12.1 电路中的能量转化（教师版）-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019必修第三册）

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12.1 电路中的能量转化
【物理核心素养】
物理观念：焦耳定律是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，能量观念
科学思维：通过对电动机电路的探究，提高学生的分析论证能力，在教学中培养学生归纳、总结的科学思
维方法．
科学探究：通过分组实验，培养学生主动观察、分析和总结的能力．
科学态度与责任：通过本节教学，让学生体会到探索自然规律的科学态度。
【教学重难点】
教学重点：电功概念的建立和理解
教学难点：分析非纯电阻电路（例如电动机）能量的转化关系、区分电功和电热。
知识点一、
1．电功和电功率
W＝UIt 是电功的计算式，P＝UI 是电功率的计算式，适用于任何电路．
2．电热和热功率
Q＝I2Rt 是电热的计算式，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率．
3．电功和电热的关系
(1)在纯电阻电路中：
①电功和电热相等，W＝Q＝UIt＝t＝I2Rt；
②电功率和热功率相等，P电＝P热＝UI＝I2R＝；
③欧姆定律成立：由 UIt＝I2Rt 得：I＝.
(2)在非纯电阻电路中：
①电功大于电热，W＝Q＋W其他，电功只能用 W＝UIt 计算，电功率只能用 P＝UI 计算；
②电热只能用 Q＝I2Rt 计算，热功率只能用 P＝I2R计算；
③欧姆定律不成立，由 UIt>I2Rt 得：U>IR.
【经典例题 1】如图是额定电压均为 220V 的灯泡 L1和L2的U－I图像。下列分析不正确的是（　　）
A．当 L1两端的电压为 100V 时，其实际功率为 20W
B．当通过 L2的电流为 0.45A 时，其 1min 消耗的电能为 4320J
C．将 L1、L2串联，若 L1两端的电压为 40V，则 L2的功率为 8W
D．将 L1、L2并联，若通过 L2的电流为 0.5A，则 L1的功率为 66W
【答案】 C
【解析】A.当L1两端的电压为 100V 时，根据图像可知，通过 L1的电流为 0.2A，其实际功率为
故A正确，不符合题意；
B.当通过 L2的电流为 0.45A 时，L2两端的电压为 160V，其 1min 消耗的电能为
故B正确，不符合题意；
C.将L1、L2串联，若 L1两端的电压为 40V，由图像可知，通过灯泡 L1的电流为
根据串联电路电流规律可知，通过灯泡 L2 的电流
由图像可知，此时灯泡 L2两端的电压为
L2的功率为
故C错误，符合题意；
D.将L1、L2并联，若通过 L2的电流为 0.5A，由图像可知，L2两端的电压为
根据并联电路电压规律可知，灯泡 L1两端的电压
由图像可知，通过 L1的电流
L1的功率为
故D正确，不符合题意。
故选 C。
【变式训练 1】下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是（　　）
A．电功率越大，则电流做功越快，电路中产生的热量一定越多
B．W=UIt 适用于任何电路，而 只适用于纯电阻电路
C．在非纯电阻电路中，
D．热量 适用于任何电路
【答案】 A
【解析】A．电功率越大，则电流做功越快，但电路中产生的热量不一定多，故 A错误；
B．电功的定义式为
适用于任何电路，而计算式
只适用于纯电阻电路，故 B正确；
C．在非纯电阻电路中，电流所做的功等于产生的热量与其他形式的能之和，所以
即
故C正确；
D．电路热功率的定义式为
适用于计算任何电路中产生的热量，故 D正确。
故选 A。
知识点二、纯电阻电路中功率的分配与计算
1．在纯电阻电路中，由于 W＝Q，I＝，所以有 P＝UI＝I2R＝.
2．串、并联电路中的功率关系
串联电路 并联电路
功率分配 ＝ ＝
总功率 P＝P1＋P2＋…＋PnP＝P1＋P2＋…＋Pn
3.额定功率和实际功率
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