2011届高三物理第一轮总复习.ppt

2011届高三物理第一轮总复习电功电功率 第一课时 2011届高三物理第一轮总复习电功电功率 第一课时 余江一中吴初明 电功与电功率课程目的 1 了解电功 电功率和电热 热功率的定义及它们的物理意义 2 熟练应用电功 电功率和电热 热功率的公式解物理题目 重点与难点本讲的重点是了解电流做功的定义 功率的分配关系 难点为纯电阻电路与非纯电阻电路中电功与电热的区别与联系 要求同学们能通过联系实际的问题加深对它们的理解和应用 考点近几年高考中实际用电器的功率计算问题 尤其非纯电阻电路的功率计算或者在与电磁感应及力学结合的综合题中经常出现 一 基本定义和公式回顾一 电功和电功率 如图一段电路两端的电压为U 通过的电流为I 在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量 则电场力做功即 1 电功 在一段电路中电场力所做的功 也就是通常所说的电流所做的功 简称为电功 电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U 电路中的电流I和通电时间t三者的乘积 在国际单位制中电功的单位是焦 J 常用单位有千瓦时 kW h 1kW h 3 6 106J 2 电功率 单位时间内电流所做的功叫做电功率 一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积 电功率表示电流做功的快慢 单位 在国际单位制中是瓦 W 常用单位还有毫瓦 mW 千瓦 kW 1kW 103W 106mW 额定功率和实际功率 用电器铭牌上所标称的功率是额定功率 用电器在实际电压下工作的功率是实际功率 用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率 几种常见家用电器的额定功率 二 电功率和热功率 1 电流做功的过程 是电能转化为其他形式能量的过程 电动机把电能转化为机械能 电解槽把电能转化为化学能 电热器把电能转化为热能 在真空中 电场力对电荷做正功时 减少的电势能转化为电荷的动能 在金属导体中 在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞 把定向移动的动能传给离子 使离子热运动加剧 将电能完全转化为内能 2 焦耳定律 电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方 导体的电阻R和通电时间t三者的乘积 焦耳定律适用于纯电阻电路 也适用于非纯电阻电路 纯电阻电路 只含有电阻的电路 如电炉 电烙铁等电热器件组成的电路 白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件 非纯电阻电路 电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路 热功率 单位时间内导体的发热功率叫做热功率 热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积 3 电功率与热功率 1 区别 电功率是指某段电路的全部电功率 或这段电路上消耗的全部电功率 决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积 热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率 决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积 2 联系 对纯电阻电路 电功率等于热功率 对非纯电阻电路 电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和 二 基础训练 1 对计算任何用电器的电功率都适用的公式是 CD 2 在某段电路中 其两端电压为U 通过的电流为I 通电时间为t 该段电路中的电阻为R 则关于这段电路中电功率和热功率的关系 下列结论正确的是 A 电功率一定为UI 热功率一定为B 电功率可能小于热功率C 若这段电路为纯电阻电路 则电功率等于热功率D 若这段电路为非纯电阻电路 则电功率大于热功率 ACD 3 2009年襄樊四中月考 一个电解槽的额定电压为U 电流为I 两极间电解液的电阻为R 当它正常工作时 下列说法正确的是 A 电解槽的电功率为UIB 电解槽的热功率为I2RC 电解槽的输出功率为UI I2RD 电解槽的热功率为 解析 电解槽的功率指的是这一装置消耗电能的总功率P UI电解槽的热功率由焦耳定律有 P热 I2R电解槽的输出功率指的是这一装置把电能转化为化学能的功率 电解出单质 故P输 UI I2R 答案 ABC ABC 1 若将两灯泡并联接在110V的电源上 则两灯泡实际消耗的电功率分别为 PL1 W PL2 W 2 若将两灯泡串联接在220V的电源上 则两灯泡实际消耗的电功率分别为 PL1 W PL2 W 三 例题精讲一 