高考物理一轮复习:电路部分电功电功率焦耳定律课件.pptx
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- 高考 物理 一轮 复习 电路 部分 电功率 焦耳 定律 课件
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1、电功 电功率 焦耳定律思维导图思维导图高考考纲高考考纲考纲内容要求电功率、焦耳定律理解电功的概念,掌握电功和电功率的计算公式。掌握焦耳定律,并能进行有关电热的计算。搞清电功率和热功率的区别和联系。复习目标复习目标贫困能造就男子气概。人惟患无志,有志无有不成者。男子千年志,吾生未有涯。生无一锥土,常有四海心。志气和贫困是患难兄弟,世人常见他们伴在一起。志之所趋,无远勿届,穷山复海不能限也;志之所向,无坚不摧。丈夫志气薄,儿女安得知?鹰爱高飞,鸦栖一枝。不为穷变节,不为贱易志。人无志向,和迷途的盲人一样。鹰爱高飞,鸦栖一枝。志正则众邪不生。死犹未肯输心去,贫亦其能奈我何!成功往往偏向于有准备的人并
2、非神仙才能烧陶器,有志的人总可以学得精手艺。让自己的内心藏着一条巨龙,既是一种苦刑,也是一种乐趣。强行者有志。追踪着鹿的猎人是看不见山的。有志者能使石头长出青草来。燕雀安知鸿鹄之志哉。丈夫志不大,何以佐乾坤。在年轻人的颈项上,没有什么东西能比事业心这颗灿烂的宝珠。鹰爱高飞,鸦栖一枝。母鸡的理想不过是一把糠。无钱之人脚杆硬,有钱之人骨头酥。把意念沉潜得下,何理不可得,把志气奋发得起,何事不可做。1.电功知识梳理知识梳理(1)定义:导体中的恒定电场对自由电荷的 _做的功。(2)表达式:WqU_(适用于任何电路)。(3)单位:_,符号是J。常用的电功单位还有“度”1度=_kWh=_J(4)电流做功的
3、实质:导体中的恒定电场对自由电荷的_在做功。电场力IUt焦耳1静电力(5)意义:电功反映了_转化为其他形式的能的多少知识梳理知识梳理电流通过纯电阻(电灯、电炉子等)电路做功,把电能转化为_;电流通过电解液做功,把电能转化为_;电流通过电动机做功,把电能一部分转化为内能,一部分转化为_。电能内能化学能机械能2电功率知识梳理知识梳理(1)定义:_时间内电流做的功(2)公式:P _(适用于任何电路)。(3)单位:瓦,符号是W(4)物理意义:表示电流做功的_单位UI快慢(5)额定功率和实际功率知识梳理知识梳理额定功率:用电器长期正常工作时的最大功率,也就是用电器加上额定电压时消耗的电功。实际功率:用电
4、器实际工作时消耗的电功率。P额U额I额用电器的工作电压不一定等于额定电压,用电器的实际功率不一定等于额定功率。为了使用电器不被烧毁,要求用电器实际工作时消耗的电功率不能大于其额定功率。(考点5/2013大连)下列关于电功率的说法中,正确的是()A.用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关B.用电器的实际功率取决于用电器的额定功率C.白炽灯正常工作时,实际功率等于额定功率D.电功率越小,则电流做功越少C例题例题电功率的理解电功率的理解提示:电功率表明电流做功的快慢。解析:用电器的额定功率是它正常工作时的功率,其值是由用电器本身的结构决定的,与实际电流和电压无关,故A错C对;而用电器实际功
5、率是多大,是由加在它两端的电压和通过的电流决定的,故B 错;电流做功的多少不仅与功率的大小有关,还与时间有关,故D 错。例题例题电功率的理解电功率的理解例题例题电功率的简单计算电功率的简单计算(2011重庆)某脉冲激光器的耗电功率为 ,每秒钟输出10个光脉冲,每个脉冲持续的时间为 ,携带的能量为0.2J则每个脉冲的功率为_W,该激光器将电能转化为激光能量的效率为_。0.1提示:效率的大小为=100%【解析】本题考查的是功率和效率的基本概念,关键是理解这两个概念。,每秒钟转化为光脉冲的能量是E=0.210J=2J。该激光器将电能转化为激光能量的效率 100=0.1。例题例题电功率的简单计算电功率
6、的简单计算例题例题电功率的简单计算电功率的简单计算(考点1、5/2013浦东)白炽灯的灯丝由钨丝制成,当灯丝烧断后脱落一段。又将剩余灯丝刚好能搭接上使用,若灯泡功率原来为60W,观察搭接起来的灯丝长度大约为原来的 ,则现在灯泡的功率约为()。A.30W B.45W C.60W D.80W解析:由电阻定律知,灯丝长度减为原来的 ,电阻变为原来的 ,照明电路中电压220V 不变,则由 知功率变为原来的 倍,即80W,D 选项正确。提示:家庭电路中的电压是220VD例题例题电功率在电路中的应用电功率在电路中的应用(考点6、12/2011点安徽省两地三校高二联考)如图是家用电饭煲的电路图。将电饭煲接到
