（新高中）物理人教版必修第三册课件：第十二章　电能　能量守恒定律　本章整合.pptx

1、本章整合,答案:(1)在一段电路中电场力做的功 (2)W=qU=UIt (3)电流在一段电路中做的功与通电时间之比,(5)电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比 (6)Q=I2Rt (7)电能通过电流做功转化为内能 (8)电流通过导体发热的功率,(10)闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比,(12)纯电阻电路,专题一 电路的动态变化分析 电路动态分析的步骤: (1)确定电路的外电阻如何变化。 (2)根据全电路欧姆定律,确定电路的总电流如何变化。 (3)由U内=Ir确定内电压的变化,从而判定外电压如何变化。 (4)由部分电路欧姆定律

2、确定干路上某定值电阻两端的电压、功率如何变化。 (5)由定值电阻的情况确定支路两端电压、各支路的电流、功率如何变化。,例1在如图所示电路中,当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时,下列说法正确的是( ) A.电压表示数变大,电流表示数变小 B.电压表示数变小,电流表示数变大 C.电压表示数变大,电流表示数变大 D.电压表示数变小,电流表示数变小 解析:当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时,总电阻变小,总电流变大,R2上的电流减小,所以电流表示数变大,电源输出电流增大,内电压Ir变大,所以电压表示数变小,选项B正确,选项A、C、D错误。 答案:B,规律方法 电路动态分析的三种常用方法 (1)程序法

3、,(2)“串反并同”结论法 所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小,反之则增大。 所谓“并同”,即某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大,反之则减小。,(3)极限法 因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分别滑至两个极端,让电阻最大或电阻为零去讨论。,变式训练1如图所示电路中,电源电动势、内阻一定,R1、R2为定值电阻,当滑动变阻器R3的滑片P向上端a滑动时,电流表A1、A2及电压表V的示数的变化情况是 ( ) A.A1示数增大,A2示数减小,V示数减小 B.A1示数减小,A2示数增大,V示数

4、减小 C.A1示数增大,A2示数增大,V示数增大 D.A1示数减小,A2示数减小,V示数增大,解析:滑片P向上端a滑动时,滑动变阻器连入电路的有效电阻减小,整个电路的总电阻减小,根据闭合电路的欧姆定律可知干路电流I增大,即A2的读数增大,因U=E-I(R2+r),I增大,U减小,即电压表V的读数减小,通过电流表A1的电流I1= 减小,选项B正确,A、C、D错误。 答案:B,专题二 含电容电路的计算 含电容电路的计算方法 1.分析含电容器的电路时应注意电容器两极板分别与电路中哪两点等势,从而可确定电容器两极电势差和电荷量的正负。 2.当电路发生变化时,注意分析电容器两极板电势的变化,计算电容器电

5、荷量变化量时,要注意极板电荷电性的变化。若某一极板原来带正电Q1,后来变为带正电Q2,则电荷量变化量大小Q=|Q1-Q2|;若该极板由原来带正电Q1变为后来带负电-Q2,则Q=Q1+Q2。,例2如图所示,已知路端电压U=18 V,电容器C1=6 F、C2=3 F,电阻R1=6 、R2=3 。当开关S断开时,A、B两点间的电压UAB等于多少?当S闭合时,电容器C1的电荷量改变了多少?,解析:在电路中电容器C1、C2相当于断路。当S断开时,电路中无电流,B、C等势,A、D等势,因此UAB=UAC=UCD=18 V。 当S闭合时,R1和R2串联,C1两端的电压等于R1两端电压,C2两端的电压为R2两

6、端电压,C1电荷量变化的计算首先从电压变化入手。 当S断开时,UAB=UAC=UDB=18 V,电容器C1带的电荷量为Q1=C1UAC=C1UDC=610-618 C=1.0810-4 C。 当S闭合时,电路R1、R2导通,电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压,由串联电路的电压分配关系得,此时电容器C1带的电荷量为 Q=C1UAC=610-612 C=7.210-5 C 电容器C1带的电荷量的变化量为 Q=Q-Q1=-3.610-5 C 负号表示减少,即C1带的电荷量减少了3.610-5 C。,答案:18 V 电荷量减少了3.610-5 C 规律方法 电路稳定时电容器的处理方法 电路稳定后

7、,与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作用,与电容器串联的电阻视为等势体,电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。,变式训练2在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C为电容器,A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是( ) A.电压表示数变小 B.电流表示数变小 C.电容器C所带电荷量增多 D.a点的电势降低,解析:在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流I增大,电阻R1两端电压

