《（通用版）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第48課時 電路中的能量問題（重點(diǎn)突破課）講義（含解析）.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第48課時 電路中的能量問題（重點(diǎn)突破課）講義（含解析）.doc（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第48課時　電路中的能量問題(重點(diǎn)突破課) [考點(diǎn)一　純電阻電路與非純電阻電路] 對純電阻電路的分析較易，對非純電阻電路的分析較難，學(xué)生特別容易混淆非純電阻電路的電功和電熱、電功率和熱功率，理清這些知識，是學(xué)好本考點(diǎn)的前提。 電功、電功率、焦耳定律和熱功率 內(nèi)容 表達(dá)式 電功 電路中電場力移動電荷做的功 W＝qU＝UIt 電功率 單位時間內(nèi)電流做的功，表示電流做功的快慢 P＝＝UI 焦耳 定律 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比 Q＝I2Rt 熱功率 單位時間內(nèi)的發(fā)熱量 P＝＝I2R [典例]　如圖所示，電源電動勢E＝8 V，內(nèi)阻為r＝0.5 Ω，“3 V,3 W”的燈泡L與電動機(jī)M串聯(lián)接在電源上，燈泡剛好正常發(fā)光，電動機(jī)剛好正常工作，電動機(jī)的線圈電阻R＝1.5 Ω。求： (1)通過電動機(jī)的電流； (2)電源的輸出功率； (3)電動機(jī)的輸出功率。 [解析]　(1)燈泡L正常發(fā)光，通過燈泡的電流 IL＝＝1 A 電動機(jī)與燈泡串聯(lián)，通過電動機(jī)的電流IM＝IL＝1 A。 (2)路端電壓U＝E－Ir＝7.5 V 電源的輸出功率P＝UI＝7.5 W。 (3)電動機(jī)兩端的電壓UM＝U－UL＝4.5 V 電動機(jī)的輸出功率P機(jī)＝UMIM－IM2R＝3 W。 [答案]　(1)1 A　(2)7.5 W　(3)3 W (1)在非純電阻電路中，歐姆定律不再適用，不能用歐姆定律求電流，應(yīng)用P＝UI求電流。 (2)在非純電阻電路中，電功大于電熱，即W>Q，這時電功只能用W＝UIt計算，電熱只能用Q＝I2Rt計算，兩式不能通用。 (3)由能量守恒定律得W＝Q＋E，E為其他形式的能。對電動機(jī)來說，輸入的功率P入＝IU，發(fā)熱的功率P熱＝I2r，輸出的功率即機(jī)械功率P機(jī)＝P入－P熱＝UI－I2r。　　 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.(多選)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路研究微型電動機(jī)的性能。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器的電阻R使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為I1＝0.5 A和U1＝2.0 V；重新調(diào)節(jié)滑動變阻器的電阻R使電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為I2＝2.0 A 和U2＝24 V。則(　　) A．電動機(jī)內(nèi)線圈電阻為R線＝4.0 Ω B．電動機(jī)內(nèi)線圈電阻為R線＝12 Ω C．電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時輸出的機(jī)械功率為P機(jī)＝48 W D．電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時輸出的機(jī)械功率為P機(jī)＝32 W 解析：選AD　當(dāng)電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，相當(dāng)于一個純電阻元件，根據(jù)歐姆定律可知，電動機(jī)內(nèi)線圈的電阻R線＝＝4.0 Ω，A正確，B錯誤；當(dāng)電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時，電動機(jī)消耗的電功率P＝U2I2＝48 W，電動機(jī)內(nèi)線圈消耗的熱功率P線′＝I22R線＝16 W，故電動機(jī)輸出的機(jī)械功率P機(jī)＝P－P線′＝32 W，C錯誤，D正確。 2.如圖所示，電源電動勢E＝30 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，燈泡上標(biāo)有“6 V　12 W”字樣，直流電動機(jī)線圈電阻R＝2 Ω。若燈泡恰好能正常發(fā)光，求電動機(jī)輸出的機(jī)械功率。 