电视机和电风扇都是非纯电阻电路，电流做的电功并不是全部转化为热量。
三、闭合电路中的能量1．填一填
2．判一判(1)电流相同时，电源提供的电功率一定相同。( )(2)电源提供的电功率等于内外电路上消耗的功率之和。( )(3)内电路消耗的功率就是整个电路的电功率。( )
3．选一选如图所示为电源和导线内移送电荷的情况。则将单位正电荷沿闭合回路移动一周所释放的能量大小决定于 (　　)A．电源的电动势B．电路中电流的大小C．电源的内阻D．电源的容量解析：移动电荷一周所释放的能量，就是电源提供给它的电能，数值等于电源内部非静电力做功的数值，即W＝Eq。题干中限定了单位正电荷，可见W的数值只取决于E，故A对，B、C、D错。答案：A
探究(一)　　串、并联电路中的电功率的分析与计算 [重难释解]1．串联电路功率关系(1)各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比(纯电阻电路)。(2)总功率P总＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。
现有额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W 的两盏电灯，若接在电压是220 V的电路上，两盏电灯均能正常发光，那么电路中消耗功率最小的电路是(　　)
[解题指导](1)电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和。(2)串联电路中，功率与电阻成正比；并联电路中，功率与电阻成反比。解析：若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为110 V，对A电路，因为RA＜RB，所以UA＜UB，即UB＞110 V，B灯将被烧坏；对B电路，UB＞U并，B灯将被烧坏；对C电路，RA可能等于B灯与变阻器并联后的电阻，所以UA可能等于UB，等于110 V，两灯可能正常发光，且电路消耗总功率为200 W；对D电路，滑动变阻器电阻可能等于两灯并联后总电阻，可能有UA＝UB＝U并＝110 V，两灯可能正常发光，且电路中消耗总功率为280 W。综上可知，C正确。答案：C
[素养训练]1．如图所示，一个电阻R和一个灯泡L串联接在电压恒为U的电源上，电路中的电流为I。电阻两端的电压为U1，电功率为P1；灯泡两端的电压为U2，电功率为P2。则下列关系式正确的是(　　)A．P1＝UI B．P2＝U2RC．U2＝U－IR D．U1＝U－IR解析：电阻的功率P1＝U1I，A错误；P2＝U2I，B错误；U2＝U－U1＝U－IR，C正确，D错误。答案：C
2． 2019年诺贝尔化学奖授予来自美国的科学家约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和日本科学家吉野彰，以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。如图是某手机用锂电池。则关于该锂电池下列说法正确的是(　　)A．标签上的mA·h是电能的单位B．若该手机平均待机电流为10 mA，则该手机最长可待机40小时C．该电池工作时输出电压可能为5 VD．使用5 V、1 A的手机充电器给此电池充电，若转换效率为75%，约需要2小时才能把此电池充满
3．某款高科技的锂离子多功能电池有两路电压输出设计，如图所示。一路为环状凹槽电极，该路经由电路输出电芯电压，额定电压为3.7 V；另一路为与干电池电极完全相同的中心柱状电极，经由变换电路输出额定电压1.5 V，下表为该电池的各项参数。下列说法正确的是(　　)
A．使用环状凹槽电极时，电池的能量是2 916 JB．使用环状凹槽电极时，在最大输出电流工作状态下能工作约2 hC．使用中心柱状电极时，电池的电量是10 800 CD．使用中心柱状电极时，在最大输出电流工作状态下能工作约1 h
探究(二)　　纯电阻电路和非纯电阻电路 [重难释解]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。(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．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。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0.5 A和 1.0 V；重新调节R使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。[解题指导](1)电动机停止转动，电路为纯电阻电路。(2)电动机正常运转，电路为非纯电阻电路。
答案：22.0 W　2 Ω
[迁移·发散]上述典例中，若电动机以v＝1 m/s匀速竖直向上提升重物，该重物的质量为多少？(g＝10 m/s2)
电动机电路的分析与计算
2．(2022·广东1月学考)一台电动机的额定电压是220 V，额定电流是5 A，线圈电阻为0.5 Ω，则此电动机正常工作时每秒产生的热量为(　　)A．25 J B．12.5 JC．110 J D．1 100 J解析：电动机正常工作时线圈电阻生热Q＝I2r线t＝52×0.5×1 J＝12.5 J，所以每秒产生的热量为12.5 J，A、C、D错误，B正确。答案：B　
3．某电动机提升重物的装置如图所示，电源的电压为120 V，不计内阻。重物的质量m＝50 kg。当电动机以v＝0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I＝5 A，重力加速度g＝10 m/s2，则下列判断不正确的是(　　)A．电动机的消耗功率为600 WB．电动机的机械功率为450 WC．电动机线圈电阻为6 ΩD．电动机线圈电阻为24 Ω
解析：电动机消耗功率P＝UI＝600 W，选项A正确，不符合题意；电动机的机械功率P机＝mgv＝450 W，选项B正确，不符合题意；对电动机P－P机＝I2r，解得电动机线圈电阻为r＝6 Ω，选项C正确，不符合题意，选项D错误，符合题意。答案：D
一、培养创新意识和创新思维自动扶梯最多乘载人数的确定[选自鲁科版新教材课后习题]某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在工作电压为380 V的电动机带动下以0.5 m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW。不载人时测得电动机中的电流为5 A，若载人时扶梯的移动速率与不载人时相同，忽略电动机内阻的热损耗，则不载人时扶梯运行的电功率是多大？若输送一个人的功率为120 W，则这台自动扶梯可同时乘载多少人？
答案：1 900 W　25人
二、注重学以致用和思维建模1．家电待机耗电问题常常被市民所忽略。北京市电力公司曾举办“计量日进您家”活动，免费上门为市民做家庭用电耗能诊断分析。在上门实测过程中，技术人员发现电视机待机一天的耗电在0.2千瓦·时左右，小小的机顶盒一天的待机耗电更是高达0.4千瓦·时。据最新统计温州市的常住人口约1 000万人，参考下表数据，估算每年温州市家庭用电器待机耗电约为(　　)
A．4×106千瓦·时 B．4×109千瓦·时C．4×1012千瓦·时 D．1×1013 千瓦·时解析：温州的常住人口约1 000万人，平均每户的人口按3人计算，温州大约有330万户家庭，所有用电器待机的总功率P＝(2×10＋20＋2×40＋40)W＝160 W，温州市家庭用电器待机一年的耗电量为：W＝330×104×160×10－3×365×24 kW·h≈4.62×109度，故B正确，A、C、D错误。答案：B
解析：充电宝的输出电压为U、输出电流为I，所以充电宝输出的电功率为P＝UI，A错误；手机电池充电电流为I，所以手机电池产生的热功率为Pr＝I2r，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B、C错误；输出的电能一部分转化为手机的化学能，一部分转化为电池的热能，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为W＝UIt－I2rt，D正确。答案：D
3．[选自鲁科版新教材课后习题]下表是某品牌电动自行车的主要技术参数。质量m＝60 kg的人骑该电动自行车在水平路面上以6 m/s的速度匀速行驶，受到的阻力是人与车总重的0.02。取重力加速度g＝10 m/s2。(1)若以这一速度连续行驶10 min，电动机至少做多少功？(2)行驶过程中通过电动机的电流多大？