2017-2018学年沪科版高中物理选修3-1学案：第4章探究闭合电路欧姆定律4.4电路中的能量转化与守恒学案 word版含答案

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1、4.4　电路中的能量转化与守恒学习目标知识脉络1.理解电功与电热的区别与联系，知道焦耳定律．(重点)2．理解电功与电功率，掌握电源的几个功率与效率．(重点、难点)3．知道常见用电器及其能量转化的情况，了解电路中能的转化与守恒，树立节约用电的意识.电功与电热的关系分析1．电功的公式：W＝UIt.2．电功率计算公式：P＝UI.3．焦耳定律：Q＝I2Rt.4．热功率计算公式：P＝I2R.5．P＝UI是某段电路的电功率，P＝I2R是这段电路上的热功率，纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中电功率大于热功率．

2、1．电功率越大，相同时间内电流做的功越多．(√)2．根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全相同的．(×)3．纯电阻电路和非纯电阻电路工作时能量转化情况相同，都是把电能转化为内能．(×)理发店里的吹风机能够吹出热风，使头发很快变干．吹风机上的电功率和热功率是否相等？【提示】　吹风机的电路是非纯电阻电路，故电功率和热功率不相等．如图441所示，电压U恒为12V，灯泡L上标有“6V　12W”，电动机线圈的电阻RM＝0.50Ω.图441探讨1：灯泡L上流过的电流是否可以用IL＝求解？为什

3、么？【提示】　不可以．因为有电动机工作的电路不是纯电阻的电路．探讨2：若灯泡恰好正常发光，则电动机消耗的功率和发热功率各多大？【提示】　P＝IMUM＝(U－UL)＝12W.P热＝IRM＝()2·RM＝2W.1．纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式能的用电器电流、电压、电阻三者的关系遵循欧姆定律I＝不遵循欧姆定律，U>IR或I<能量转化形式电流做功，电能全部转化为内能：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t电流做功，电能转化为内能和其他形式

4、的能量：电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他元件举例电阻、电炉丝、白炽灯电动机、电解槽2.电功与电热的区别与联系(1)纯电阻电路：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t，P电＝P热＝UI＝I2R＝.(2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W>Q；电功率P电＝UI，热功率P热＝I2R，P电>P热．1．在电功率的计算公式P＝U2/R中，U是加在用电器上的电压，R是用电器的电阻，此式可用于(　　)A．计算电冰箱的功率B．计算电风扇的功率C．计算电烙铁的功率D．计算洗衣机的功率【解析】　P＝只能计算

5、纯电阻电路的电功率，而电冰箱、电风扇、洗衣机都是非纯电阻电路．只有电烙铁是纯电阻电路，故C正确．【答案】　C2．规格为“220V　36W”的排气扇，线圈电阻为40Ω，求：(1)接上220V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．【解析】　(1)排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为：I＝＝A≈0.16A.发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40W≈1W.转化为机械能的功率为：P机＝P－P热＝36W－1W＝35W.(2

6、)扇叶被卡住不能转动后，电动机成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为I′＝＝A＝5.5A，电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5W＝1210W.【答案】　(1)35W　1W　(2)1210W　1210W解答有关电动机问题时应注意的问题(1)当电动机不转时可以看成纯电阻电路，P＝UI＝I2R＝均成立．(2)当电动机正常工作时，是非纯电阻电路P电＝UI>P热＝I2R，U≠IR而有U>IR.(3)输入功率指电动机消耗的总功率．热功率是线圈上的电阻的发热功率

7、．输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率．三者的关系：UI＝I2R＋P机．闭合电路中的能量转化与守恒把闭合电路欧姆定律E＝U＋U内两边同乘以电流I得：EI＝UI＋U内I.1．电源的总功率：P总＝EI.2．电源的输出功率：P出＝UI.3．电源的效率：η＝×100%＝×100%.4．在闭合电路中，电源的总功率等于输出功率与内部发热功率之和．1．电源产生的电能只消耗在外电路上．(×)2．电源的总功率等于内、外电路消耗的功率之和．(√)3．电源的输出功率越大，电源的效率越高．(×)用两节干电池接在直流电动机模型

8、上，接通电路后直流电动机就转动起来．分析电路中的能量转化．【提示】　干电池可以把化学能转化为电能．电动机模型工作时，大部分电能转化为机械能，少部分转化为内能．探讨1：电源的输出功率在什么条件下可以达到最大？【提示】　当外电路电阻和电源内阻相等时，电源输出功率最大．探讨2：电源的输出功率最大时，电源的效率是否最高？电源的效率跟什么因素有关？【提示】　输出功率最大时，电源的效率不是最高．电源的效率由外电路电阻与总电阻