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(cè)量ER R rR xg0I改裝而成的被測(cè)電阻與電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系為(2)歐姆表在讀數(shù)時(shí)，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(shuō)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(dāng)將多用兩表筆短接時(shí)，此時(shí)測(cè)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(biāo)出了從0到無(wú)窮大的值，顯然刻度是不均勻的，當(dāng)歐姆值越大，對(duì)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(cè)電阻時(shí)， 下列注意事項(xiàng)中錯(cuò)誤的是(A測(cè)量電路中的某個(gè)電阻時(shí)，一定要把電阻從電路中斷開(kāi)B. 測(cè)量時(shí)紅、黑表筆不能接錯(cuò)C. 測(cè)量時(shí)手指不要與表筆的金屬桿接觸D測(cè)量時(shí)要選擇適當(dāng)?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(jìn)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(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中的 電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力移動(dòng)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(qiáng)度、UIt作用時(shí)間有關(guān)，用公式表達(dá)為W，式焦耳伏特 、 安培秒中四個(gè)量的國(guó)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(shí)間內(nèi)電流所做的功(2) 公式及單位：P UI，三個(gè)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(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟作用時(shí)間 的二次方電流強(qiáng)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(shí)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(guò)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(guò)程也是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)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(shí)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(fù)載、負(fù)荷與電阻負(fù)載或負(fù)荷是對(duì)用電器功率特征的一種習(xí)慣稱謂，通常說(shuō) 負(fù)載或負(fù)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(fù)載大的用電器電阻反而小，如“220V60W”與“220V

5、阻較小100W”的兩個(gè)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(duì)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(jī)械能、化學(xué)能等)，這種電路叫非純電阻電路，如電動(dòng)機(jī)、電解槽的電路等對(duì)非純電阻的電路有 P電UII2R，此時(shí) IIR，決不能亂套用公式計(jì)算電功R或率只能用 P 電UI，計(jì)算熱功率只能用 P 熱I2R物理選修3-1配粵教版項(xiàng)目純電阻電路非純電阻電路元件特點(diǎn)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(jì)算電功，也可計(jì)算電熱(2)在非純電阻電器中，只能用 UIt 計(jì)算電功，用 I2Rt 計(jì)算U2電熱， R t 無(wú)意義物理選修3-1配粵教版三、電動(dòng)機(jī)模型1. 電動(dòng)機(jī)的等效處理電動(dòng)機(jī)是一種非純電阻型用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 和內(nèi)能在電路計(jì)算中，常把電

7、動(dòng)機(jī)等效為阻值等于其內(nèi)阻的 電阻rD和無(wú)電阻的轉(zhuǎn)動(dòng)線圈D串聯(lián)而成，如圖所示，電流通過(guò) rD時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而線圈D把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能2. 輸入功率：電動(dòng)機(jī)的總功率由電動(dòng)機(jī)電路的電流和電壓決定，計(jì)算：P總UI物理選修3-1配粵教版3. 輸出功率：電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)線圈上有電阻，電流通過(guò)線圈時(shí)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(dòng)機(jī)的效率 P100%總物理選修3-1配粵教版7解決電動(dòng)機(jī)問(wèn)題注意分兩種情況(1) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，要分別搞清電動(dòng)機(jī)的總功率、 輸出功率和熱功率(2) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)因故障或其他原因不

8、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)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(jī)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(dòng)，求電動(dòng)機(jī)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(jī)械能的功率 P 機(jī)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(dòng)后，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于純電阻，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)通過(guò)排氣扇的電流為U

9、220IR 40A5.5 A，電動(dòng)機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)線圈的電阻為1，線圈兩端所加電壓為2V時(shí)，電流為0.8 A，電動(dòng)機(jī)正常工作(1)在求電動(dòng)機(jī)正常工作1種不同的解法：min所消耗的電能時(shí)，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(rèn)為哪種解法對(duì)，請(qǐng)作出判斷并說(shuō)明理由(2)求電動(dòng)機(jī)正常工作1 min所轉(zhuǎn)化的機(jī)械能是多少？物理選修3-1配粵教版【解析】對(duì)純電阻電路來(lái)說(shuō)，

10、工作時(shí)所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，求所消耗的電能時(shí)公式WUIt和電熱公式QI2Rt 可以通用；而對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，小部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即W電E機(jī)械E內(nèi)，由公式W UIt求得的是電動(dòng)機(jī)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(jī)械能E機(jī)械W電E內(nèi)(1)解法一對(duì)因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)工作時(shí)電能沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能解法二求出的是電動(dòng)機(jī)工作時(shí)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(dòng)機(jī)工作1 min消耗的電能WUIt2 V0.8 A60 s96 J，電動(dòng)機(jī)工作1 min產(chǎn)生的電熱QI2Rt(0.8 A)21 60

11、s38.4 J，電動(dòng)機(jī)工作1 min轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能W機(jī)械WQ96 J38.4 J57.6 J【答案】(1)見(jiàn)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(shí)際功率指用電器在實(shí)際電壓下消耗的功率P 實(shí)U 實(shí) I輸電線的損失功率指電流流過(guò)輸電線時(shí)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(diǎn)(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(dāng) Rr 時(shí)，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(dāng) Rr 時(shí)，輸出功率最大，P出4r(2) 當(dāng) Rr 時(shí)，若 R 增大，P 出增大；當(dāng) Rr 時(shí)，若 R 增大，則 P 出減小(3) 除 Rr 外，圖象上總有兩點(diǎn)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(dāng)電源輸出功率最大時(shí)，Rr，50%物理選修3-1配粵教版例2如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)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(shí)R0消耗的功率最大？(2) 變阻器阻值是多大時(shí)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(shí)最大功率問(wèn)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(dāng) R0 時(shí)，R0 消耗的功率最大物理選修3-1配粵教版(2)滑動(dòng)變阻器 R 消耗的電功率E2R E22PI RR0r)2RR r(RR0E2，R0r24(R0r)RRR0r當(dāng)R，即RR r2.5 時(shí)，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(wèn)題就是數(shù)學(xué)中求函數(shù)極值的問(wèn)題，因此，寫出功率的表達(dá)式就可以根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)加以解答物理選修3-1配粵教版例3用以下的器材測(cè)量電

15、動(dòng)機(jī)的輸出功率 器材：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電源、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(1) 畫出你設(shè)計(jì)的電路圖，已知電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻 相同，滑動(dòng)變阻器限流作用不大(2) 若閉合開(kāi)關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 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(dòng)變阻器， 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后的電壓表讀數(shù)為U2，電流表讀數(shù)為I2，則此時(shí)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)功率的一道實(shí)驗(yàn)探究題，可根據(jù)題目中的已知條件確定出滑動(dòng)變阻器和電流表的接法，然后根據(jù)測(cè)得的電壓、電流計(jì)算電動(dòng)機(jī)的輸出功率(1)根據(jù)條件，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻相同，應(yīng)采用電流表外接法；滑動(dòng)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(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)時(shí)可測(cè)出內(nèi)電阻rU1，轉(zhuǎn)動(dòng)后的輸出功率I1I2U21PI2U2I2rI U 222I1I2U21答案：(1)見(jiàn)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(shí)驗(yàn)題，首先要分析題意，設(shè)計(jì)出合理的電路圖，然后根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)用功率公式進(jìn)行計(jì)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(jī)，交流電壓表及保險(xiǎn)絲下列說(shuō)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(xiǎn)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(jī)發(fā)熱功率的2倍D1 mi