7、稳压电源上,当开关接到“加热”挡时。电热丝以额定功率给食物加热,当食物蒸熟后,开关接通“保温”挡,给食物保温,这时电热丝的功率为其额定功率的1/9,电流为1.40A,已知分压电阻的阻值是 ,求:(1)保温时,电阻R两端的电压;(2)稳压电源输出的电压;(3)电热丝的额定功率。提示:两个电路状态对应两种电路;电热丝是纯电阻,将电能全部转化为内能。解析:(1)电阻R两端的电压为 =1.40100V=140V。(2)设电热丝的电阻为r,电压输出电压为U,则 解得:所以电源电压为U=I(R+r)=1.40(100+50)V=210V。(3)电热丝的额定功率为 W=882W。例题例题电功率在电路中的应用
8、电功率在电路中的应用1.电流的热效应知识梳理知识梳理定向移动的自由电子频繁地碰撞金属正离子电子的动能不断传递给金属正离子金属正离子的热运动加剧导体内能增加,温度升高2.焦耳定律知识梳理知识梳理(1)内容:电流通过导体产生的 _跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比。(2)公式:Q_(适用于任何电路)。焦耳定律是实验定律。(3)热功率:单位时间内电流通过导体时产生的热量。公式:PQ/t_(适用于一切电路)。热量3.两种电路知识梳理知识梳理(1)纯电阻电路:电流做功将电能全部转化为_。内能W QP电 P热欧姆定律适用P热P电=_含有白炽灯、电炉、电烙铁、电热毯、电熨斗的电路(2)非纯电
9、阻电路:电流做功将电能转化为_知识梳理知识梳理内能和其他形式的能(如机械能、化学能等)WQE其他P电 P热P其他W电 W热P电P热欧姆定律不再适用含有电动机、电解槽的电路3.两种电路知识梳理知识梳理注意:不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路,电流的电功率均为P电 _,热功率均为P热 _。对于纯电阻电路而言:P电P热IU =对于非纯电阻电路而言:P电IU _P其他 _P其他 P其他.UIP热例题例题对电功和电热的理解对电功和电热的理解(考点4、62011常州高二检测)下列关于电功W和电热Q的说法正确的是()A.在任何电路中都有W=UIt、Q=,且W=QB.在任何电路中都有W=UIt、Q=,但W不一定
10、等于QC.W=UIt、Q=均只有在纯电阻电路中才成立D.W=UIt在任何电路中都成立,Q=只在纯电阻电路中才成立解析:W=UIt、Q=适用于一切电路,但在纯电阻电路中W=Q,在非纯电阻电路中WQ,B对,A、C、D 错。B例题例题对电功和电热的理解对电功和电热的理解(考点5、11/2011武强高二检测)图中虚线框内是一未知电路,测得它的两端点a、b之间电阻是R,在a、b之间加上电压U,测得流过电路的电流为I,则未知电路的电功率一定是()。A.B.C.D.UIC提示:虚线框中的元件种类不知(纯电阻还是非纯电阻)。规律总结规律总结对电功和电热的理解非纯电阻电路中,WQ,W=UIt,电功电热公式物理意
11、义微观解释不同联系WUIt电流通过导体时转化为其他形式的能的电能电流通过导体时转化为内能的电能电场力对自由电荷做正功,电势能减少自由电荷频繁碰撞金属离子,使导体温度升高,产生电热数量关系:纯电阻电路中,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?例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算提示:电风扇正常工作时,
12、电能转化为内能和机械能(此时的电路为非纯电阻电路),其中机械能部分是有用的;扇叶被卡住时,电能全部转化为内能(此时的电路为纯电阻电路)。例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算答案:(1)0.3 A (2)64.2 W1.8 W97.3%(3)11 A2420 W2420 W解析:(1)因为P入=IU 所以I=(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率为电风扇正常工作时转化为机械能的功率为电风扇正常工作时的效率为P机=P入-P內=66W-1.8W=64.2W例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算(3)电风扇的扇叶被卡住后通过电风扇的电流电动机消耗的电功率电动机发热功率P=IU=1
