第2講電能能量守恒定律課程標準1.理解閉合電路歐姆定律．會測量電源的電動勢和內阻．2．通過探究電源兩端電壓與電流的關系，體會圖像法在研究物理問題中的作用．3．理解電功、電功率及焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產生活中的熱現象．素養目標物理觀念：了解能量觀念在電路中的應用．科學思維：動態分析法在電路中的重要應用．科學探究：探究電源兩端電壓與電流的關系．科學態度與責任：電路在生產、生活實際中的重要應用，用電安全、節能意識內化于心，外成于行．必備知識·自主落實一、電功、電功率及焦耳定律1．電功(1)定義：是指電路中________力對定向移動的自由電荷所做的功．(2)公式：W＝____＝UIt．在任何電路中都適用2．電功率(1)定義：電流在一段電路中所做的____與通電________之比叫作電功率．(2)公式：P＝________＝UI．適用于任何電路．3．焦耳定律(1)電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成________，跟導體的電阻及通電時間成________．(2)公式：Q＝I2Rt．計算電熱都可以用．二、電路中的能量轉化從能量轉化與守恒的角度看，電動機從電源獲得能量，一部分轉化為________能，還有一部分轉化為________能，即P電＝P機＋P損，其中P電＝________，P損＝________．三、閉合電路的歐姆定律1．電動勢(1)電源：電源是通過____________做功把其他形式的能轉化為________的裝置．(2)電動勢①定義：在物理學中，我們用非靜電力所做的功與所移動的________之比來表示電源的這種特性，叫作電動勢．即E＝Wq其大小由電源本身決定．②物理含義：電動勢表示電源把其他形式的能轉化成________本領的大小，在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓．(3)內阻：電源內部導體的電阻．2．閉合電路歐姆定律(1)內容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成________，跟內、外電路的電阻之和成________．(2)公式①I＝ER+r．②E＝U內＋U外．適用于任何電路．(3)路端電壓U與外電阻R的關系①R增大，則U隨R的增大而________．②斷路時，I＝0，U＝____．③短路時，I短＝Er，U＝____(4)路端電壓U與電流I的關系：U＝________．也叫外電壓走進生活如圖甲所示為某家庭使用的智能電飯煲，其銘牌如圖乙，假定該家庭用此電飯煲每天煮飯兩次，每次在額定功率下工作30分鐘，電價1kW·h為元，則該電飯煲(1)工作時的額定電流為A()(2)保溫時的電流為A()(3)每次煮飯需消耗電能kW·h()(4)一年因煮飯而產生的電費約為177元()關鍵能力·精準突破考點一電路中的能量1．純電阻電路的特點(1)電路中只含有純電阻元件，如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵等．(2)遵循歐姆定律I＝UR(3)電流通過純電阻電路時，電流做功所消耗的電能全部轉化為內能，電功等于電熱，即：①W＝UIt＝I2Rt＝U2②P＝UI＝I2R＝U2．非純電阻電路的特點(1)在任何電路中，P電＝UI、P熱＝I2R、W＝UIt、Q＝I2Rt都適用．(2)不遵循歐姆定律，在非純電阻電路中U>IR，其中U為非純電阻用電器兩端電壓，R為該用電器的電阻．(3)電流通過電路時，電流做功消耗的電能除了轉化為內能外，還要轉化成其他形式的能，如機械能、化學能等，即W＝E其他＋Q，P＝P熱＋P其他．