[鞏固層·知識整合][提升層·能力強化]各種功率的變化分析和計算1.對于純電阻電路(如白熾燈、電爐絲等構成的電路)，電流做功將電能全部轉化為內能，W＝Q＝UIt＝eq\f(U2,R)t＝Pt。2．對于非純電阻電路(如含有電動機、電解槽等的電路)，電功大于電熱。在這種情況下，不能用I2Rt或eq\f(U2,R)t來計算電功，電功用W＝UIt來計算，電熱用Q＝I2Rt計算。【例1】如圖所示，電源的電動勢是6V，內阻是0.5Ω，電動機M的線圈電阻為0.5Ω，限流電阻R0為3Ω，若理想電壓表的示數為3V，試求：(1)電源的功率和電源的輸出功率；(2)電動機消耗的功率和電動機輸出的機械功率。[解析](1)I＝IR0＝eq\f(UR0,R0)＝1A；電源的功率PE＝IE＝6W；內電路消耗的功率Pr＝I2r＝0.5W；電源的輸出功率P出＝PE－Pr＝5.5W。(2)電動機分壓UM＝E－Ir－UR0＝2.5V；電動機消耗的功率PM＝IUM＝2.5W；熱功率P熱＝I2rM＝0.5W；電動機輸出的機械功率P機＝PM－P熱＝2W。[答案](1)6W5.5W(2)2.5W2W[一語通關]解答有關電動機問題時應注意：(1)當電動機不轉時可以看成純電阻電路，P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)均成立。(2)當電動機正常工作時，是非純電阻電路，P電＝UI>P熱＝I2R，U≠IR而有U>IR。(3)輸入功率指電動機消耗的總功率，熱功率是線圈電阻的發熱功率，輸出功率是指電動機將電能轉化為機械能的功率，三者的關系：UI＝I2R＋P機。磁場、磁感應強度與磁感線1.磁場：磁場是存在于磁極周圍的一種特殊物質，磁體之間、磁體與電流之間以及電流與電流之間的作用都是通過這種特殊的物質而發生的。2．磁場的強弱用磁感應強度來表示，磁感應強度B的大小只取決于磁場本身的性質，與F、I、L無關。3．磁感線的疏密程度反映磁場的強弱，線上某點的切線方向都跟該點的磁場方向相同。磁感線是閉合的曲線，在磁體內部磁感線從S極指向N極，在磁體外部磁感線從N極指向S極。【例2】關于磁場和磁感線，下列說法正確的是()A．磁場并不是真實存在的，而是人們假想出來的B．磁鐵周圍磁感線的形狀，與鐵屑在它周圍排列的形狀相同，說明磁場呈線條形狀，磁感線是磁場的客觀反映C．磁感線可以用來表示磁場的強弱和方向D．磁感線類似電場線，它總是從磁體的N極出發，到S極終止C[磁體和電流周圍的空間均存在著磁場，磁場和電場一樣也是一種客觀存在的物質，為了形象地描述磁場，用磁感線將抽象的磁場描繪出來，磁感線是假想的曲線；鐵屑在磁場中被磁化為小磁針，在磁場的作用下轉動，最后規則地排列起來，顯示出磁感線的形狀，并非磁場的客觀反映；電流的磁場和磁體的磁場的磁感線都是閉合曲線，在磁體外從N極到S極，在磁體內從S極到N極；而電場線從正電荷出發到負電荷終止，不閉合，磁感線的疏密程度表示磁感應強度的大小，磁感線上任一點的切線方向，即小磁針N極在某點所受磁場力的方向，就是該點磁場方向，也就是磁感應強度的方向。因此正確選項為C。][一語通關]1掌握磁場和磁感線的區別：磁場是真實存在的，磁感線是假想的。2掌握磁感線與電場線的區別：電場線不閉合，磁感線閉合。光電效應規律及其應用1.“光電子的動能”可以是介于0～Ekm的任意值，只有從金屬表面逸出的光電子才具有最大初動能，且隨入射光頻率增大而增大。2．光電效應是單個光子和單個電子之間的相互作用產生的，金屬中的某個電子只能吸收一個光子的能量，只有當電子吸收的能量足夠克服原子核的引力而逸出時，才能產生光電效應。