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教案新人教版必修第三册.docx

《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教案新人教版必修第三册.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

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1.两种电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件，只能把电能转化为内能除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器欧姆定律遵循欧姆定律I＝不遵循欧姆定律U>IR或I<能量转化电流做功电能全部转化为电热电流做功电能除转化为内能外还要转化为其他形式的能元件举例电阻、电炉丝、白炽灯等电动机、电解槽等2.电功与电热[例1]如图所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.5Ω，“8V　16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M绕线的

2、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。(3)又IL＝＝A＝2A故IM＝I－IL＝2APM总＝UIM＝8×2W＝16WPM出＝PM总－IR0＝16W－22×1W＝12W。答案　(1)8V　(2)40W　(3)12W方法凝炼(1)在任何电路中，P电＝UI、P热＝I2R、W＝UIt、Q＝I2Rt都适用。(2)处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化

3、的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”找等量关系求解。(3)在非纯电阻电路中，t既不表示电功也不表示电热，是没有意义的。[针对训练1]如图所示电路中，电源的电动势E＝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。解析　(1)当开关S2断开时，电动机被断路，此时电路中通过的电流为

4、I＝电阻R1消耗的功率P1＝I2R1，解得r＝1Ω。(2)当开关S2闭合时，设R1两端的电压为U，有U＝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流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2，有I1＝，又I1＋I2＝I′电动机的输出功率为P出＝UI2－IR0，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

5、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。(3)当外电路为纯电阻电路时①电源的输出功率P出＝I2R＝R＝＝。由此可知，当R＝r时，电源有最大输出功率P出max＝。②P出与外电阻R的函数关系图像③几个结论a.当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝。b.当Rr时，随R的增大，输出功率越来越小。d.当P出

6、0%＝×100%＝×100%对于纯电阻外电路，则η＝＝＝，可见，外电阻R越大，电源的效率越高。[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，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

7、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，图乙中图线是电路中的路端电压随电流变化

8、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E＝20