考向1純電阻電路例1[2022·江蘇卷]如圖所示，電路中燈泡均正常發光，阻值分別為R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，R4＝4Ω，電源電動勢E＝12V，內阻不計，四個燈泡中消耗功率最大的是()A．R1B．R2C．R3D．R4[解題心得]考向2非純電阻電路例2某簡易電吹風簡化電路如圖所示，其主要部件為電動機M和電熱絲，部分技術參數如下表，電吹風在220V電壓下工作．下列說法正確的是()電吹風額定電壓220V電吹風額定功率熱風時：990W冷風時：110WA.開關S1、S2都閉合時電吹風吹冷風B.該電吹風中電動機的內電阻為440ΩC.吹熱風時電熱絲的功率為990WD.吹熱風時通過電熱絲的電流為4A[解題心得]針對訓練1.有兩個標有“110V，25W”和“110V，60W”字樣的燈泡，要把它們接在220V的電源上，燈泡既正常發光，又最省電的連接方式應是圖中的()考點二電源的功率電源總功率任意電路：P總＝EI＝P出＋P內純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝E電源內部消耗的功率P內＝I2r＝P總－P出電源的輸出功率任意電路：P出＝UI＝P總－P內純電阻電路：P出＝I2R＝E電源的效率任意電路：η＝P出P總×100%＝純電阻電路：η＝RR+r×由P出與外電阻R的關系圖像可知：①當R＝r時，電源的輸出功率最大，為P出m＝E2②當R＞r時，隨著R的增大，輸出功率越來越小．③當R＜r時，隨著R的增大，輸出功率越來越大．④當P出＜P出m時，每個輸出功率對應兩個外電阻R1和R2，且R1R2＝r2.例3[2023·濰坊模擬]如圖甲所示，電動勢為E，內阻為r的電源與R＝6Ω的定值電阻、滑動變阻器RP、開關S組成閉合回路．已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值RP的關系如圖乙所示．下述說法中正確的是()A．圖乙中Rx＝15ΩB．電源的電動勢E＝10V，內阻r＝4ΩC．滑動變阻器消耗功率P最大時，定值電阻R也消耗功率最大D．調整滑動變阻器RP的阻值，可以使電源的輸出電流達到A[解題心得]針對訓練2.[2023·浙江杭州中學期中]如圖甲所示電路中，R為電阻箱，電源的電動勢為E，內阻為r.圖乙為電源的輸出功率P與電流表示數I的關系圖像，其中功率P0分別對應電流I1、I2，外電阻R1、R2.電流表為理想電表，下列說法中正確的是()A．I1＋I2＞Er B．I1＋I2＝C．R1r＞rR2 D考點三電源的U－I圖像1．截距縱軸上的截距等于電源的電動勢；橫軸上的截距等于外電路短路時的電流，即I短＝Er(如圖所示)2．斜率圖線斜率的絕對值等于電源的內阻，即r＝ΔUΔI＝EI短，斜率的絕對值越大3．面積面積UI為電源的輸出功率，而電源的總功率P總＝EI，P總－P出＝EI－UI為電源的發熱功率．4．圖線上的點圖線上任一點對應的U、I的比值為此時外電路的電阻，即R＝UI例4[2023·浙江金華十校聯考]如圖甲是連接電動機的電路，閉合開關，在滑動變阻器的觸頭從一端滑到另一端的整個過程中，兩電壓表的讀數隨電流表讀數的變化情況如圖乙所示，已知當電流小于A時，電動機不會發生轉動，若不考慮電表對電路的影響，則()A．該電動機的內阻為2ΩB．該電路中電源的電動勢為VC．此電路中，電動機的最大輸出功率為WD．若電動機能轉動，需要調節滑動變阻器阻值小于12Ω[教你解決問題]審題讀圖[解題心得]針對訓練3．