04--闭合电路中的能量转化问题(改)

12.1电路中的能量转化习题精选一、单选题1．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（）A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B．静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大C．电流通过电动机时的电功率和热功率相等D．焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路2．标有“6V3W”的甲灯和“12V 12W”的乙灯，并联接在6V的电源上（假设灯丝的电阻不变），下列说法正确的是（）A．甲、乙两灯消耗的电能之比是1:4B．甲、乙两灯的电压之比是1:2C．通过甲、乙两灯的电流之比是1:2D．甲、乙两灯的实际电功率之比是1:13．如图所示，用充电宝为一手机电池充电。

已知充电宝的输出电压U，输出电流I，手机电池的内阻为r，若U、I均恒定不变，则充电一段时间t内（）A．转化为手机电池的化学能为UItB．手机电池产生的焦耳热为2 Ut rC．手机电池充电效率为1IrU-D．充电宝输出的电功率为UI＋I2r4．如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的横截面积相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是（）A．a代表的电阻丝较短B．b代表的电阻丝较长C．将两条电阻丝串联后，其I U-图线位于a的下方D．将两条电阻丝并联后接入电路，a的热功率比b的大5．把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是（）A ．P 甲=P 乙B ．P 乙=3P 甲C ．P 甲=3P 乙D ．P 乙>3P 甲6．图是利用电动机提升重物的示意图，其中D 是直流电动机。

P 是一个质量为m 的重物，它被细绳拴在电动机的轴上。

闭合开关S ，重物P 以速度v 匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是5.0 A 和100 V ，重物P 上升的速度为0.70 m/s 。

重物的质量为50 kg ，g 取10 m/s 2。

下列说法不正确的是（ ）A ．电动机消耗的电功率为500WB ．绳对重物做功的机械功率350WC ．电动机线圈的电阻20ΩD ．电动机的效率为70%7．如图所示的电路中，1R 、2R 都是“4W 、100Ω”的电阻，3R 是“1W 、100Ω”的电阻，则AB 间允许消耗的最大功率是（ ）A ．1.5WB ．4.5WC ．8WD ．9W二、多选题8．一微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V 电压时，通过的电流为0.3A ，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0V 时，电流为0.8A ，这时电动机正常工作，下列说法正确的是（ ） A ．电动机内阻为1Ω B ．电动机内阻为2.5ΩC ．电动机正常工作时的效率为60%D．电动机正常工作时的效率为50%9．如图所示是某电吹风的简化电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。

闭合电路中得功率及效率问题1、电源得总功率(1)任意电路:Ｐ总＝EI =U 外I ＋U 内Ｉ＝P 出+P 内. (2)纯电阻电路:Ｐ总=I ２(R +r )=＼f(E ２,R ＋ｒ)、２。

电源内部消耗得功率:P 内=I 2r ＝Ｕ内Ｉ＝Ｐ总—Ｐ出.3.电源得输出功率(1)任意电路:P 出＝UI =ＥI －I 2r ＝P 总－P 内。

(２)纯电阻电路:Ｐ出=I 2R ＝Ｅ2R(Ｒ＋r )2=错误!。

(3)纯电阻电路中输出功率随R 得变化关系①当R ＝r 时,电源得输出功率最大为P m ＝错误!.②当R ＞ｒ时,随着Ｒ得增大输出功率越来越小。

③当R 〈r 时,随着R 得增大输出功率越来越大。

④当P 出<P m 时,每个输出功率对应两个外电阻R 1与R 2,且Ｒ1R ２=r 2、⑤Ｐ出与R 得关系如图4所示.4。

电源得效率(1)任意电路:η=P 出P 总×100%＝U E ×１0０%。

(2)纯电阻电路:η=R Ｒ+r×100％＝错误!×100％ 因此在纯电阻电路中Ｒ越大,η越大;当R =r 时,电源有最大输出功率,效率仅为50％。

特别提醒 当电源得输出功率最大时,效率并不就是最大,只有５０%;当R →∞时,η→1０0%,但此时Ｐ出→０,无实际意义. “等效电源法”得应用例1 如图５所示,已知电源电动势E ＝５ V ,内阻r ＝２ Ω,定值电阻R 1＝0。

