1　電路中的能量轉(zhuǎn)化

1電路中的能量轉(zhuǎn)化核心素養(yǎng)點(diǎn)擊物理觀念(1)通過實(shí)例分析，理解電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能是通過電流做功來實(shí)現(xiàn)的，加深對功與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)識。(2)通過推導(dǎo)電功公式和焦耳定律，理解電功、電功率和焦耳定律的內(nèi)涵?？茖W(xué)思維從能量的轉(zhuǎn)化和守恒角度分析非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化，理解電功和電熱的區(qū)別和聯(lián)系?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任(1)能用焦耳定律解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)現(xiàn)象。(2)聯(lián)系生活中的電風(fēng)扇、空調(diào)、電動機(jī)等電器設(shè)備，體會能量轉(zhuǎn)化與守恒思想，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的意識。1．填一填(1)電流轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過

做功來實(shí)現(xiàn)的。(2)電流做功的實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中的

對自由電荷的靜電力在做功。(3)靜電力的功：電流在一段電路中所做的功等于電路兩端的電壓U、電路中的電流I、通電時間t三者的

,即W＝

。電流恒定電場乘積UIt2．判斷(1)電功與電能的單位是相同的，因此，電功就是電能。

(

)(2)電流做的功越多，電功率越大。

(

)(3)電流做功的過程實(shí)質(zhì)上就是靜電力對自由電荷做功的過程。

(

)××√3．想一想如圖所示，已知電路兩端的電勢差為U，電路中的電流為I，電荷從左端到達(dá)右端所用的時間為t，則在t時間內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電荷量是多少？把這些電荷從左端移到右端，電場力做功是多少？提示：由電流的定義式可得通過某截面的電荷量q＝It，根據(jù)靜電力做功的公式W＝qU，可得W＝UIt。1．填一填(1)焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成

，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成

。即：Q＝

。(2)熱功率：電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的功率P熱＝

。(3)電路中的能量轉(zhuǎn)化①電動機(jī)工作時能量轉(zhuǎn)化關(guān)系：電動機(jī)從電源獲得的能量，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分轉(zhuǎn)化為

。②功率關(guān)系：________________。③電池充電時能量轉(zhuǎn)化關(guān)系：電能轉(zhuǎn)化為______和內(nèi)能。正比正比I2RtI2R內(nèi)能化學(xué)能P電＝P機(jī)＋P損2．判斷(1)非純電阻電路中，電熱Q的表達(dá)式仍為Q＝I2Rt。

(

)(2)熱功率與電功率是相同的。

(

)(3)電流通過筆記本電腦時，電功與電熱不相等。

(

)√×√3．想一想(1)電吹風(fēng)工作時，將電能轉(zhuǎn)化為什么能？電熨斗工作時，將電能轉(zhuǎn)化為什么能？提示：電吹風(fēng)工作時，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能。電熨斗工作時，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(2)公式W＝UIt、W＝I2Rt應(yīng)用時應(yīng)注意什么？W＝UIt可以計算熱量嗎？提示：W＝UIt普遍適用，而W＝I2Rt只適用于純電阻電路。在純電阻電路中，可以應(yīng)用W＝UIt計算熱量，而在非純電阻電路中不能應(yīng)用W＝UIt計算熱量?！局仉y釋解】1．串聯(lián)電路功率關(guān)系(1)各部分電路電流I相同，根據(jù)P＝I2R，各電阻上的電功率與電阻成正比(純電阻電路)。(2)總功率P總＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。解題指導(dǎo)：(1)電路的總功率等于各用電器消耗的功率之和。(2)串聯(lián)電路中，功率與電阻成正比；并聯(lián)電路中，功率與電阻成反比。[解析]

若要兩燈均正常發(fā)光，亦即每燈的電壓均為110V，對A電路，因?yàn)镽A＜RB，所以UA＜UB，即UB＞110V，B燈將被燒壞；對B電路，RB＞R并，UB＞U并，B燈將被燒壞；對C電路，RA可能等于B燈與變阻器并聯(lián)后的電阻，所以UA可能等于UB，等于110V，兩燈可能正常發(fā)光，且電路消耗總功率為200W；對D電路，滑動變阻器電阻可能等于兩燈并聯(lián)后總電阻，可能有UA＝UB＝U并＝110V，兩燈可能正常發(fā)光，且電路中消耗總功率為280W。綜上可知，C正確。[答案]