[2023·1月湖南普高校招生適應性考試]有四個電源甲、乙、丙、丁，其路端電壓U與電流I的關系圖像分別如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示．將一個6Ω的定值電阻分別與每個電源的兩極相接，使定值電阻消耗功率最大的電源是()A．甲電源B．乙電源C．丙電源D．丁電源4.[2023·河南周口月考](多選)如圖所示，a、b分別是一電源和一小燈泡的U－I圖線，圖線a與縱、橫軸的交點坐標為(0，U1)和(I1，0)，兩條圖線的交點坐標為(I2，U2)，圖線b在交點的切線與橫軸交點的坐標為(I3，0)，則下列說法正確的是()A．小燈泡的電阻隨著電流的增大而減小B．電源與小燈泡串聯形成簡單閉合回路且通過的電流都為I2時小燈泡的電阻為UC．電源的電動勢為U1D．電源的內阻為U考點四電路的動態分析及含容電路分析1．動態電路的特點斷開或閉合開關、滑動變阻器的滑片移動、電阻增大或減小，導致電路電壓、電流、功率等的變化．2．動態分析的方法(1)程序法：電路結構的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路并聯分流I串聯分壓U(2)極限法：即因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論．3．電路穩定時電容器的處理方法：電路穩定后，與電容器串聯的電路中沒有電流，同支路的電阻相當于導線，即電阻不起降低電壓的作用，與電容器串聯的電阻視為等勢體．電容器的電壓為與之并聯的電阻兩端的電壓．4．電容器電壓變化與充、放電關系例5[2023·天津三中模擬](多選)如圖所示的電路中，電源的電動勢E和內阻r恒定不變，開關S閉合，不考慮電流表和電壓表對電路的影響，則以下分析正確的是()A．當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，電壓表的示數減小，電流表的示數增大B．若只讓開關從閉合到斷開，電壓表、電流表示數都變大C．若只讓開關從閉合到斷開，R6上將產生由M點到N點的電流D．若實際實驗時發現電流表的示數為零，電壓表示數不為零，則可能是R4斷路[解題心得]針對訓練5.(多選)如圖所示為某種電子秤工作原理的示意圖，被稱物體的質量可按照一定的換算關系通過電流表的示數獲得，秤盤中放入物體后，連桿P將從a點向下滑動，最終停在a、b間的某一位置．關于該電子秤，下列說法正確的是()A．物體質量越小，電流表的示數越大B．物體質量越大，電流表的示數越大C．物體質量越大，電路中的總電阻越大D．物體質量越小，電路中的總電阻越大6．交警使用的某型號酒精測試儀如圖甲所示，其工作原理如圖乙所示，傳感器電阻R的阻值隨氣體中酒精濃度的增大而減小，電源的電動勢為E，內阻為r，電路中的電表均為理想電表．當一位酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，下列說法中正確的是()A．電壓表的示數變大，電流表的示數變小B．電壓表的示數變小，電流表的示數變小C．酒精氣體濃度越大，電源的輸出功率越大D．電壓表示數變化量與電流表示數變化量的絕對值之比保持不變第2講電能能量守恒定律必備知識·自主落實一、1．(1)靜電(2)Uq2．(1)功時間(2)W3．(1)正比正比二、機械內UII2R三、1．(1)非靜電力電勢能(2)①電荷量②電能2．(1)正比反比(3)①增大②E③0(4)E－Ir走進生活答案：(1)×(2)×(3)×(4)√關鍵能力·精準突破例1解析：由電路圖可知R3與R4串聯后與R2并聯，再與R1串聯．并聯電路部分的等效電阻為R并＝R2R3+由閉合電路歐姆定律可知，干路電流即經過R1的電流為I1＝I＝ER1+R根據并聯電路規律，并聯部分各支路電流大小與電阻成反比，則R2中電流I2＝IR并R2＝2A．