第十二章 第十二章复习课--人教版高中物理必修第三册教学课件(共30张PPT)

(共30张PPT)
章末复习
第十二章 电能 能量守恒定律
物理
情境引入
一台电动机，线圈的电阻是6Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。
思考：这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少
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(一)基础知识回顾
1.电功、电功率、电热、电动势的定义和定义式
2.电路中的能量转化——纯电阻电路与非纯电路电路
3.闭合电路的欧姆定律的内容与表达式
4.路端电压与外电阻的关系
(二)易错问题讨论
实验：测量电池电动势和内阻
知识网络建构
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重点问题提炼
(一)闭合电路欧姆定律的应用
1.两种电路的比较
比较项 纯电阻电路 非纯电阻电路
元件特点 电路中只有电阻元件，只能把电能转化为内能 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
欧姆定律 遵循欧姆定律I＝ 不遵循欧姆定律U>IR或I<
能量转化 电能全部转化为电热 电能除转化为内能外还要转化为其他形式的能
元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等
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2.电功与电热
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(二) 闭合电路中的功率问题
1.电源的总功率
(1)物理意义：电源将其他形式的能转化为电能的功率。
(2)表达式：P总＝EI。
2.电源内部消耗的功率
(1)物理意义：电源内阻的发热功率。
(2)表达式：P内＝I2r。
3.电源的输出功率
(1)物理意义：电源对外供电功率。
(2)表达式：P出＝UI。
(3)当外电路为纯电阻电路时
①电源的输出功率P出＝I2R＝ ＝
由此可知，当R＝r时，电源有最大输出功率P出max＝
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②P出与外电阻R的函数关系图像
③几个结论
a.当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝ 。
b.当Rc.当R>r时，随R的增大，输出功率越来越小。
d.当P出4.电源的效率 η＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%
对于纯电阻外电路，则η＝ ＝ ＝ ，可见，外电阻R越大，电源的效率越高。
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疑难问题剖析
如图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6V，内阻r＝2Ω，定值电阻R＝4Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值RP的关系如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）
A．图乙中滑动变阻器的最大功率P2＝2W
B．图乙中R1＝6Ω，R2＝12Ω
C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R消耗的功率也最大
D．调整滑动变阻器RP的阻值从最右端滑到最左端，电源的效率先增大后减少
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解析：根据“等效法”，将定值电阻看作电源内阻，当外电阻等于内电阻时，即电源的输出功率最大，同时滑动变阻器的功率也是最大，此时有
RP＝r+R＝2Ω+4Ω＝6Ω，此时P＝ = ＝ ＝1.5W，故A错误。
结合题图乙可知，当滑动变阻器阻值为R1时候，滑动变阻器的功率最大，再结合对A选项的分析，所以可以得知R1＝6Ω；当滑动变阻器接入电路的有效阻值为3Ω时，与阻值为R2时消耗的功率相等，则有
×3＝ ，解得R2＝12Ω（或3Ω，舍去），故B选项正确。
当回路中电流最大，即RP＝0时定值电阻R消耗的功率最大，故C错误；电源的
效率 ，当外电阻越大，效率越高，所以从最右端滑倒最左端，电
源效率一直增大，故D错误。
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典例探究
【例题1】利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E＝6V，电源内阻r＝1Ω，电阻R＝3Ω，重物质量m＝0.10kg。当将重物固定时，电压表的示数为5V；当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5.5V。不计摩擦，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．电动机内部线圈的电阻为1Ω
B．稳定匀速提升重物时，流过电动机的电流为2A
C．重物匀速上升时的速度为1m/s
D．匀速提升重物时电动机的输入功率是2W
解析:当将重物固定时，电动机没有机械能输出，整个电路是纯电阻电路，根据闭合电路欧
姆定律可知电路中内电压为U内＝E﹣U1＝6V﹣5V＝1V，则电路中的电流为 。设
电动机线圈电阻为rM，又 ，代入数据解得rM＝2Ω，故A错误；当电动机匀
速提升重物时，电路中的内电压为U内′＝E﹣U′＝6V﹣5.5V＝0.5V，则电路中的电流为
，所以稳定匀速提升重物时，通过电动机的电流为0.5A，故B错误；
重物匀速上升时，电动机两端的电压为UM＝U'﹣I'R＝5.5V﹣0.5×3V＝4V，电动机的输入
功率为P入＝UMI′＝4×0.5W＝2W。电动机的机械功率为P机＝UMI′﹣I′2rM＝4×0.5W-
0.52×2W＝1.5W，当重物匀速上升时，其电动机的牵引力等于重物的重力，即F＝mg＝
0.1×10N＝1N。由P机＝Fv得重物匀速上升的速度为v＝1.5m/s，故D正确，C错误。
典例探究
【变式训练1】理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干．设电动机线圈电阻为R1，它与电热丝电阻值R2串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U、电流为I、消耗的功率为P，则下列关系式正确的是（　　）
