5 电路中的能量转化（教师版）.docx

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1、课程主题：电路中的能量转化授课时间:1 .理解电功、电功率的概念和物理意义，掌握电功和电功率的计算公式。学习目标2 .理解焦耳定律,能利用焦耳定律进行有关的分析和计算。3 .了解电路中的能量转化教学内容&迷门演信1、白炽灯泡的灯丝断了以后，轻摇灯泡，有时可将断了的灯丝搭接上，假设将这只灯泡再装入电路中，其亮 度与原来相比（）A.亮些 B.暗些 C. 一样 D.都有可能【答案】A电动机的总功率（输入功率）:尸总=UIo电动机的热功率:尸热=/尸。电动机的输出功率（机械功率）:电动机的效率：pTU r2/ t /= Ik X100%=- X1 oo%= 1- X100%o品UII U）3备无劭器稀

2、知识点一：电功【知识梳理】1.电功的计算及单位示屏面积为3 m2，1 n?灯的数量为1.0X104个，那么当整个显示屏上所有LED灯都发光时，LED灯的总电功率最接近（）A. 1X1O2WB. 1X1O3WC. 1X1O4WD. 1X1O6WB 总LED灯的个数为3义IO4个，假设全部都发红光，那么总功率为P=/U=3X1（）4xo.O2i2r.此时，可得，所以，对非纯电阻电路欧姆定律不成立.1 .电热（1）电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一局部能量叫电热。（2）内容：电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。(3)公式：Q = I2R

3、t.(4)适用对象但凡要计算电热，都应首选Q = /2r/,可求任何电路中电流/通过电阻R时所产生的热量。2 .热功率的意义及计算(1)热功率：单位时间内发热的功率叫作热功率。热功率即电能转化为内能的功率，即 P = 2 = /2r t(2)热功率计算当电路不是纯电阻电路时，电功用卬=切来计算，电热。只能用。=/2放进行计算，电功率用2= 口计算，热功率只能用Q=/2尺计算。 热【例题精讲】例1.如下图,电灯L、例上分别有“220V, 100W”、“220V,例W”字样,那么()A. a、b接220V电压时，心、心均能正常发光a.匕接440V电压时，Li、二均能正常发光C.无论b两端接多少伏电

4、压，Ll乙2都不可能正常发光D.无论内匕两端接多少伏电压，L肯定不能正常发光【答案】DU2 U2【解析】由尸=-1得/?=-歹，由此可知&、人接220V电压时，两灯两端电压均小于220V, Ln二军不能正常发光，A错；。、。接440V电压时，由于凡，有U、U-所以 220V心不能正常发光，上被烧坏，B错；因为氏2,所以当4=220V时; U1220V,上被烧坏，由于两灯串联，心被烧坏后，电路断路，心不能正常发光，所以C 错，D对。【总结升华】(1)判断灯泡能否正常发光，要看其两端电压是否等于额定电压，或者通过其中的电流是否等于额定电流7 U2(2)在纯电阻的电路中，P = IU =/R=可适用

5、，因此可根据电路的连接形式巧妙选择公式来分析。R【巩固练习】1、有两个标有“110V,25W”和“110V,60W”字样的灯泡，要把它们接在220V的电源上，灯泡即能正常发光，又能省电的连接方式应是图中的哪个?【答案】D2、把“220V100W”的A灯和“220V200W”的8灯串联起来接到220V的电路中，导线的电阻不计, 那么两灯（）A.电阻之比此：%=2:1 B.电压之比为。八：。“=1:2C.功率之比为乙：心=2:1D.电热之比为。丁。8=2：1答案“ACD”知识点四：电动机工作过程的能量转化【知识梳理】.电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程.电动机把电能转化为机械能；电解槽

6、把电能转化为化学能；电热器把电能转化为热能.在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做加 速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完全转化为 内能.全部转化为内能（生热）电能大局部转化为机械能、化学能纯电阻电路：只含有电阻的电路。如电 炉、电烙铁等电热器件组成的电路。非纯电阻电路：电路中含有电动机在转 动、或有电解槽在反生化学反响的电路.电动机的总功率（输入功率）：总/=U/.1 .电动机的热功率P执=Fr.2 .电动机的输出功率（机械功率）：PUI-I2r.3 .电动机的效率：77 xl00%= U

7、Ir 7 X00% = (1 -)X100% .4、UiU电动机(线圈内阻为r)要点诠释：注意区分电动机的几种功率，从能量守恒角度去分析和考虑电动机问题。【例题精讲】例2.一台电风扇的额定功率是60W,内阻为2Q,当它接在220V的电压下正常运转，求：(1)电风扇正常运转时，通过它的电流多大？每秒有多少电能转化为机械能？(2)假设接上电源后，电风扇因故不能转动，这时通过它的电流多大？电风扇实际消耗的电功率多大？此时 可能会发生什么问题？【答案】(1) 0.27A ； 59.85J , (2)110A； 24200W ；电风扇将被烧坏.【解析】(1)电风扇正常运转，消耗的功率为额定功率P=UZ,

8、所以/=O=/A=0.27AU 220由能量守恒定律得卬=。+石，*=/2心+.所以=巾_/2及=59.85上电风扇不转动，相当于纯电阻，由欧姆定律得：U = I R,U ?202 22(12所以I =A=110A .实际消耗电功率P=二W=24200W .R2R 2由于电风扇实际消耗的功率远大于其额定功率，且电能全部转化为内能，电风扇将被烧坏.【总结升华】正确识别纯电阻电路域非纯电阻电路。巧用能的转化与守恒定律是分析求解该类题目的关键.不要认为有电机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，应视为纯电阻电路，欧姆定律仍适用.【巩固练习】1、一台直流电动机的电枢线圈的电阻是R,其额定功率是P

