资源简介

12.1电路中的能量转化
【学习目标】
1．理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。
2．理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。
3．知道电功率和热功率的区别和联系。
4．通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养分析、推理能力。
【学习重点】
电功和电热的计算。
【学习难点】
电流做功的表达式的推导，纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中的区别。
【学习过程】
一、导入新课
列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。
1．电灯将________转化为________________。
2．电炉将________转化为________________。
3．电动机将________转化为________________。
4．电解槽将________转化为________________。
猜想：电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关？
二、新课学习
（一）电功和电功率
思考：
（1）电场力的功的定义式是什么？
（2）电流的定义式是什么？
如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I。
在时间t通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少？
这相于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？
电场力做功的功率是多少？
这些公式分别用语言怎么描述？
总结如下：
1．电功（W）
（1）表达式：________________________。
（2）单位：国际单位制中：____________。
（3）物理意义：____________________________________。
2．电功率（P）
（1）定义：________________________________________________。
（2）表达式：_________________________。
（3）单位：国际单位制中：____________。
（4）物理意义：____________________________________。
3．额定功率和实际功率
用电器铭牌上所标称的功率是_______________，用电器在实际电压下工作的功率是_______________。
用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。
（二）焦耳定律
1．焦耳定律：____________________________________________________________。
表达式：_____________。
2．热功率：____________________________________，表达式为____________。
（三）电路中的能量转化
总结：
纯电阻电路 非纯电阻电路
元件特点
电流、电压、电阻的关系
能量转化形式
可应用的公式
例题：规格为“220V，1000W”的电炉，求：①电炉正常工作时，通过电阻丝的电流；②电炉的电阻。
巩固练习
一、单选题
1．USB电风扇体积小、便于携带，并且采用了新型的无刷直流电机，比传统的马达风扇更安静、更省电。目前，USB电风扇已经成了上班族、学生党的常备利器。若USB风扇正常工作时内部电机两端电压为U，输入电流为I，则以下说法正确的是（　　）
A．电机的电阻为 B．电机产生焦耳热的功率为UI
C．电机输出机械功率小于UI D．电机消耗的电功率小于UI
2．小电珠与电动机并联接入电路，两者均正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2则（　　）
A． B． C． D．
3．一台电动机线圈的电阻为，当电动机正常工作时，通过线圈的电流为，则这台电动机正常工作产生的焦耳热为（ ）
A． B． C． D．
4．一般家用电冰箱一天消耗的电能约1度（1度＝1），此能量最接近下列哪个用电器正常工作时，一直使用一天消耗的电能（　　）
A．一只照明的电灯 B．一台空调
C．一台电磁炉 D．一只微波炉
5．图为两段由同种材料制成的长度相同、粗细不同的电阻丝和的伏安特性曲线。关于这两段电阻丝，以下判断正确的是（　　）
A．电阻丝较细
B．电阻和的阻值之比3：1
C．若将电阻丝和串联在一起接入电路，两端的电压较大
D．若将电阻丝和并联在一起接入电路，消耗的电功率较大
6．在如图所示的分压电路中，c、d间的电压恒为U=10V，滑动变阻器的总电阻R0=20Ω，滑动触头P可在a、b两端点间滑动，定值电阻R=10Ω，则触头P位于a、b连线的中点时，电阻R消耗的功率是（　　）
A．10W B．2.5W C．W D．W
7．用充电宝给手机电池充电时，充电宝输出电能转化为手机电池的化学能和内能，等效电路如图所示。在充电开始后的时间t内，充电宝的输出电压U和输出电流I都可认为是恒定的，若手机电池的内阻为r，则t时间内（　　）
A．充电宝输出的电流为 B．充电宝输出的电功为
C．手机电池产生的焦耳热为 D．手机电池储存的化学能为
8．如图所示的“52℃暖手充电宝”集暖手与移动充电两大功能于一体而受热捧，下表中列出了这种产品的几个主要参数：
产品名称 52℃暖手充电宝 重量 285g
尺寸 74×68.5×33.8（mm） 电池容量 5000
输入 DC5V/2.5A（最大） 输出 DC5V/2A（最大）
发热温度 52℃ 发热功率 2.0W
根据上述信息，下列说法正确的是（　　）A．5000的是能量单位
B．参数“DC5V”中“DC”指交流电
C．以最大电流给手机充电，充电宝最多能连续工作2个小时
D．该产品仅用作暖手，理论上可持续工作12.5小时
9．小明同学家里购买了一款扫地机器人，如图所示，小明同学仔细检查了这款扫地机器人，发现铭牌上标有如下表所示数据，则该扫地机器人（　　）
主机基本参数
产品尺寸
电池 锂电池
质量
无线连接 智能快述
工作额定电压
工作额定功率
A．额定工作电流为
B．是能量单位
C．若当剩余电量减少为电池容量的时，机器人会主动寻找充电器充电，则充满电后正常工作的时间为
D．以额定电流工作时每分钟消耗电能为
二、多选题
10．电饭煲工作时有两种状态：一种是煲内水烧干前的加热状态，另一种是煲内水烧干后的保温状态。如图所示是电饭煲电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关下列说法正确的是（ ）
A．当开关S接通时电饭煲为保温状态，当开关S断开时电饭煲为加热状态
B．当开关S接通时电饭煲为加热状态，当开关S断开时电饭煲为保温状态
C．要使在保温状态时的功率为加热状态时的一半，应为2：1
D．要使在保温状态时的功率为加热状态时的一半，应为
11．如图所示电路，电源电动势为E，内阻为。当开关闭合后，小型直流电动机和指示灯都恰能正常工作。已知指示灯的电阻为，电流为，电动机的线圈电阻为，电压表的示数为。不计灯泡电阻变化，则下列说法中正确的是（　　）
A．额定电流 B．电动机的发热功率为
C．电动机的输入功率为 D．电动机的效率
12．某电动汽车的电池储能为，续航里程的，整体能量转化率的为84%。电造充电过程中，在专用直流充电桩上充电时，充电电流为，充电时间的为。则（　　）
A．匀速行驶时所受的阻力大小约为 B．匀速行驶时所受的阻力大小约为
C．充电电压约为 D．充电电压约为
13．用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要ts，如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么（　　）
A．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要2ts
B．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要4ts
C．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要4ts
D．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要16ts
参考答案：
1．C
2．B
3．D
4．A
5．C
6．D
7．D
8．D
9．D
10．BD
11．CD
12．AD
13．BD
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