3．入射光強度指的是單位時間內入射到金屬表面單位面積上的光子的總能量，在入射光頻率ν不變時，光強正比于單位時間內照到金屬表面單位面積上的光子數，但若入射光頻率不同，即使光強相同，單位時間內照到金屬表面單位面積上的光子數也不相同，因而從金屬表面逸出的光電子數也不相同(形成的光電流也不相同)。【例3】(多選)如圖所示是現代化工業生產中部分光電控制設備用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放大器等幾部分組成。當用綠光照射圖中光電管陰極K時，可發生光電效應，則以下說法中正確的是()A．增大綠光的照射強度，光電子的最大初動能增大B．增大綠光的照射強度，電路中的光電流增大C．改用比綠光波長大的光照射光電管陰極K時，電路中一定有光電流D．改用比綠光頻率大的光照射光電管陰極K時，電路中一定有光電流BD[光電子的最大初動能由入射光的頻率決定，選項A錯誤；增大綠光的照射強度，單位時間內入射的光子數增多，所以光電流增大，選項B正確；改用比綠光波長更大的光照射時，該光的頻率不一定滿足發生光電效應的條件，故選項C錯誤；若改用頻率比綠光大的光照射，一定能發生光電效應，故選項D正確。][一語通關]1某種色光強度的改變決定單位時間入射光子數目改變，光子能量不變。2光電效應中光電子的最大初動能與入射光頻率和金屬材料有關，與光的強度無關。[培養層·素養升華]日常生活中的量子物理學實例量子力學是一門公認的與其他任何科學不一樣、相當奇特的科學，它描寫微觀世界的事物。在許多人看來，抽象和違反直覺的量子物理是可望而不可即。實際上許多量子物理學的實例就在你身邊！下面僅舉幾個日常生活中的量子物理學實例，其中有的往往并沒有被意識到是量子力學的事例。[設問探究]1．很多人喜歡吃燒烤，熊熊的燒烤炭火燃燒，加熱發著紅光而烤熟的東西。熾熱的物體會發光是一種人們司空見慣的現象：加熱物體時會先發出紅色，溫度再高時變成黃色，溫度繼續高時變成白色。具體的顏色取決于什么？2．一塊玻璃和一塊鐵放在相同的高溫下，出現的現象相同，幾百年來科學家們一直想知道這是為什么。直到1900年，量子力學的奠基人之一普朗克正確地解釋了這一現象。你知道這是為什么嗎？3．無論是夜晚還是白天，到處都可以看到省電的熒光燈；在計算機或屏幕上看信息，屏幕上的光也是熒光；平板電視，所使用的是發光二極管的LED熒光的背光顯示器。熒光燈與白熾燈泡有什么不同？提示：1．不取決于是什么物質，只要是足夠的熱就夠了，也不取決于如何加熱，僅取決于溫度。2．盡管它們的物理性質非常不同，但它們發出完全相同的光譜。3．老式的白熾燈泡通過使一根燈絲發熱到足以發出明亮的白光的方式來發光，就如上面燒烤發光一樣，所以白熾燈泡會很熱。但熒光燈比白熾燈更高效，因為能量主要直接參與發光，而不是加熱燈絲。因此，熒光燈的熱量更低、能源效率更高且使用壽命更長。[深度思考]現在各行各業基本都應用激光了，以后激光的應用會越來越普及，比如家里的水龍頭、菜刀、電腦芯片、電路板等。激光是怎么產生的？[參考答案]這是因為光與物質的相互作用，實質上是組成物質的微觀粒子吸收或輻射光子，同時改變自身運動狀況的表現。微觀粒子都具有特定的一套能級(通常這些能級是分立的)。任一時刻粒子只能處在與某一能級相對應的狀態(或者簡單地表述為處在某一個能級上)。與光子相互作用時，粒子從一個能級躍遷到另一個能級，并相應地吸收或輻射光子。[素養點評]在科學家愛因斯