5 Ω,滑动变阻器Ｒ2得阻值范围为0~１0 Ω.求:图5(１)当滑动变阻器R ２得阻值为多大时,电阻R 1消耗得功率最大？最大功率就是多少？(2)当滑动变阻器得阻值为多大时,滑动变阻器消耗得功率最大？最大功率就是多少?(3)当滑动变阻器得阻值为多大时,电源得输出功率最大？最大功率就是多少?解析 (1)定值电阻Ｒ1消耗得电功率为P 1=Ｉ2Ｒ1＝Ｅ2Ｒ1(R 1＋R 2+r )２,可见当滑动变阻器得阻值R 2＝0时,R 1消耗得功率最大,最大功率为P 1ｍ＝E ２R 1(R １+ｒ)2＝２ W 、 (2)将定值电阻R 1瞧做电源内阻得一部分,则电源得等效内阻r ′＝R 1＋r ＝2。

高中物理闭合电路中的能量转化问题一、电路中的功与能能的转化和守恒定律是自然界普遍适用的规律．在电路中能量是怎么转化的？请参照图3-4-1所示电路回答并举例．答：电源是把其它能转化为电能的装置．内阻和用电器是电能转化为热能等其它形式能的装置．如化学电池将化学能转化成电能，而电路中发光灯泡是将电能转化成光、热能．对于一个闭合电路，它的能量应该是守恒的，但又在不同形式间转化，通过什么方式完成呢？（请结合电动势和电压的定义回答）答：做功．在电源部分，非静电力做正功W非=q ，将其它形式的能转化成电能．而内阻上电流做功，将电能转化成内能W内=qU′（U′为内阻上的电势降），在外电路部分，电流做功W外=qU（U为路端电压），电能转化成其它形式的能．这些功与能量间的定量关系如何？总结：可见，整个电路中的能量循环转化，电源产生多少电能，电路就消耗多少，收支平衡．答：W非=W内+W外或q =qU′+qU二、电功与电热如图3-4-2所示，用电器两端电压U，电流I．回答：（1）时间t内，电流对用电器做功；W=UIt（2）该用电器的电功率；P=W/t=UI（3）若用电器电阻为R，时间t内该用电器产生的热量；Q=I2Rt（4）该用电器的热功率；）P热=Q/t=I2R（5）电功与电热是否相等？它们的大小关系如何？为什么？若电路为纯电阻电路，则W=Q=I2Rt,，若电路为非纯电阻电路，则W＞Q（因为W内还包括电能转化成的其它能量，即W=Q+E）[例1]如图3-4-3所示，A、B两灯泡额定电压都为110V，额定功率PA=100W，PB=40W，接在220V电路上．欲使灯泡正常发光，且电路中消耗的功率最少，用以下哪种接法？（C）非纯电阻电路中，电流做功也不再只转化为内能，而是根据具体情况转化为其它各种形式的能．如：小电机提升重物和电解槽电解ZnSO4溶液的例子，电能分别转化成何种能量？（转化成机械能和内能．转化为化学能和内能．）[例2]如图3-4-4所示的电路中，电源电动势=6V，内电阻r=1Ω，M为一小电动机，其内部线圈的导线电阻R M=2Ω．R为一只保护电阻，R=3Ω．电动机正常运转时，电压表的示数为0.3V，求电动机得到的电功率和它转动的机械功率（请学生回答解此题的关键点是什么？如何突破？）答：本题的关键是电路中有电动机，不是纯电阻电路，因而欧姆定律不再适用．突破点是利用电压表与R的阻值，求出电路中的电流，再求出各部分的电压和功率．I=U bc/R U ab= -Ir-U bc P电=U ab I P机=P电-I2R M解答完毕后，可再让学生求一下电动机的效率η以加深非电阻电路P电≠P热的印象．[例3]如图4 -2-1所示为直流电车模型工作示意图，电源电动势E =12V，全电路电阻R=1Ω，电车在水平路面上以v=5m/s行驶，车受阻力f =7.2N，则电路中电流强度为（ B ）A． 12A B．6A C．3A D．1A三、电源的功率与效率1．电路中各功率及其关系电源总功率：指非静电力做功，把其它形式的能转化为电能的功率．P总=W/t=q /t= I内电路消耗功率：指内阻上的电热功率．设内阻为r，则P内=W内/t=qU′/t=IU′=I2r电源输出功率：指电源对外电路做功的功率P 出=W 外/t=Uq/t=UI这三者之间是什么关系？2．电源的最大输出功率设外电路总电阻为R ，内阻为r ，电源电动势为，试推导电源最大输出功率及其产生的条件．思考题：①当R ＞r 或R ＜r 时，P 出怎么变化，对一个相同的P 出会不会有两个外电阻R 都满足，如果存在这样一对R ，它们应满足什么关系②画出P 转、P 内、P 出随电流I 的变化图像，通过图像证明R=r 时，P 出最大。