9、,那么它正常工作时的电流强度（）PUpUA.等于土，且大于上 B.等于土，且小于上URURpJJpUC.等于一，也等于一 D.不等于一，但等于一 URUR【答案】B2、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A,假设把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是LOA.求：（1）电动机正常工作时的输出功率多大？（2）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多大？【答案】（1）L5W （2）8W【解析】（1）电动机在接入0.2V的电路时，电动机不转，测得电流是0.4A,可知此时电功就等于电热, 根据欧姆定律，可求得线

10、圈内阻r=0.5Q.当接入2.0V电压时，电流为LOA,电动机正常工作，可知此时输入功率为P=U/=2W.线圈的发热功率为/=/2r=0.5W,即电功大于电热，P4=L5W以机械能形式输出.（2）如果在正常工作时电动机被卡住，那么电流做的功全部转化为电热，这时，I = J = 4A, P鼠=I2 r = 8W .J、L杭州市正将主干道上的局部高压钠灯换成LED灯。高压钠灯功率为400 W,LED灯功率为180 W,假设更 换4 000盏，那么一个月可节约的电能约为（）A.9xl02 kW h B.3xl05 kW hC.6x 105 kW h D.lxlO12 kW h【答案】B更换后每盏灯的

11、电功率减小0.22 kW,每天亮灯时间大约为12 h,因此更换4。00盏灯一个月节 约的电能 W=0.22x4 000x12x30 kW h3xlO5 kW h,应选 B。2 .小明同学家里局部电器的消耗功率及每天工作时间如表所示，那么这些电器一天消耗的电能约为（）电器消耗功率/W工作时间/h电茶壶2 0001空调1 2003电视机1002节能灯164路由器9243 W3 J4 W7 J【答案】D 每天消耗的电能为 W=2 kWxl h+L2 kWx3 h+0.1 kWx2 h+0.016 kWx4 h+0.009 kWx24 h=6.08 kW h2.2xl07 Jo3.如图为一种服务型机器

12、人，其额定功率为48 W,额定工作电压为24 V,机器人的锂电池容量为20 A.h。那么机器 人（）A.额定工作电流为20 AB.充满电后最长工作时间为2 hC.电池充满电后总电荷量为7.2X104 CD.以额定电流工作时每秒消耗能量为20 J【答案】C根据P二UI可知，额定电流应该为2 A,选项A错。电池的容量为20 A h,即以额定电流2 AI 作时，能够工作的最长时间为10 h,选项B错误。电池充满电后的总电荷量为Q=It=20x3 600 C=7.2xl04 C,选 项C正确。以额定电流工作时，机器人的功率为48 W,即每秒消耗能量48 J,选项D错误。4 .用一个额定电压为220 V

13、的电热水器煮沸一壶水需要is,如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻 受温度的影响，那么（）A.当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要2/sB.当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要4/sC.当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要4/sD.当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要8, sTft（220 V）21B 由公式。=万，一沸一壶水所需的热量为Q= r乙J。当电压变为原来的5时，所需热量没变， 因此时间要变为原来的4倍，即4fs,选项A错误，B正确。当电压变为原来的1时，时间要变为原来的16 倍，即16rs,选项C、D错误。.如下图为一电烙铁，电烙铁通电一段时间后，会变得很烫，而连接

14、电烙铁的导线却不怎么热，其主要 原因是（）A.导线有绝缘皮，隔热效果好B.导线较长，散热比电烙铁快C.导线的电阻远小于电烙铁的电阻D.通过导线的电流小于通过电烙铁的电流C 由。=於欣可知，电烙铁和导线串联，电流相等，导线的电阻远小于电烙铁的电阻，故通电一段时 间后电烙铁很烫而导线不怎么热，选项C正确。.如下图，A、5两点间电压为18 V, /?i=0.2 Q,电动机M线圈的电阻也是0.2 Q,电路中的电流是25 A,那么此电路中电能转化为机械能的效率是（）RiBo1A. 72%B. 28%C. 55.6%D. 44.4%D 电路中总的电功率P=U/=450 W,电路中的热功率尸热=P（Ri +

15、 r） = 250 W,那么电路中电能转化为 p尸热机械能的效率为 = p X 100%44.4%, D正确。.电阻R和电动机颂串联接到电路中，如下图，电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后， 电动机正常工作，设电阻R和电动机晒两端的电压分别为口和小，经过时间，电流通过电阻R做功为W” 产生热量为Q”电流通过电动机做功为W2，产生热量为。2，那么有（）I/A. U（lh, 21=22b. U = ih, 21 = 22C.用=卬2，21 22D. W1VW2，Qi /R=U1, B错误；电流做的功用=/U/ W2=IU2t,因此，W1 VW2, C错误；产生的热量由Q=a放可判断Q = Q, A正确，D错误。.现有一显示屏是由某种型号的LED灯组成的，每只灯在不同电压下发出不同颜色的光，发光时的工作电 流均约为20 mA。当电压为1.4 V时发红光；当电压为L8V时发黄光；当电压为3.2 V时发蓝光。该显