高中物理人教版（2019）必修第三册 第十二章电能能量守恒定律单元综合（23张PPT）

(共23张PPT)
第十二章 电能 能量守恒定律
单元整合综合复习
一.电功、电功率、电热及热功率
1.电功
(1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的 做的功.
(2)公式：W＝qU＝ (适用于任何电路).
(3)电流做功的实质： 转化成其他形式能的过程.
2.电功率
(1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的 .
(2)公式：P＝ ＝ (适用于任何电路).
电场力
IUt
电能
IU
快慢
3.焦耳定律
(1)电热：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)
4.电功率P＝IU和热功率P＝I2R的应用
(1)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＝ .
(2)对于纯电阻电路而言：P电＝P热＝IU＝I2R＝
(3)对于非纯电阻电路而言：P电＝IU＝ ＋P其他＝ ＋P其他≠ ＋P其他.
热量
I2Rt
UI
I2R
P热
I2R
二、电源　闭合电路的欧姆定律
1.电源
(1)电动势
①计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝
②物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成 本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.
(2)内阻：电源内部导体的电阻.
电能
2.闭合电路欧姆定律
(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成 ，跟内、外电阻之和成 ；
(2)公式：I＝ (只适用于纯电阻电路)；
(3)其他表达形式
①电势降落表达式：E＝U外＋U内或E＝U外＋ ；
②能量表达式：EI＝UI＋I2r.
正比
反比
Ir
3.路端电压与外电阻的关系
(1)一般情况：U＝IR＝
当R增大时，U ；
(2)特殊情况：
①当外电路断路时，I＝0，U＝ ；
②当外电路短路时，I短＝___，U＝0.
增大
E
命题点一　电功、电功率、电热及热功率
1.电功和电热、电功率和热功率的区别与联系
意义 公式 联系
电功 电流在一段电路中所做的功 W＝UIt 对纯电阻电路，电功等于电热，W＝Q＝UIt＝I2Rt；对非纯电阻电路，电功大于电热，W＞Q
电热 电流通过导体产生的热量 Q＝I2Rt
电功率 单位时间内电流所做的功 P＝UI 对纯电阻电路，电功率等于热功率，P电＝P热＝UI＝I2R；对非纯电阻电路，电功率大于热功率，P电＞P热
热功率 单位时间内导体产生的热量 P＝I2R
2.非纯电阻电路的分析方法
(1)抓住两个关键量：
确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键.若能求出UM、IM，就能确定电动机的电功率P＝UMIM，根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率Pr＝IM2r，最后求出输出功率P出＝P－Pr.
(2)坚持“躲着”求解UM、IM：
首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流.然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压UM和电流IM.
(3)应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解.
例1.(多选)如图所示，电源电动势E＝3 V，小灯泡L的规格为“2 V　0.4 W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R＝4 Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作.则
A.电源内阻为1 Ω
B.电动机的内阻为4 Ω
C.电动机正常工作电压为1 V
D.电源效率约为93.3%
√
√
变式1.如图所示，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中的电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A.则以下判断中正确的是
A.电动机的输出功率为14 W
B.电动机两端的电压为7.0 V
C.电动机产生的热功率为4.0 W
D.电源输出的功率为24 W
√
解析　由题意得电动机两端的电压U＝E－I(R0＋r)＝7 V，则电动机的输入功率P＝UI＝14 W，热功率P热＝I2RM＝2 W，输出功率P出＝P－P热＝12 W.电源的输出功率P′＝EI－I2r＝20 W，故B正确，A、C、D错误.
变式2.如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成.当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出.已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W.关于该电吹风，下列说法正确的是
A.电热丝的电阻为55 Ω
B.电动机的电阻为
C.当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为120 J
D.当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为880 J
√
命题点二 电路的动态分析
电路动态分析的方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即
(2)极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．(3)串反并同法：“串反”是指某一电阻增大(或减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(或增大)．“并同”是指某一电阻增大(或减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(或减小)．
2．电路故障问题的分析方法与技巧(1)故障特点①断路特点：表现为电路中的两点间电压不为零而电流为零，并且这两点与电源的连接部分没有断点．②短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但其两端电压为零．
(2)检查方法
①电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路．
②欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．
③电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，要注意电流表的极性和量程．
④假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理
D
B
BC
AC
命题点三 闭合电路的功率及效率问题
例6.如图所示,E=8 V,r=2 Ω,R1=8 Ω,R2为滑动变阻器接入电路中的有效阻值,问:
(1)要使滑动变阻器获得的电功率最大,则R2的取值应是多大 这时R2的功率是多大
(2)要使R1得到的电功率最大,则R2的取值应是多大 R1的最大功率是多大 这时电源的效率是多大
(3)调节R2的阻值,能否使电源以最大的功率 输出 为什么
答案:(1)10 Ω　1.6 W　(2)0　5.12 W　80%　(3)不能　理由见解析
变式3.(多选)如图甲所示,电源电动势E=6 V,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从A端滑至B端的过程中,得到电路中的一些物理量的变化如图乙、丙、丁所示。其中图乙为输出功率与路端电压的关系曲线,图丙为路端电压与总电流的关系曲线,图丁为电源效率与外电路电阻的关系曲线,不考虑电表、导线对电路的影响。则下列关于图中a、b、c、d点的坐标值正确的是 (　　)
A.a(4 V,4.5 W) B.b(4.8 V,2.88 W)
C.c(0.6 A,4.5 V) D.d(8 Ω,80%)
“THANKS”