C【針對訓(xùn)練】1．如圖所示，一個電阻R和一個燈泡L串聯(lián)接在電壓恒為U的電源上，電路中的電流為I。電阻兩端的電壓為U1，電功率為P1；燈泡兩端的電壓為U2，電功率為P2。則下列關(guān)系式正確的是

(

)A．P1＝UI

B.P2＝U2RC．U2＝U－IR D．U1＝U－IR解析：電阻的功率P1＝U1I，A錯誤；P2＝U2I，B錯誤；U2＝U－U1＝U－IR，C正確，D錯誤。答案：C

2．(2020·海南高考)一車載加熱器(額定電壓為24V)發(fā)熱部分的電路如圖所示，a、b、c是三個接線端點(diǎn)，設(shè)ab、ac、bc間的功率分別為Pab、Pac、Pbc，則

(

)A．Pab>Pbc B．Pab＝PacC．Pac＝Pbc D．Pab<Pac【重難釋解】1．純電阻電路與非純電阻電路(1)純電阻電路：電流通過純電阻電路做功時，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能。(2)非純電阻電路：含有電動機(jī)或電解槽等的電路稱為非純電阻電路。在非純電阻電路中，電流做功將電能除了部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其他形式的能。2．純電阻電路和非純電阻電路的比較3．電動機(jī)的功率和效率(1)電動機(jī)的輸入功率是電動機(jī)消耗的總功率，P入＝UI。(2)電動機(jī)的熱功率是線圈上電阻的發(fā)熱功率，P熱＝I2r。(3)電動機(jī)的輸出功率是電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率，P出＝UI－I2r。解題指導(dǎo)：(1)電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，電路為純電阻電路。(2)電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電路為非純電阻電路。[遷移·發(fā)散]上述典例中，若電動機(jī)以v＝1m/s勻速豎直向上提升重物，該重物的質(zhì)量為多少？(g取10m/s2)4．某電動機(jī)提升重物的裝置如圖所示，電源的電壓為120V，不計內(nèi)阻。重物的質(zhì)量m＝50kg。當(dāng)電動機(jī)以v＝0.9m/s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流強(qiáng)度I＝5A，重力加速度g取10m/s2，則下列判斷不正確的是

(

)A．電動機(jī)消耗功率600W

B．電動機(jī)的機(jī)械功率450WC．電動機(jī)線圈電阻為6Ω

D．電動機(jī)線圈電阻為24Ω解析：電動機(jī)消耗功率P＝UI＝600W，選項A正確，不符合題意；電動機(jī)的機(jī)械功率P機(jī)＝mgv＝450W，選項B正確，不符合題意；對電動機(jī)P－P機(jī)＝I2r，解得電動機(jī)線圈電阻為r＝6Ω，選項C正確，不符合題意，選項D錯誤，符合題意。答案：D

一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維1．某商場安裝了一臺傾角為30°的自動扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動機(jī)帶動下以0.5m/s的恒定速率向斜上方移動，電動機(jī)的最大輸出功率為4.9kW。不載人時測得電動機(jī)中的電流為5A，若載人時扶梯的移動速率與不載人時相同，忽略電動機(jī)內(nèi)阻的熱損耗，則不載人時扶梯運(yùn)行的電功率是多大？若輸送一個人的功率為120W，則這臺自動扶梯可同時乘載多少人？二、注重學(xué)以致用和思維建模2．如圖甲所示，用充電寶為一手機(jī)電池充電，其等效電路如圖乙所示。在充電開始后的一段時間t內(nèi)，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認(rèn)為是恒定不變的，設(shè)手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，則時間t內(nèi)

(

)解析：充電寶的輸出電壓為U、輸出電流為I，所以充電寶輸出的電功率為P＝UI，A錯誤；手機(jī)電池充電電流為I，所以手機(jī)電池產(chǎn)生的熱功率為Pr＝I2r，而充電寶的熱功率應(yīng)為充電寶的總功率減去輸出功率，根據(jù)題目信息無法求解，B、C錯誤；輸出的電能一部分轉(zhuǎn)化為手機(jī)的化學(xué)能，一部分轉(zhuǎn)化為電池的熱能，故根據(jù)能量守恒定律可知手機(jī)電池儲存的化學(xué)能為W＝UIt－I2rt，D正確。答案：D

3．下表是某品牌電動自行車的主要技術(shù)參數(shù)。質(zhì)量m＝60kg的人騎該電動自行車在水平路面上以6m/s的速度勻速行駛，受到的阻力是人與車總重的0.02