全優(yōu)課堂物理配粵教版選修3-1課件2019-8-28修訂第2章 第5節(jié)

1、物理選修3-1配粵教版第五節(jié)電功率物理選修3-1配粵教版導(dǎo)體電阻的儀器，它是由電流表1(1)歐姆表是一種測量ER R rR xg0I改裝而成的被測電阻與電流的對應(yīng)關(guān)系為(2)歐姆表在讀數(shù)時，指針應(yīng)處于刻度中央附近(3)使用歐姆表要注意選擇 擋位，且每調(diào)換一次應(yīng)重新 歐姆調(diào)零物理選修3-1配粵教版2(多選)關(guān)于多用歐姆擋的刻度線，下列說法中正確的是()A. 歐姆零刻度線和電流零刻度線重合B. 歐姆零刻度線和電流表滿偏刻度線重合C. 歐姆表刻度線是不均勻的，歐姆值越大，刻度線越密D歐姆表刻度線是不均勻的，歐姆值越小，刻度線越密【答案】BC物理選修3-1配粵教版【解析】當將多用兩表筆短接時，此時測量

2、電阻為零，內(nèi)部電路的電流值為滿偏電流，故B正確在歐姆表的刻度盤上標出了從0到無窮大的值，顯然刻度是不均勻的，當歐姆值越大，對應(yīng)的數(shù)值越大，所以在刻度盤上的刻度線越密，故C正確物理選修3-1配粵教版3 用多用)測電阻時， 下列注意事項中錯誤的是(A測量電路中的某個電阻時，一定要把電阻從電路中斷開B. 測量時紅、黑表筆不能接錯C. 測量時手指不要與表筆的金屬桿接觸D測量時要選擇適當?shù)谋堵剩瑧?yīng)使的指針在中央刻度的附近，否則要改變倍率，每次更換倍率，都要重新進行歐姆調(diào)零【答案】B物理選修3-1配粵教版一、電功和電功率1電流做功的實質(zhì)：導(dǎo)體中的 電場對自由電荷的靜電力移動電荷做功，把 電能轉(zhuǎn)化為 其他形

3、式的能2 決定電流做功多少的因素： 與電路兩端的電壓、電流強度、UIt作用時間有關(guān)，用公式表達為W，式焦耳伏特 、 安培秒中四個量的國際單位分別為、物理選修3-1配粵教版3電流做功的快慢表示電功率(1) 定義： 單位時間內(nèi)電流所做的功(2) 公式及單位：P UI，三個物理量的單位分別是 瓦特、 伏特、 安培物理選修3-1配粵教版二、焦耳定律和熱功率1內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟作用時間 的二次方電流強度 成正比電阻 及成正比，跟導(dǎo)體的2公式：QI2RtI2R3熱功率： 單位時間內(nèi) 的發(fā)熱量，P熱三、閉合電路中的功率EIU外IU內(nèi)I，反映了閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，式中EI表示電源提供的電功率

4、，U外I、U內(nèi)I分別表示外電路和內(nèi) 電路上消耗的電功率物理選修3-1配粵教版電流做功跟電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上有什么關(guān)系？【答案】功是能量轉(zhuǎn)化的度量，電流做功的過程也是能量轉(zhuǎn)化的過程，在純電阻電路中，電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即表現(xiàn) 為用電器發(fā)熱，這時電流做的功在數(shù)值上等于電熱，但在非純 電阻電路中電流做的功在數(shù)值上大于電熱物理選修3-1配粵教版電路中的電功率和熱功率一、純電阻電路和非純電阻電路1注意區(qū)別負載、負荷與電阻負載或負荷是對用電器功率特征的一種習慣稱謂，通常說 負載或負荷大，是指用電器的功率大，并不是用電器的電阻大一般情況下，負載大的用電器電阻反而小，如“220V60W”與“220V

5、阻較小100W”的兩個燈泡，后者的功率大但電物理選修3-1配粵教版2注意區(qū)別純電阻電路與一般電路(1)電路消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為電熱(內(nèi)能)的電路稱為純電 阻電路，對純電阻電路有：U222P 電PUII R，其中 P 電UI，PI RR熱熱(2)電路消耗的電能并不完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，還有一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能(如機械能、化學能等)，這種電路叫非純電阻電路，如電動機、電解槽的電路等對非純電阻的電路有 P電UII2R，此時 IIR，決不能亂套用公式計算電功R或率只能用 P 電UI，計算熱功率只能用 P 熱I2R物理選修3-1配粵教版項目純電阻電路非純電阻電路元件特點電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把

