2020春新教材高中物理第12章电能能量守恒定律拓展课电能能量守恒定律综合问题课件新人教版必修第三册.ppt

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1、拓展课　电能　能量守恒定律综合问题一、纯电阻电路与非纯电阻电路的综合分析1.两种电路的比较2.电功与电热[例1]如图所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.5Ω，“8V16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M绕线的电阻R0＝1Ω，求：(1)路端电压；(2)电源的总功率；(3)电动机的输出功率。解析(1)灯泡正常发光，所以路端电压为8V。(2)设干路总电流为I，则U＝E－Ir，得I＝4A，故P总＝EI＝40W。答案(1)8V(2)40W(3)12W故IM＝I－IL＝2APM总＝UIM＝8×2W＝16W[针对训练1]如图所示电路中，电源的电动势E＝

2、110V，电阻R1＝21Ω，电动机的内阻R0＝0.5Ω，开关S1始终闭合，当开关S2断开时，电阻R1消耗的电功率P1＝525W；当开关S2闭合时，电阻R1消耗的电功率P2＝336W，求：(1)电源的内阻r；(2)当开关S2闭合时，电动机输出的机械功率P出。电阻R1消耗的功率P1＝I2R1，解得r＝1Ω。设此时电源中通过的电流为I′，由闭合电路的欧姆定律有E＝I′r＋U(2)当开关S2闭合时，设R1两端的电压为U，解得P出＝1606W。答案(1)1Ω(2)1606W二、闭合电路中的功率问题1.电源的总功率(1)物理意义：电源将其他形式的能转化为电

3、能的功率。(2)表达式：P总＝EI。2.电源内部消耗的功率(1)物理意义：电源内阻的发热功率。(2)表达式：P内＝I2r。3.电源的输出功率(1)物理意义：电源对外供电功率。(2)表达式：P出＝UI。4.电源的效率[例2](多选)如图所示，已知电源内阻为r，定值电阻R0的阻值也为r，滑动变阻器R的总电阻为2r。若滑动变阻器的滑片P由A向B滑动，则()A.电源的输出功率由小变大B.定值电阻R0消耗的功率由小变大C.电源内部的电势降落由大变小D.滑动变阻器消耗的功率变小解析由题图可知，当滑动变阻器的滑片P由A向B滑动时，滑动变阻器的有效电阻在减小，

4、外电路电阻由3r逐渐减小为r，由电源的输出功率与外电阻的关系可知，电源的输出功率由小变到最大，故选项A正确；定值电阻R0消耗的功率为PR0＝I2R0，而电流在不断增大，则R0消耗的功率也由小变大，电源内部的电压降Ir也由小变大，所以B正确，C错误；对于滑动变阻器消耗的功率的变化情况，可把R0＋r＝2r看作新电源的内阻，可知当R＝2r时滑动变阻器消耗的功率最大，当R变小时，其消耗的功率变小，选项D正确。答案ABD方法总结(1)定值电阻消耗功率最大时通过的电流最大。(2)求可变电阻消耗的功率时可将其他电阻等效为电源内阻。[例3]电路图如图甲所示，图

5、乙中图线是电路中的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，定值电阻R0＝3Ω。(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大？最大值为多少？(2)当R为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？思路点拨(1)由图乙可求出电源的电动势和内阻，注意纵轴坐标原点不从0开始。(2)R0为定值电阻，其电流越大，消耗功率越大。(3)对电源来说，R＋R0为电源外阻，当r＝R0＋R时，电源输出功率最大。解析(1)由题图乙知电源的电动势和内阻为由题图甲分析知道，当R＝0时，R0消耗的功率最大，答案(1)010.9W(2)4.5Ω13.3W方法总结　功

6、率最大值的求解方法(1)流过电源的电流最大时，电源的功率、内损耗功率均最大。(2)对某定值电阻来说，其电流最大时功率也最大。(3)电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻，电源的输出功率越大。(4)对于外电路中部分可变电阻来说，可以写出其功率表达式，利用数学知识求其极值。[针对训练2](多选)直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()A.总功率一定减小B.效率一定增大C.内部损耗功率一定减小D.输出功率一定先增大后减小答案ABC[针对训练3]在如图所示的电路中，已知电源电动势E＝3V，内电阻r＝1Ω，

7、电阻R1＝2Ω，滑动变阻器R的阻值可连续增大，问：(1)当R多大时，R消耗的功率最大？最大功率为多少？(2)当R多大时，R1消耗的功率最大？最大功率为多少？答案(1)3Ω0.75W(2)02W解析(1)把R1视为内电路的一部分，则当R＝R1＋r＝3Ω时，R消耗的功率最大，其最大值为三、含容电路的分析与计算1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。2.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电

8、路放电。3.根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求电荷量及其变化量。4.分析和计算含有电容器的直流电路时，注意把握以下几个方面(1)电路稳定时电容器在电路