A．P＝UI B．P＝I2（R1+R2）
C．P＞UI D．P＜I2（R1+R2）
解析:电吹风机消耗的电功率P是总功率，总功率的大小应该是用P＝IU来计算，所以总功率P＝IU。线圈为非纯电阻电路，两端的电压大于电热丝两端的电压；电吹风机中发热的功率要用I2R来计算，所以总的发热功率为I2（R1+R2），吹风机的总功率P＝IU要大于发热部分的功率，故选A。
典例探究
【例题2】某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻R1、R2组成电路。R1、R2可以同时接入电路，也可以单独接入电路。则下列说法正确的是（　　）
A．将R1单独接到电源两端时，电源效率最高
B．将R2单独接到电源两端时，电源输出功率最低
C．将R1、R2串联后接到电源两端时，电源效率最低
D．将R1、R2并联后接到电源两端时，电源输出功率最大
典例探究
典例探究
【变式训练2】在如图所示的电路中，电源的电动势E＝2V，内阻为10Ω。定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω。闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片从最右端缓慢滑向最左端，在此过程中（　　）
A．滑片在R2的最左端时，路端电压为最大值
B．R1和R2上的电压之和越大，流经电源的电流越大
C．滑片在R2的最右端时，电源的工作效率最高
D．滑片在R2的最右端时，外电路消耗的功率最大
答案：C
典例探究
【例题3】如图所示，电源内阻等于灯泡的电阻。当开关闭合，滑动变阻器滑片位于某位置时，水平放置的平行板电容器间一带电液滴恰好处于静止状态，灯泡L正常发光，现将滑动变阻器滑片由该位置向a端滑动，则（　　）
A．灯泡将变亮，R中有电流流过，方向竖直向上
B．液滴带正电，在滑片滑动过程中液滴将向下做匀加速运动
C．电源的路端电压增大，输出功率也增大
D．滑片滑动过程中，带电液滴电势能将减小
典例探究
典例探究
【变式训练3】在如图所示的电路中，电压表为理想表，电源内阻为r，滑动变阻器总电阻为R2，R1+R2＞r＞R1，滑动变阻器滑片由a滑向b，下列说法正确的是（　　）
A．电源的效率先变大再减小
B．电源输出功率先增大再减小
C．电压表示数先增大再减小
D．灵敏电流计G的电流方向d→c
答案：B
典例探究
小微专题
实验：测量电池电动势和内阻
一、实验原理
1.电路图和实物图（如图甲、乙所示）
2.原理：改变滑动变阻器的电阻，测多组U、I值，根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir计算E、r。
二、实验操作
1.选量程、连线路：按原理图连接电路，注意电压表、电流表的量程和正、负接线柱。
2.滑动变阻器滑片移到阻值最大一端。
3.测量：闭合开关，改变滑动变阻器阻值，测多组U、I值。
4.求解：利用公式法或图像法求E、r。
三、注意事项
1.为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池。
2.电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快。
3.要测出不少于6组的（I，U）数据，变化范围要大些。
小微专题
四、数据处理
方法一：列方程组求解电动势和内阻的大小。
根据以上三组方程分别求出E、r，再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。
方法二：用作图法处理数据，如图所示。
（1）图线与纵轴交点为E。
（2）图线的斜率的绝对值表示 。
小微专题
五、误差分析
1.由于读数不准和电表线性不良引起误差。
2.用图像法求E和r时，由于作图不准确造成误差。
3.实验时通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化。
4.若采用图甲电路，由于电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表的分流越多，对应的I真与I测的差值越大。其U－I图像如图丙所示。结论：E测＜E真，r测＜r真。
5.若采用图乙电路，由于电流表的分压作用造成误差，电流值越大，电流表的分压越多，对应的U真与U测的差值越大。其U－I图像如图丁所示。结论：E测＝E真，r测＞r真。
小微专题
典例探究
【例题4】某同学为测量玩具电瓶车上蓄电池的电动势和内电阻，现有如下实验器材：
A.电压表V（0～10 V，内阻约为3 kΩ）
B.电流表A（0～0.6 A，内阻约为2 Ω）
C.定值电阻R0＝13 Ω
D.滑动变阻器R（0～50 Ω）
E.待测蓄电池
F.开关
S.导线若干
为了便于进行实验和保护蓄电池，该同学给蓄电池串联了一个定值电阻R0。实验中，多次调节外电阻R，读出相应的电压表和电流表示数U和I，通过描点、作图得到如图丙所示的U－I图像。
（1）为使测量结果尽量准确，应该选择　　　　（选填“甲”或“乙”）电路图。
（2）由图像信息可知，蓄电池的电动势E＝　　　　V，内电阻r＝　　　　Ω。
（3）实验中电表内阻会引起实验误差，若电压表内阻RV已知，在甲电路中电压表示数U和电流表示数I满足表达式U＝kI＋b，k、b均为常数，则b＝　　　　（结果用RV、R0、r、E表示）。
典例探究
典例探究
【变式训练4】某同学需测量一电源的电动势E和内阻r，但是发现实验室没有合适的电压表，于是他利用实验室的两电流表设计了如图甲所示的电路。其中电流表A1内阻为RA1，电流表A2内阻为RA2。R0为定值电阻的阻值，RP为阻值范围适当的滑动变阻器。闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置，读出电流表A1和A2的示数分别为I1和I2。多次改变滑动触头的位置，利用所测数据在I1－I2中描出的坐标点如图乙所示。
甲 乙
典例探究
答案：（1）A　（2） （3）2.0　0.50
（1）电流表A2是该同学利用一灵敏电流计（满偏电流Ig＝100 mA，内阻R g＝39 Ω）改装而成，该同学希望改装后的电流表量程为4 A，则该同学改装电表过程中所使用的定值电阻，你认为他应该选　　　　。
A.1 Ω B.3.9 Ω C.15.2 Ω D.39 Ω
（2）该同学正确改装电流表A2且正确操作和测量后，测量数据描点如图乙所示，请你根据乙图上的点作出I2－I1图线。
（3）已知电流表A1量程为0～30 mA、内阻RA1＝5 Ω ，定值电阻R0＝45 Ω，则结合图像可求出被测电源的电动势E＝　　　　V，电源的内阻r＝　　　　Ω（保留2位有效数字）。
典例探究
小结
谢谢大家