8、增大,则电压表示数变大。电阻R2两端的电压U2=E-I(R1+r),I增大,则U2变小,电容器两板间电压变小,其带电荷量减小。根据外电路中顺着电流方向,电势降低,可知a点的电势大于零。a点的电势等于R2两端的电压,U2变小,则a点的电势降低,通过R2的电流I2减小,通过电流表的电流IA=I-I2,I增大,I2减小,则IA增大,即电流表示数变大,A、B、C错误,D正确。 答案:D,专题三 闭合电路的功率的计算与分析 1.电源的总功率PE=EI=P出+Pr。 2.电源的输出功率P出=UI。,当Rr时,随着R的增大,输出功率减小; 当Rr时,随着R的减小,输出功率减小。,例3在如图所示的电路中,已知

9、电源电动势E=3 V,内电阻r=1 ,电阻R1=2 ,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? (3)当R多大时,电源的输出功率最大?最大功率为多少?,答案:见解析,规律方法 1.电源的总功率 (1)任意电路:P总=EI=U外I+U内I=P出+P内。,2.电源内部消耗的功率:P内=I2r=U内I=P总-P出。 3.电源的输出功率 (1)任意电路:P出=UI=EI-I2r=P总-P内。,(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系,当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小。 当Rr时,随着R的增大输

10、出功率越来越大。 当P出Pm时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2=r2。 P出与R的关系如图所示。,特别提醒 在纯电阻电路中R越大,越大;当R=r时,电源有最大输出功率,效率仅为50%。 当电源的输出功率最大时,效率并不是最大,只有50%;当R时,100%,但此时P出0,无实际意义。,变式训练3如图所示,电源电动势E=12 V,内阻r=3 ,R0=1 ,直流电动机内阻R0=1 。当调节滑动变阻器R1时可使图甲中电路的输出功率最大;调节R2时可使图乙中电路的输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0=2 W),则R1和R2连入电路中的阻值分别为( ) A.2 、2

11、 B.2 、1.5 C.1.5 、1.5 D.1.5 、2 ,解析:因为题图甲电路是纯电阻电路,当外电阻与电源内阻相等时,电源的输出功率最大,所以R1接入电路中的阻值为2 ;而题图乙电路是含电动机的电路,欧姆定律不适用,电路的输出功率P=IU=I(E-Ir),所以当I= =2 A时,输出功率P有最大值,此时电动机的输出功率为2 W,发热功率为4 W,所以电动机的输入功率为6 W,电动机两端的电压为3 V,电阻R2两端的电压为3 V,所以R2接入电路中的阻值为1.5 ,B正确。 答案:B,专题四 纯电阻电路与非纯电阻电路 1.两种电路的对比,2.非纯电阻电路的分析思路 处理非纯电阻电路问题时,要

12、善于从能量转化的角度出发,围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”分析、求解。,例4一台电风扇,内阻为20 ,接上220 V电压后正常工作,消耗功率66 W,求: (1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少? (2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少?转化为内能的功率是多少?电动机的效率是多少? (3)如果接上电源后,电风扇的扇叶被卡住,不能转动,这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少?,(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率为P内=I2R=0.3220 W=1.8 W 电风扇正常工作时转化为机械能的功率为P机=P入-P内=66 W-1.8 W=64.2 W,

13、电动机消耗的电功率P=IU=11220 W=2 420 W。 电动机的发热功率P内=I2R=11220 W=2 420 W。,答案:(1)0.3 A (2)64.2 W 1.8 W 97.3% (3)11 A 2 420 W 2 420 W,规律方法 (1)判断是纯电阻电路还是非纯电阻电路的方法:一是根据电路中的元件判断;二是看消耗的电能是否全部转化为内能。 (2)在非纯电阻电路中,欧姆定律不再适用,不能用欧姆定律求电流,应用P=UI求电流。 (3)纯电阻电路与非纯电阻电路的比较。,变式训练4如图所示,电源电动势E=8 V,内电阻为r=0.5 ,“3 V,3 W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上,灯泡刚好正常发光,电动机刚好正常工作,电动机的线圈电阻R0=1.5 ,下列说法正确的是( ) A.通过电动机的电流为1.6 A B.电动机的效率是62.5% C.电动机的输入功率为1.5 W D.电动机的输出功率为3 W,答案:D,