R3、R4串聯支路中電流I3＝I4＝IR并四個燈泡的實際功率分別為P1＝I12R1＝18P2＝I22R2＝12W，P3＝I32R3＝2W，P4＝I42所以四個燈泡中功率最大的是R1，選項A正確．答案：A例2解析：開關S1、S2都閉合時，電動機和電熱絲并聯工作，電吹風吹熱風，故A錯誤；開關S2閉合時，電吹風吹冷風，110W＝電機機械功率－電機內阻熱功率，由于電機機械功率未知，電吹風中電動機的內電阻不可求，故B錯誤；吹熱風時，電動機和電熱絲并聯工作，吹熱風時電熱絲的功率為990W－110W＝880W，故C錯誤；電熱絲的功率880W＝220V×I，解得I＝4A，故D正確．答案：D1．解析：額定電壓相同而額定功率不相同的電燈，它們的電阻是不相同的，由P＝U2R可知，功率大的電燈的電阻比功率小的電燈的電阻小，也就是說60W燈泡的電阻比25W燈泡的電阻小，對于A，兩燈并聯后與一個滑動變阻器串聯，若是滑動變阻器分得的電壓與兩燈并聯后的電壓相等，兩燈能正常工作，整個電路消耗的電功率為P＝2(P1＋P2)＝2×(25＋60)W＝170W，有用電功率為85W；對于B，若是滑動變阻器與25W燈并聯后的總電阻與60W燈的電阻相等，兩燈均能正常發光，此時電路中消耗的總電功率為P＝2P2＝2×60W＝120W，有用電功率為85W；對于C，因60W燈的電阻比25W燈的電阻小，據串聯電路的分壓原理和此時燈(110V，25W)兩端電壓將大于110V而被燒毀．所以C的電路不可能使兩燈正常工作；在D中，當兩個滑動變阻器與其串聯的燈泡電阻分別相等時，兩燈均能正常發光，電路消耗的總功率為170W，有用的電功率為85W．綜上所述，只有B答案：B例3解析：由題圖乙知，當RP＝R＋r＝10Ω時，滑動變阻器消耗的功率最大，R＝6Ω，則r＝4Ω，最大功率P＝E24R+r＝W，解得E＝10V，B正確；滑動變阻器的阻值為5Ω與阻值為Rx時消耗的功率相等，有(ERP+R+r)2RP＝(ERx+R+r)2Rx，解得Rx＝20Ω，A錯誤；當回路中電流最大時，即RP＝0時定值電阻R消耗的功率最大，C錯誤；當滑動變阻器RP的阻值為0時，電路中電流最大，且最大值為Imax＝ER+r＝106+4A＝1A，所以，調整滑動變阻器R答案：B2．解析：由閉合電路歐姆定律得U＝E－Ir，而輸出功率P＝UI＝EI－I2r，由題意可得EI1-I12r＝EI2-I22r，化簡可得I1＋I2＝Er，故A錯誤，B正確；根據P0＝I12R1＝I22R2及閉合電路歐姆定律I＝ER+r，可得E2R答案：B例4解析：當電流小于A時，電動機不會發生轉動，可視為純電阻，則該電動機的內阻為rM＝0.8-0.40.2-0.1Ω＝4Ω，A錯誤．根據E＝U2＋Ir，當U2＝V時I＝A；當U2＝V時I＝A；代入方程解得該電路中電源的電動勢為E＝V，r＝2Ω，B錯誤．此電路中，電動機的最大輸出功率為P＝UI－I2rM＝W，C錯誤；當電動機兩端電壓超過U1＝V時電動機開始轉動，此時電路中的電流為I＝A，則由電路可知E＝U1＋I(R＋r)，解得R＝12Ω，即若電動機能轉動，需要調節滑動變阻器阻值小于12Ω，D正確答案：D3．解析：U-I圖像的斜率的絕對值表示電源的內阻，由題圖知丁電源內阻r最小，再由P＝ER+r2·R知，r越小，定值電阻消耗的功率越大，答案：D4．解析：從圖線b可以看出小燈泡的UI值隨著電流的增大而增大，即小燈泡的電阻隨著電流的增大而增大，選項A錯誤；當小燈泡與電源串聯形成閉合電路時，由U-I圖線可知，回路中的電流為I2時，路端電壓為U2，可知小燈泡的電阻R＝U2I2，而不是R＝ΔUΔI＝U2I2-I3，選項B錯誤；由閉合電路歐