12.1电路中的能量转化（学案）（Word版含答案）

电能 能量守恒定律
1、电路中的能量转化
学习目标
1．从能量转化的角度理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。
2．理解焦耳定律的物理意义。
3．理解电功率和热功率。
4．会从能量转化与守恒角度理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路。
重点
1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．
2．理解电功率和热功率．
难点
1．理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路．
2．会从能量转化与守恒角度理解电路中的能量转化．
自主探究
一.电功和电功率
1.电热水壶工作时，① 能转化为② 能。
2.在恒定电场中，电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的③ 在做功。
3.若通过热水壶的电流为，热水壶两端的电压为，经过时间电流做的功④ ，电功率⑤ 。
二.焦耳定律
1.焦耳定律的内容和表达式。
（1）内容：⑥
（2）表达式⑦
2.电流的发热功率⑧
三.电路中的能量转化
1.电动机接上电源后，会带动风扇转动，从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得的能量，一部分转化为⑨ ，一部分转化为⑩ 。
2.设电动机消耗的功率为，电动机对外做功，输出的功率为，另外，电动机工作时自身也有能量损失，对应的功率为，他们之间满足 。
3.设电动机两端的电压为，通过电动机线圈的电流为，可知
4.电动机刚停止工作时，我们发现外壳是热的，说明工作时有电能转化为内能。设电动机线圈的电阻为，可知
5.电动机线圈有电阻，所以有一部分电能转化为内能，而这一部分属于能量损失，忽略摩擦以及空气阻力，则有
6.正在充电的电池，电能除了转化为 之外，还有一部分转化为 。
答案：①电 ②内 ③静电力 ④ ⑤ ⑥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 ⑦ ⑧ ⑨内能 ⑩机械能 化学能 内能
探究思考
探究点一 电功和电热的关系
电功 电热 关系
纯电阻电路 t ==t
非纯电阻电路
探究点二 纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
纯电阻电路 非纯电阻电路
元件特点 电路中只有电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器
电流、电压和电阻三者间的关系 遵循欧姆定律 不遵循欧姆定律，
能量转化规律 电流做功将电能全部转化为内能，即t 电流做功将电能转化为内能和其他形式的能，即电功W=UIt,电热Q=,
功率 R= =+，R+
探究点三 对于含有电动机的电路的分析方法
电动机的能量转化
电动机主要把电能转化为机械能，因其内部电路有电阻，所以也会有内能产生。
在电路中对于电动机的处理
在处理电动机电路问题时，可以把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻与无电阻的线圈串联。电流通过电阻时产生内能，线圈对外做功产生机械能。
电动机的三个功率
输入功率：电动机的总功率，由电动机两端电压和通过他的电流来决定。公式为：=UI。
电热功率：电热及线圈电阻的热功率，由通过电动机的电流和线圈电阻大小决定，公式为=。
输出功率：电动机有用功的功率。在忽略摩擦等损失的情况下，它等于输入功率与电热功率之差，公式为=-=UI-。
电动机的效率
效率等于输出功率与输入功率的比值，公式为=×100%
随堂训练
1.一台电风扇和一盏白炽灯上都标有“220 V 60 W”的字样，下列关于这两个家用电器的说法，正确的是( )
A.它们正常工作时，电阻值一定相等 B.它们正常工作时，通过的电流一定不同
C.它们正常工作时，发热功率一定相等 D.它们正常工作时，消耗的电功率一定相等
2.在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。闭合开关S，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0.50 A和2.0 V，重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V，电压表、电流表均为理想电表，则这台电动机正常运转时的输出功率为( )
A.32 W B.44 W C.47 W D.48 W
3.如图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻消耗的电功率一样大，则电阻之比是( )
A.1:1:1 B.4:1:1 C.1:4:4 D.1:2:2
4.如图所示，有一内电阻为的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则( )
A.电解槽消耗的电功率为120 W B.电解槽的发热功率为60 W
C.电解槽消耗的电功率为60 W D.电路消耗的总功率为60 W
5.（多选）电动机线圈的电阻为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作的时间为t，则下列说法中正确的是( )
A.电动机消耗的电能为 B.电动机消耗的电能为
C.电动机线圈产生的热量为 D.电动机线圈产生的热量为
答案以及解析
1.答案：D
解析：电风扇为非纯电阻用电器，功率相同其电阻值一定小于白炽灯的电阻值，A错误；根据可知，功率相等，电压相等，故通过的电流一定相同，B错误；因电风扇消耗的电功率只有部分转化为内能，发热功率一定小于白炽灯的发热功率，C错误；根据题给信息可知，它们正常工作时，消耗的电功率一定相等，D正确。
2.答案：A
3.答案：C
解析：由于三个电阻消耗的功率一样大，则有，得，所以通过的电流是通过电流的2倍，则有，得。故，C正确。
4.答案：C
解析：灯泡正常发光，说明电解槽和灯泡两端电压均为110 V，且电流，则电解槽消耗的功率,C对，A错；电解槽的发热功率，B错；整个电路消耗的功率，D错误。
5.答案：AC
解析：电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作的时间为t，所以电动机消耗的电能为,A正确，B错误。电动机为非纯电阻用电器，其线圈产生的热量为，由于，则，C正确，D错误。