2023-2024学年九年级物理全一册学优生期中期末复习难点题型专项突破（人教版）专题04 电路的三种状态1．（2023•鄂州中考）如图所示，开关S闭合时，小灯泡L1、L2都不亮，用一段导线的两端接触a、b两点时，两小灯泡都不亮；接触b、c两点时，两小灯泡也不亮；接触c、d两点时，两小灯泡都亮。

对此，下列判断中可能的是（）A．小灯泡L1断路B．小灯泡L2断路C．开关S断路D．小灯泡L2短路解：由电路图知，闭合开关，两灯串联；A 如果灯L1断路，用一段导线的两端接触a、b两点时，L2会发光，故A错误；B 如果灯L2断路，导线接触b、c两点时，L1会发光，故B错误；C 如果开关断路，导线接触c、d两点时，电路是通路，两灯都发光，故C正确；D 如果灯L2短路，L1会发光，故D错误。

答案：C。

2．（2023•成都中考）如图所示的实验电路，还有部分导线未连接，字母a、b、c、d、e、f、g、h表示各元件的接线柱。

下列操作能让灯L1、L2都亮起来的是（）A．用导线连接d、f，再闭合开关SB．用导线连接b、f，再闭合开关SC．用一根导线连接e、g，用另一根导线连接d、f，再闭合开关SD．用一根导线连接e、f，用另一根导线连接d、g，再闭合开关S解：A、用导线连接d、f，再闭合开关S，灯L2亮，灯L1不亮，故A错误；B、用导线连接b、f，再闭合开关S，灯L2亮；此时灯L1没有接入电路（或L1所在电路断路），则L1不亮，故B错误；C、用一根导线连接e、g，用另一根导线连接d、f，再闭合开关S，两灯并联，都亮，故C正确；D、用一根导线连接e、f，用另一根导线连接d、g，再闭合开关S，电源短路，两灯都不亮，且会烧坏电源，故D错误。

答案：C。

3．（2022•自贡中考）小谢在做实验时，先连成如图所示的电路，闭合开关S1并观察灯泡亮暗情况后，再闭合开关S2，小谢看到的现象是（）A．两只灯泡一直都不亮B．两只灯泡一直亮C．两只灯泡开始都亮，后来L2不亮D．两只灯泡开始都亮，后来L1不亮解：读图可知，当只闭合S1时，两灯泡串联，所以两灯开始都发光，当再闭合S2时，灯L1被短路，只有灯L2工作，所以后来L1不亮，L2亮。

《电路中的能量转化与守恒》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《电路中的能量转化与守恒》。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析“电路中的能量转化与守恒”是高中物理电学部分的重要内容，它建立在学生已经掌握了电路的基本概念和规律的基础上，进一步深入探讨电路中能量的转化和守恒关系。

本节课在教材中的地位举足轻重，它不仅是对之前所学电学知识的综合运用和深化，也为后续学习电磁感应、交流电等内容奠定了基础。

通过本节课的学习，学生能够更加全面地理解电路的本质，提高分析和解决实际问题的能力。

教材首先通过实验和实例，引导学生观察和思考电路中电能的转化形式，如灯泡发光时电能转化为光能和内能，电动机转动时电能转化为机械能和内能等。

然后，通过理论推导，得出焦耳定律和闭合电路的欧姆定律，从定量的角度阐述了电能的损耗和转化规律。

最后，引入能量守恒定律，强调在电路中能量的总量是保持不变的。

二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了电路的基本组成、电流、电压、电阻等概念，以及欧姆定律等基本规律，具备了一定的分析电路问题的能力。

但是，对于电路中能量的转化和守恒关系，学生往往缺乏系统的认识和深入的理解。

在思维能力方面，高中生已经具备了一定的抽象思维和逻辑推理能力，但对于较为复杂的物理过程和概念，还需要进一步的引导和启发。

三、教学目标1、知识与技能目标（1）理解电功、电功率的概念，掌握其计算公式。

（2）理解焦耳定律，能用焦耳定律计算电路中产生的热量。

（3）掌握闭合电路的欧姆定律，理解电源的电动势和内阻的概念。

（4）理解电路中的能量转化与守恒定律，能够运用能量守恒定律分析和解决电路中的问题。

2、过程与方法目标（1）通过实验观察和分析，培养学生的观察能力和逻辑思维能力。

（2）通过理论推导和计算，培养学生运用物理规律解决实际问题的能力。

（3）通过小组讨论和交流，培养学生的合作学习能力和语言表达能力。

第12章电能能量守恒定律1.电路中的能量转化 (1)2.闭合电路的欧姆定律 (5)3.实验：电池电动势和内阻的测量 (11)4.能源与可持续发展 (17)1.电路中的能量转化一、电功和电功率1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。

