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第十二章 电能 能量守恒定律
章末复习课
巩
固
识
整
合
层
知
电能
UIt
UI
I2Rt
I2R
E－Ir
提
升
力
强
化
层
能
纯电阻电路和非纯电阻电路
电源的有关功率和电源的效率
章
末
综
合
测
评
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电功和电功率
基本概念
电热和电热功率
电动势和内阻
纯电阻电路
电能能量守恒定律
基本电路L纯屯阻屯
焦耳定律
基本规律
闭合电路欧姆定律
实验
电池电动势和内阻的测量
能源与环境
能源与可持续发展
新能源开发和利用
答案
专题1
专题2
P
P
R
P/W
45
0
51015K/9
解析答案
W
谢谢次赏
谢谢赏[体系构建]
[核心速填]
1．基本概念
(1)电动势
①物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电能的本领。
②定义式：E＝。
(2)电功和电功率
①电功：W＝qU＝UIt。
②电功率：P＝＝UI。
(3)电热和热功率
①电热(焦耳定律)：Q＝I2Rt。
②热功率：P＝I2R。
2．基本电路
(1)纯电阻电路：W＝Q＝UIt＝I2Rt。
(2)非纯电阻电路：W＞Q，即UIt＞I2Rt。
3．基本规律
(1)部分电路欧姆定律：I＝。
(2)闭合电路欧姆定律：I＝，U＝E－Ir。
纯电阻电路和非纯电阻电路
1．对于纯电阻电路(如白炽灯、电炉丝等构成的电路)，电流做功将电能全部转化为内能，W＝Q＝UIt＝t＝Pt。
2．对于非纯电阻电路(如含有电动机、电解槽等的电路)，电功大于电热。在这种情况下，不能用I2Rt或t来计算电功，电功用W＝UIt来计算，电热用Q＝I2Rt计算。
【例1】 如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r＝1
Ω，电炉电阻R＝19
Ω，电解槽电阻r′＝0.5
Ω。当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为684
W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率为475
W(电炉电阻可看作不变)。试求：
(1)电源的电动势；
(2)S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小；
(3)S1、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。
[解析] (1)设S1闭合、S2断开时电炉功率为P1，
电炉中电流I＝＝
A＝6
A
电源电动势E＝I(R＋r)＝120
V。
(2)设S1、S2都闭合时电炉功率为P2，电炉中电流为
I′＝＝
A＝5
A
电源路端电压为U＝I′R＝5×19
V＝95
V，
流经电源的电流为I1＝＝
A＝25
A
流过电解槽的电流为IA＝I1－I′＝20
A。
(3)电解槽消耗的电功率
PA＝IAU＝20×95
W＝1
900
W
电解槽内热损耗功率
P热＝Ir′＝202×0.5
W＝200
W
电解槽中电能转化成化学能的功率为
P化＝PA－P热＝1
700
W。
[答案] (1)120
V (2)20
A (3)1
700
W
[一语通关]
1电炉为纯电阻用电器，其消耗的电能全部转化为电热。
2电解槽为非纯电阻用电器，其消耗的电能转化为电热和化学能两部分。
1.如图所示，电源电动势E＝12
V，内电阻r＝0.5
Ω。将一盏额定电压为8
V，额定功率为16
W的灯泡与一只线圈电阻为0.5
Ω的直流电动机并联后和电源相连，灯泡刚好正常发光，通电100
min，问：
(1)电源提供的能量是多少？
(2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少？
(3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少？
[解析] (1)灯泡两端电压等于电源两端电压，
U＝E－Ir
得总电流I＝＝8
A
电源提供的能量
E电＝IEt＝8×12×100×60
J＝5.76×105
J。
(2)通过灯泡的电流I1＝＝2
A，
电流对灯泡所做的功
W1＝Pt＝16×100×60
J＝9.6×104
J
通过电动机的电流I2＝I－I1＝6
A
电流对电动机所做的功
W2＝I2U2t＝6×8×100×60
J
＝2.88×105
J。
(3)灯丝产生的热量Q1＝W1＝9.6×104
J
电动机线圈产生的热量
Q2＝Irt＝62×0.5×100×60
J＝1.08×105
J。
[答案] (1)5.76×105
J (2)9.6×104
J 2.88×105
J (3)9.6×104
J 1.08×105
J
电源的有关功率和电源的效率
1．电源的有关功率和电源的效率
(1)电源的总功率：P总＝IE＝I(U内＋U外)。
(2)电源的输出功率：P出＝IU外。
(3)电源内部的发热功率：P′＝I2r。
(4)电源的效率：η＝＝，对于纯电阻电路，η＝＝。
2．输出功率和外电阻的关系
在纯电阻电路中，电源的输出功率为
P＝I2R＝R＝R＝。
(1)当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝。
(2)当R>r时，随着R增大，P减小。
(3)当R【例2】 电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为15
Ω，定值电阻R0＝3
Ω。
甲 乙
(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大？最大值为多少？
(2)当R为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？
思路点拨：(1)由题图乙可求出电源的电动势和内电阻，注意纵轴坐标原点不从0开始。
(2)R0为定值电阻，其电流越大，消耗功率越大。
(3)对电源来说，R＋R0为电源外电阻，当r＝R0＋R时，电源输出功率最大。
[解析] (1)由题图乙知电源的电动势和内阻为：
E＝20
V，r＝
Ω＝7.5
Ω
由题图甲分析知道，当R＝0时，R0消耗的功率最大，
最大值为P′max＝R0＝×3
W≈10.9
W。
(2)当r＝R＋R0，即R＝4.5
Ω时，电源的输出功率最大，最大值为Pmax″＝
(R0＋R)＝×(3＋4.5)W≈13.3
W。
[答案] (1)0 10.9
W (2)4.5
Ω 13.3
W
2．将一个电源与一电阻箱连接构成闭合回路，测得的电阻箱所消耗的功率P与电阻箱的读数R的关系如图所示，下列说法正确的是
( )
A．电源最大输出功率可能大于45
W
B．电源的内阻为5
Ω
C．电源的电动势为45
V
D．电阻箱消耗的功率为最大值时，电源的效率大于50%
B [由题图可知，电源的输出功率最大为45
W，故A错误；当内、外电阻相等时，电源的输出功率最大，由图可知，电源的内阻为5
Ω，故B正确；由Pmax＝可知，E＝30
V，故C错误；根据效率公式可得η＝×100%，功率最大时内、外电阻相等，所以效率为50%，故D错误。]
