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2012届高考物理第一轮复习教案3


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(人教版)2012 届高三物理复习讲义:电功和电功率
一、知识概述 电功和电功率是本章两个重要的概念, 在运用公式解决问题时要注意公式的适用范 围;理解电功和电热、电功率和热功率的区别和联系。补充内容:电路的串、并和混联电路 是初中知识的基础上的扩充和提高,也是知识系统化的归纳和整理;其重、难点是运用欧姆 定律和串、并联电路的特点解决混联电路的问题。 二、重、难点知识归纳和讲解 (一)电功和电热 1、电功: 电流流过导体, 导体内的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动, 在驱使自由电 荷定向运动的过程中,电场力对自由电荷做了功,简称为电功。电功是电能转化为其他形式

能的量度。其计算公式:W=qU,W=UIt,W=Pt 是普适公式而 W=I2Rt 和

,只适

用于纯电阻电路的运算。单位:1 度=1 千瓦时=3.6×106 焦耳。 2、电热:Q=I2Rt 是焦耳通过多次实验得到的,是电能转化为热能的定量计算公式。变

形公式:



3、电功和电热的关系:W≥Q 4、电流通过做功,电能全部转化为热能的电路叫纯电阻电路;电能只有一部分转化 为内能,而大部分转化为机械能、化学能等的电路叫非纯电阻电路. (二)电功率和热功率 1、电功率: 电功率是描述电流做功快慢的物理量。 由功率公式 P=W/t 得 P=UIt/t=UI, 这两个公 式是普适公式,而 P=I2R,P= 只适用于纯电阻电路。

2、电热功率: 电热功率是描述电流做功产生电热快慢程度的物理量。由功率

。 3、电功率和电热功率的关系:P≥PQ. 4、额定功率和实际功率. (1)额定功率:指用电器正常工作时的功率,当用电器两端电压达到额定电压时, 电流也达到额定电流,功率达到额定功率。 (2)实际功率:指用电器在实际电压下电流做功的功率,只有当实际电压等于额 定电压时,实际功率才等于额定功率。

(3)在忽略 R 的变化时,有如下关系:

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(三)串联电路的特点

1、电流:串联电路中电流强度处处相等:I=I1=I2=I3. 2、电压:串联电路两端的总电压等于各串联导体两端的电压之和。U=U1+U2+U3. 3、电阻:串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和。R=R1+R2+R3. 4、分压原理:串联电路中的电阻起分压作用,电压的分配与电阻成正比。 U1︰U2︰U3=IR1︰IR2︰IR3=R1︰R2︰R3 5、电功率、电功:串联电路中的电功率、电功与电阻成正比。 W1︰W2︰W3=I2R1t︰I2R2t︰I2R3t=R1︰R2 P1︰P2︰P3=I2R1︰I2R2︰I2R3=R1︰R2︰R3 ︰R3 (四)并联电路的特点

1、电流:并联电路中干路中的总电流等于各支路中电流之和。I=I1+I2+I3. 2、电压:并联电路中,各支路两端的电压都相等。U1=U2=U3=U

3、 电阻: 并联电路中, 总电阻的倒数, 等于各支路电阻的倒数之和. 4、分流原理:并联电路中的电阻起分流作用,电流的分配与电阻成反比。

.

I1︰I2︰I3= 5、电功率、电功:并联电路中各支路中的电功率、电功与电阻成反比。

P 1 ︰ P 2 ︰ P 3=

W1 ︰ W2 ︰

W3= (五)混联电路 1、解决混联电路的方法是: (1)求混联电路的等效电路; (2)运用欧姆定律和串、并联电路的特点进 行计算。 2、画等效电路图即是等效替代的方法;对复杂电路进行等效变换的一般原则是: (1)无阻导线可缩成一点,一点也可以延展成无阻导线; (2)无电流的支路 化简时可以去掉;
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(3)电势相同的点可以合并; (4)理想电流表可以认为短路,理想的电压表可认为断路,电压稳定时,电容器 处可认为断路。 三、例题精析 例 1、如图所示的电路中,三个电阻的阻值相等,电流表 A1、A2 和 A3 的内电阻均可忽 、 略,电流表的读数分别为 I1、I2 和 I3,则 I1︰I2︰I3=_______︰_______︰_______。

例 2、一直流电动机线圈内阻一定,用手握住转轴使其不能转动,在线圈两端加电压为 、 0.3V,电流为 0.3A,松开转轴,在线圈两端加电压为 2V 时,电流为 0.8A,电动机正常工 作。求该电机正常工作时,输入的电功率是多少?电功机的机械功率是多少?

高考真题
例 1、如图所示电路由 8 个不同的电阻组成,已知 R1=12 ,其余电阻阻值未知,测得 、 则 B (提 A、 间总电阻为 4 。 B 今将 R1 换成 6 的电阻, A、 间的总电阻变为__________ 。 示:用等效替代法)

例 2、现代商场中一般都安装自动扶梯。某商场有一台倾角为 30°的自动扶梯,该扶梯 、 在电压为 380V 的电动机带动下以 0.4m/s 的恒定速率向斜上方移动, 电动机的最大输出功率 为 4.9kW,不载人时测得电动机的电流为 5A。若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同, 则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为多少?(设人的平均质量为 60kg,g=10m/s2) 例 1、精析: 、 依题意可知三只电流表电阻均不计, 可用导线取而代之, 故得等效电路图如图所示。

无阻导线所连的 A、A′可视为一点,B、B′也可视为一点,则其等效电路图又可改 画成图乙所示。显然,三个等值电阻 R1、R2、R3 是并联的。最后将三个电流表分别补接在 相应的位置上,可得等效电路图如丙。 由并联电路的分流关系可知,通过各电阻的电流相等,设为 I。分析等效电路如图 丙可知:I1=3I,I2=2I,I3=2I。由此可得出 I1、I2、I3 的比例关系。 答案: I1︰I2︰I3=3︰2︰2。 例 2、精析: 、
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(1)由于电动机不转动时,其消耗的电功全部转化为内能,故可看作纯电阻电路,

由欧姆定律得电动机线圈的内阻为

.

(2)电动机转动时,消耗的电能转化为内能和机械能,其输入功率为: P 入=I1U1=0.8×2=1.6W. 电动机的机械功率为:P 机=P 入-I12r=1.6-0.82×1=0.96W 说明: (1)在非纯电阻电路中,要注意区别电功和电热; (2)对电动机:输入的功率 P 入=IU,发热功率 P 热=I2R,输出功率即机械功率为 P 2 机=P 入-P 热=UI-I R

高考真题
例 1、解析: 将所有未知电阻等效为一个未知的电阻 R, 这样电路可看作 R 和 R1 的并联, 所以

AB 间的总电阻为:

.

由当 R1=12 时,RAB=4 ,得 R=6 ,则当 R1=6 时,RAB=3 。 答案: 3 说明:“等效替代法”是求解直流电路的常用方法。解题时要根据题目条件,恰当地选取 等效替代物进行求解。 例 2、解析: 本题属于力、电小综合题,求解这样的物理问题的关键是建立物理模型,本题实际 上是物理中电动机提升重物的模型,主要考查电功率、机械功率、能量转化和守恒定律或功 能关系等知识。 解法(一):由能量守恒定律有: Pmaxt=PGf+NP0. 其中, PGf=UI=1900W 为空载时,扶梯因克服摩擦阻力和自身重力消耗的功率, P0=mgvsinα=120W,为每负载一个人消耗的功率,N 为负载的最多人数。

有 解法(二): 由动能定理

(人)

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