2．电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间三者的乘积。

(2)公式：W＝UIt。

(3)单位：国际单位是焦耳，符号是J。

3．电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。

(2)公式：P＝Wt＝UI。

(3)单位：国际单位是瓦特，符号是W。

二、焦耳定律1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。

2．表达式：Q＝I2Rt。

3．热功率三、电路中的能量转化1．电动机工作时的能量转化(1)能量关系：电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。

(2)功率关系：电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P机与电动机损失的功率P损之和，即：P电＝P机＋P损，P电＝UI，P损＝I2R。

2．电池充电时的能量转化电池从电源获得的能量一部分转化为化学能，还有一部分转化为内能。

考点1：串、并联电路中电功率的计算1．串联电路功率关系(1)各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比。

(2)总功率P总＝UI＝(U1＋U2＋…＋U n)I＝P1＋P2＋…＋P n。

2．并联电路功率关系(1)各支路电压相同，根据P＝U2R，各支路电阻上的电功率与电阻成反比。

(2)总功率P总＝UI＝U(I1＋I2＋…＋I n)＝P1＋P2＋…＋P n。

3．结论无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。

【例1】有额定电压都是110 V，额定功率P A＝100 W，P B＝40 W 的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，两盏电灯均能正常发光，那么电路中消耗功率最小的电路是( )A B C D思路点拨：(1)电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和。

易错点19 闭合电路的欧姆定律易错总结1．静电力和非静电力(1)静电力是带电体之间通过电场相互作用的力，非静电力是指除静电力外能对电荷移动起作用的力 . (2)非静电力的来源①在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能． ②在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能． 2．静电力与非静电力做功的比较(1)非静电力只存在于电源内部，因此非静电力只在电源内部对电荷做功．通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能．(2)静电力存在于整个闭合电路上，所以在电路中任何部位静电力都要做功．静电力做功将电能转化为其他形式的能． 3．电动势(1)电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大．(2)公式E ＝Wq 是电动势的定义式而不是决定式，E 的大小与W 和q 无关，是由电源自身的性质决定的，不同种类的电源电动势大小不同．(3)电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功． 4.内、外电路中的电势变化如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高．5．闭合电路欧姆定律的几种表达形式(1)I ＝ER ＋r 、E ＝IR ＋Ir 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路．(2)U 外＝E －Ir ，E ＝U 外＋U 内适用于任意的闭合电路．6．路端电压与负载的关系：U ＝E －U 内＝E －ER ＋r r ，随着外电阻增大，路端电压增大；当外电路开路时(外电阻无穷大)，路端电压U ＝E ；这也提供了一种粗测电动势的方法，即用电压表直接测电源电动势．7.路端电压与电流的关系：U ＝E －Ir .8．电源的U －I 图像：如图所示是一条倾斜的直线，图像中U 轴截距E 表示电源电动势，I 轴截距I 0等于短路电流(纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻．解题方法一、闭合电路欧姆定律及其能量分析 1．闭合电路中的能量转化(1)时间t 内电源输出的电能(等于非静电力做功的大小)为W ＝Eq ＝EIt . (2)时间t 内外电路产生的内能为Q 外＝I 2Rt .内电路产生的内能为Q 内＝I 2rt . (3)根据能量守恒定律，在纯电阻电路中应有W ＝Q 外＋Q 内，即EIt ＝I 2Rt ＋I 2rt . 2．闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比． (2)表达式：I ＝ER ＋r.(3)另一种表达形式：E ＝U 外＋U 内．即：电源的电动势等于内、外电路电势降落之和． 二、路端电压与负载的关系 1．路端电压的表达式： U ＝E －Ir .2．路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻R 增大时，由I ＝ER ＋r 可知电流I 减小，路端电压U ＝E －Ir 增大．(2)当外电阻R 减小时，由I ＝ER ＋r可知电流I 增大，路端电压U ＝E －Ir 减小．(3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I 变为0，U ＝E .即断路时的路端电压等于电源电动势．当电源短路时，外电阻R ＝0，此时I ＝Er.【易错跟踪训练】易错类型1：不能熟练应用数学知识解题1．（2021·上海）如图所示，直线A 为某电源的U －I 图线，曲线B 为小灯泡L 的U －I 图线，将L 接在该电源两端组成闭合电路。