由伏安特性曲线求电阻的实际功率例1 220V100W 的白炽灯泡L1和 220V60W 的白炽灯泡L2的伏安特性曲线分别如图48 6中的曲线A B所示 解析 1 并联电压相等 图象中U 110V直线与A B两特性曲线分别交于 110V 0 35A 和 110V 0 21A 两点 这两点的坐标分别为两灯泡的工作电压与工作电流 故PL1 110 0 35 38 5WPL2 110 0 21W 23 1W 1 若将两灯泡并联接在110V的电源上 则两灯泡实际消耗的电功率分别为 PL1 38 5W PL2 23 1W 2 若将两灯泡串联接在220V的电源上 则两灯泡实际消耗的电功率分别为 PL1 W PL2 W 例题精讲一 由伏安特性曲线求电阻的功率例1 220V100W 的白炽灯泡L1和 220V60W 的白炽灯泡L2的伏安特性曲线分别如图48 6中的曲线A B所示 1 若将两灯泡并联接在110V的电源上 则两灯泡实际消耗的电功率分别为 PL1 38 5W PL2 23 1W 2 若将两灯泡串联接在220V的电源上 则两灯泡实际消耗的电功率分别为 PL1 W PL2 W 2 串联电流相等 电压之和为220V 可得 这两交点分别为 62V 0 25A 158V 0 25A 故PL1 62 0 25 15 5WPL2 158 0 25 39 5W 例题精讲一 由伏安特性曲线求电阻的功率例1 220V100W 的白炽灯泡L1和 220V60W 的白炽灯泡L2的伏安特性曲线分别如图48 6中的曲线A B所示 1 若将两灯泡并联接在110V的电源上 则两灯泡实际消耗的电功率分别为 PL1 38 5W PL2 23 1W 2 若将两灯泡串联接在220V的电源上 则两灯泡实际消耗的电功率分别为 PL1 15 5W PL2 39 5W 二 电功和电热关系的应用例2在研究微型电动机的性能时 应用如图48 8所示的实验电路 当调节滑动变阻器R并控制电动机使之停止转动时 电流表和电压表的示数分别为0 50A和2 0V 重新调节R并使电动机恢复正常运转 此时电流表和电压表的示数分别为2 0A和24 0V 则这台电动机正常运转时的输出功率为 A 32WB 44WC 47WD 48W图48 8 解析 分析题意得 当电动机停止转动时 电动机相 A 当于一个纯电阻 所以由题中两表的示数 可以计算出电动机的内阻r 4 重新调节R并使电动机恢复正常运转 根据题中两表的示数 计算出电动机的输出功率P出 UI I2r 代入数据得 P出 32W 故选项A正确 答案 A 点评 电动机是非纯电阻用电器 但当电动机不转动时 没有把电能转化为机械能 此时可作为纯电阻处理 方法概述1 如果电流通过某个电路时 它所消耗的电能全部转化为内能 如电炉 电烙铁 白炽灯等 这种电路叫做纯电阻电路 在纯电阻电路中 电能全部转化为内能 电功和电热相等 电功率和热功率相等 三 非纯电阻电路的功率例3 某工厂由于生产需要用一部直流电动机提升重物 装置如图所示 重物质量m为50kg 电源电动势E为110V 内阻不计 当电动机以0 85m s的恒定速度向上提升重物时 电路中的电流强度为5A 不计摩擦阻力 重力加速度g取10m s2 求 1 电动机的输入功率和输出功率各是多少 2 电动机线圈的电阻R是多少 四 课堂训练1 我国 嫦娥2号 探月卫星于2010年10月1日成功发 嫦娥2号 卫星上面的电子仪器及各种动作控制都是由太阳能电池供电的 由于光照而产生电动势的现象称为光生伏特效应 嫦娥2号 探月卫星上面的太阳能电池就是根据光生伏特效应设计的单晶硅太阳能电池 在正常太阳光照射下 太阳能电池的光电转换效率可达23 假设单片单晶硅太阳能电池可产生0 6V的电压 可输出0 1A的电流 则100片单晶硅的功率为多少 太阳光每秒照射到每片的能量是 解 100片单晶硅功率P NUI 100 0 6 0 1 6W由 UIt E得每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是E UIt 0 6 0 1 1 23 0 26J 2 如图所示 电源的电动势E 110V 电阻R1 21 电动机绕组的电阻R0 0 5 电键S1始终闭合 当电键S2断开时 电阻R1的电功率是525W 当电键S2闭合时 电阻R1的电功率是336W 求 1 电源的内电阻 2 当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机输出的功率 3 有一个小型直流电动机 把它接入电压为U1 0 2V的电路中时 电机不转 测得流过电动机的电流是I1 0 4A 若把电动机接入U2 2 0V的电路中 电动机正常工作 工作电流是I2 1 0A 1 求电动机正常工作时的输出功率多大 2 如果在电动机正常工作时 转子突然被卡住 此时电动机的发热功率是多大 解析 1 当U1 0 2V时 电机不转可视为纯电阻 所以 r U1 I1 0 2 0 4 0 5 当U2 2 0V 电动机正常工作是非纯电阻则P电 U2I2 2 1 2W P热 I22r 12 0 5 0 5W所以由能量守恒 P出 P电 P热