6、電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的用電器歐姆定律遵從歐姆定律 IUR不遵從歐姆定律：UIR 或 II2Rt，WQ電功率和熱功率的關(guān)系純電阻電路中：P2U2UII R R非純電阻電路中：U2UII2R， R 既不表示電功，也不表示電熱物理選修3-1配粵教版【特別提醒】 (1)在純電阻電路中，由于電功與電熱相等，U22因此公式 UIt、I Rt、 R t 既可計算電功，也可計算電熱(2)在非純電阻電器中，只能用 UIt 計算電功，用 I2Rt 計算U2電熱， R t 無意義物理選修3-1配粵教版三、電動機模型1. 電動機的等效處理電動機是一種非純電阻型用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機械能 和內(nèi)能在電路計算中，常把電

7、動機等效為阻值等于其內(nèi)阻的 電阻rD和無電阻的轉(zhuǎn)動線圈D串聯(lián)而成，如圖所示，電流通過 rD時把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而線圈D把電能轉(zhuǎn)化為機械能2. 輸入功率：電動機的總功率由電動機電路的電流和電壓決定，計算：P總UI物理選修3-1配粵教版3. 輸出功率：電動機做有用功的功率如圖所示，Pmgv(設(shè)重物勻速上升)4. 熱功率：電動機線圈上有電阻，電流通過線圈時要發(fā)熱，熱功率 P 熱I2r出5功率關(guān)系 P 總P 出P熱P出6電動機的效率 P100%總物理選修3-1配粵教版7解決電動機問題注意分兩種情況(1) 當電動機正常工作時，要分別搞清電動機的總功率、 輸出功率和熱功率(2) 當電動機因故障或其他原因不

8、轉(zhuǎn)動時，相當于一個純電阻電路物理選修3-1配粵教版例1規(guī)格為“220 V為40 ，求：36 W”的排氣扇，線圈電阻(1)接上220熱的功率；V的電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機械能的功率和發(fā)(2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，求電動機消耗的電功率和發(fā)熱的功率物理選修3-1配粵教版P解析：(1)排氣扇在 220 V 電壓下正常工作的電流為 IUA0.16 A，發(fā)熱功率 P 熱I2R(0.16)240 W1 W，轉(zhuǎn)化為機械能的功率 P 機PP 熱(361) W35 W 36 220物理選修3-1配粵教版(2)排氣扇扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動后，電動機相當于純電阻，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時通過排氣扇的電流為U

9、220IR 40A5.5 A，電動機消耗的電功率等于發(fā)熱功率，即P 電 P 熱 IU5.5220 W1 210 W答案：(1)P機35 W，P熱1 W(2)P電P熱1 210 W配粵教版物理選修3-11一電動機線圈的電阻為1，線圈兩端所加電壓為2V時，電流為0.8 A，電動機正常工作(1)在求電動機正常工作1種不同的解法：min所消耗的電能時，有以下兩解法一：WUIt2 V0.8 A60 s96 J解法二：WI2Rt(0.8 A)21 60 s38.4 J你認為哪種解法對，請作出判斷并說明理由(2)求電動機正常工作1 min所轉(zhuǎn)化的機械能是多少？物理選修3-1配粵教版【解析】對純電阻電路來說，

10、工作時所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，求所消耗的電能時公式WUIt和電熱公式QI2Rt 可以通用；而對電動機來說，轉(zhuǎn)動時消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機械能，小部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即W電E機械E內(nèi)，由公式W UIt求得的是電動機消耗的電能，而由公式WI2Rt求得的是轉(zhuǎn)化為內(nèi)能部分的能量，故轉(zhuǎn)化的機械能E機械W電E內(nèi)(1)解法一對因為電動機工作時電能沒有全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而大部分轉(zhuǎn)化為機械能解法二求出的是電動機工作時產(chǎn)生的電熱，只占所消耗電能的一部分物理選修3-1配粵教版(2)電動機工作1 min消耗的電能WUIt2 V0.8 A60 s96 J，電動機工作1 min產(chǎn)生的電熱QI2Rt(0.8 A)21 60

11、s38.4 J，電動機工作1 min轉(zhuǎn)化成的機械能W機械WQ96 J38.4 J57.6 J【答案】(1)見解析(2)57.6 J物理選修3-1配粵教版閉合電路的功率和效率一、電源的有關(guān)功率和效率電功率意義公式電源功率指電源的總功率P總EI電源的輸出功率指電源提供給外電路的功率P出UI電源的內(nèi)功率指電源自身消耗的功率PI2r用電器的額定功率指用電器在正常工作條件下的功率P0U0I0物理選修3-1配粵教版電功率意義公式用電器的實際功率指用電器在實際電壓下消耗的功率P 實U 實 I輸電線的損失功率指電流流過輸電線時由于發(fā)熱而消耗的功率P 損I2R 線電源的供電效率電源的輸出功率和電源的總功率之比P