13、1220W=2420W。在研究微型电动机的性能时,可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为1.0 A和1.0 V;重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V。则当这台电动机正常运转时()A.电动机的内阻为7.5 B.电动机的内阻为2.0 C.电动机的输出功率为30.0 W D.电动机的输出功率为26.0 W例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算提示:电动机停止转动时,相当于纯电阻,欧姆定律适用;电动机正常运转时的输出功率即有用功的功率(机械功率)。D解析因为电动机停止转动时,电流表和电压表
14、的示数分别为1.0 A和1.0 V,电动机在没有将电能转化为机械能时属于纯电阻元件,故说明电动机的内阻r 1.0,选项A、B错误;当电动机正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V,则电动机的总功率为P总U2I22.0 A15.0 V30.0 W,此时电动机的发热功率为P热I2 r(2.0 A)1.0 4.0 W,故电动机的输出功率为P出P总P热30.0 W4.0 W26.0 W,选项C错误,D正确.例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算22(2012天津模拟题)某一用直流电动机提升重物的装置,重物的质量m=50kg,电源电压U=120V,当电动机v=0.9m/s
15、的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5A。求:(1)电动机线圈的电阻R等于多少?(2)电动机的最大输出机械功率和对该重物的最大提升速度是多少?(3)若因故障电动机不能转动,这时通过电动机线圈的电流为多大?电动机消耗的电功率又为多大?例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算提示:电动机从电源获取的电功率一部分转化为线圈的发热功率,另一部分转化为提升重物的机械功率。P电=P热+P机,P机=mgv。例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算【解析】(1)因P电=P热+P机,即IU=。则R=(2)由P电=P热+P机,得P机=P电-P热=IU 。因为电动机线圈电阻R=,电源电压U=1
16、20V,均为定值,调节输入电机线圈的电流I,P机可有最大值,因此对上式进行配方,有P机=-R 当I=时,P机有最大值。即I=10A时,电动机获得的最大机械功率P机max=600W。由P机=mgv,得重物的最大提升速度v=m/s=1.2m/s 例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算(3)电动机转动时为非纯电阻,此时UIR或IU/R。当因故障停止转动后,电动机转化为纯电阻,此时U=IR或I=U/R,故电流增大了。此时电流I=20A。电动机消耗的电功率P电=P热=2400W。这个电功率比电动机正常工作时的电功率大多了,如果电动机在这种状态下工作,就可能被烧坏。电动机的几个功率电动机的能量转
17、化人们制造电动机是想通过电动机把电能转化为机械能,但内部电路不可避免地有电阻导致产生电热。在处理电动机时,可以把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻和无电阻的转动线圈D串联而成,如图所示。电流通过r时把电能转化为热能,通过线圈D时把电能转化为机械能规律总结规律总结电动机的几个功率规律总结规律总结电动机的几个功率和效率总功率(输入功率):P总UI输出功率(有用功的功率:机械功率):P出Fv线圈上的热功率:P热P总 P出+P热UI Fv 效率:说明:电动机正常转动时,必须用上面的公式计算各物理量,欧姆定律不成立;当电动机通电后被卡住没有转动时,相当于纯电阻电路,欧姆定律成立。有一个直流电动机,把它接入
18、0.2 V电压的电路中电机不转,测得流过电动机的电流是0.4 A;若把电动机接入2.0 V电压的电路中,正常工作时的电流是1.0 A,此时,电动机的输出功率是P出;如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住,电动机的发热功率是P热,则()A.P出2 W,P热0.5 WB.P出1.5 W,P热8 WC.P出2 W,P热8 WD.P出1.5 W,P热0.5 W练习练习B练习练习解析:电机不转,r=正常工作时,P电=U2I2=21W=2W。P热=,故P出=P电-P热 =1.5W。转子突然被卡住,相当于纯电阻,此时I3=,P热=,故选B。一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(其内
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