12、出P100%總U100%E物理選修3-1配粵教版二、電源的最大輸出功率1電源輸出功率特點(以純電阻電路為例)E2E2RE22PUII RR，由(r)2(R) 4Rr(R2)2出Rrr4rRE2E2此式可看出，當 Rr 時，P 出有最大值，即 Pm4R4r物理選修3-1配粵教版由圖可以看出選修3-1配粵教版物理E2(1)當 Rr 時，輸出功率最大，P出4r(2) 當 Rr 時，若 R 增大，P 出增大；當 Rr 時，若 R 增大，則 P 出減小(3) 除 Rr 外，圖象上總有兩點輸出功率 P 出相等，如圖中 E2R E2R整理得 R R r2R與 R ，則由121212R rR r12物理選修3

13、-1配粵教版2電源的效率(1)定義：輸出功率跟電路消耗的總功率的比值，即UIUEIEU IR R(2)如果外電路為純電阻電路，則 EI(Rr)Rr 1，所以外電路電阻越大，電源效率越高1 rR(3)當電源輸出功率最大時，Rr，50%物理選修3-1配粵教版例2如圖所示，電源的電動勢為2V，內(nèi)阻為0.5，R0為2 ，變阻器的阻值變化范圍是010 .求：(1) 變阻器阻值是多大時R0消耗的功率最大？(2) 變阻器阻值是多大時變阻器消耗的功率最大，其最大功率為多少？物理選修3-1配粵教版解析：本題考查電源有串聯(lián)電阻時最大功率問題，可根據(jù)功率的定義式和電源輸出最大功率的條件加以分析 E(1)根據(jù)閉合電路

14、歐姆定律，電路中的電流I，R0RrR0 消耗的電功率為E2 82P I R R W2200(R)0(R)R r2.50當 R0 時，R0 消耗的功率最大物理選修3-1配粵教版(2)滑動變阻器 R 消耗的電功率E2R E22PI RR0r)2RR r(RR0E2，R0r24(R0r)RRR0r當R，即RR r2.5 時，R 消耗的功率最大，0RE2且 Pmax4(R0r)0.4 W答案：(1)0(2)2.5 0.4 W物理選修3-1配粵教版 題后反思求電源的輸出功率的最大值問題就是數(shù)學中求函數(shù)極值的問題，因此，寫出功率的表達式就可以根據(jù)數(shù)學知識加以解答物理選修3-1配粵教版例3用以下的器材測量電

15、動機的輸出功率 器材：電壓表、電流表、滑動變阻器、電源、開關(guān)和導(dǎo)線(1) 畫出你設(shè)計的電路圖，已知電動機內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻 相同，滑動變阻器限流作用不大(2) 若閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，電動機未轉(zhuǎn)動時， 電壓表的讀數(shù)為U1，電流表的讀數(shù)為I1；又調(diào)節(jié)滑動變阻器， 電動機轉(zhuǎn)動后的電壓表讀數(shù)為U2，電流表讀數(shù)為I2，則此時電動機的輸出功率為多少？物理選修3-1配粵教版解析：這是關(guān)于電動機功率的一道實驗探究題，可根據(jù)題目中的已知條件確定出滑動變阻器和電流表的接法，然后根據(jù)測得的電壓、電流計算電動機的輸出功率(1)根據(jù)條件，電動機內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻相同，應(yīng)采用電流表外接法；滑動變阻器限流作用不大，應(yīng)采

16、用分壓式接法，故畫出電路如圖所示物理選修3-1配粵教版(2)電動機未轉(zhuǎn)時可測出內(nèi)電阻rU1，轉(zhuǎn)動后的輸出功率I1I2U21PI2U2I2rI U 222I1I2U21答案：(1)見解析 (2)I2U2I1物理選修3-1配粵教版 題后反思解這一類的探究實驗題，首先要分析題意，設(shè)計出合理的電路圖，然后根據(jù)所測數(shù)據(jù)用功率公式進行計算物理選修3-1配粵教版2 (2017 漢中二模) 如圖所示電路中， 電源電壓u 311sin(100t)V，A、B間接有“220V440W”的電暖寶，“220V220W”的抽油煙機，交流電壓表及保險絲下列說法正確的是()物理選修3-1配粵教版A. 電路要正常工作，保險絲的額定電流不能小于3 AB. 交流電壓表的示數(shù)為311 VC. 電暖寶發(fā)熱功率是抽油煙機發(fā)熱功率的2倍D1 mi