解析：因燈泡正常發(fā)光，所以I＝＝ A＝2 A U內(nèi)＝Ir＝21 V＝2 V 所以電動機(jī)兩端電壓為 UM＝E－U內(nèi)－U＝30 V－2 V－6 V＝22 V 電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為 P機(jī)＝UMI－I2R＝222 W－222 W＝36 W。 答案：36 W [考點(diǎn)二　閉合電路的功率問題] 電源輸出功率最大和電源效率最高的條件不同，而學(xué)生往往在這方面易混、易錯，本部分知識是大多數(shù)學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)。 1．電源的功率 (1)電路中的功率分配 P總＝P出＋P內(nèi)，即EI＝UI＋I(xiàn)2r。 (2)輸出功率與閉合電路總電流的關(guān)系 P出＝EI－I2r，當(dāng)I＝時，P出有最大值，為Pm＝。 若外電路是純電阻電路，則有 P出＝I2R＝＝。 由上式可以看出 當(dāng)R＝r時，輸出功率最大，Pm＝ 當(dāng)R>r時，隨著R的增大，P出減小 當(dāng)RP2　　　　　　 B．P1＝P2 C．η1>η2 D．η1<η2 [解析]　電源與電阻的UI圖線的交點(diǎn)代表該電阻接入電源時的路端電壓和電流，對照題圖可得該電源分別與R1、R2組成閉合電路時，電源的輸出功率分別為P1＝42 W＝8 W，P2＝24 W＝8 W，所以P1＝P2，選項(xiàng)B對，A錯；電源的效率η＝＝，外電阻越大效率越高，根據(jù)電阻的UI圖線斜率代表電阻可判斷R1>R2，所以η1>η2，選項(xiàng)C對，D錯。 [答案]　BC (1)從圖線的意義上來看，圖線A表示電源的性質(zhì)；圖線B、C表示電阻的性質(zhì)。由圖線A可以求出電源的電動勢和內(nèi)阻，由圖線B、C可以求出電阻的阻值。 (2)圖線A對應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為U＝E－Ir，圖線B、C對應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為U＝IR?！　? [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。如圖所示，圖線a是該電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像(電池內(nèi)阻不是常數(shù))，圖線b是某電阻R的UI圖像。在該光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路時，硅光電池的內(nèi)阻為(　　) A．5.5 Ω B．7.0 Ω C．12.0 Ω D．12.5 Ω 解析：選A　由歐姆定律得U＝E－Ir，當(dāng)I＝0時，E＝U，由題圖圖線a與縱軸的交點(diǎn)讀出電源的電動勢為E＝3.6 V，根據(jù)兩圖線交點(diǎn)處的狀態(tài)可知，電阻兩端的電壓為U＝2.5 V，電流為I＝0.2 A，則硅光電池的內(nèi)阻為r＝＝ Ω＝5.5 Ω，故A正確。 2.(多選)在如圖所示的UI圖像中，直線Ⅰ為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像，直線Ⅱ?yàn)槟骋浑娮鑂兩端的電壓與電流的關(guān)系圖像。用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路，由圖像可知(　　) A．電源的電動勢為3 V，內(nèi)阻為0.5 Ω B．電阻R的阻值為1 Ω C．電源的輸出功率為4 W D．電源的效率為50% 解析：選ABC　由題圖直線Ⅰ可得，縱軸截距為電源電動勢E＝3 V，橫軸截距為短路電流I0＝6 A，電源內(nèi)阻r＝＝0.5 Ω，故A正確；由直線Ⅱ可得，當(dāng)U＝2 V時，I＝2 A，根據(jù)歐姆定律可得R＝＝1 Ω，故B正確；兩條直線的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電源與該電阻串聯(lián)時，電阻兩端的電壓和電流，交點(diǎn)處U＝2 V、I＝2 A，電源的輸出功率P＝UI＝4 W，故C正確；電源的效率η＝＝＝≈66.7%，故D錯誤。 3.如圖所示，直線A為a電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像，直線B為b電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像，直線C為一個電阻R兩端的電壓與電流的關(guān)系圖像。將這個電阻R分別接到a、b兩電源上，那么(　　) A．電阻R接到a電源上，電源的效率較高 B．電阻R接到b電源上，電源的輸出功率較大 C．電阻R接到a電源上，電源的輸出功率較大，但電源效率較低 D．電阻R接到b電源上，電阻R的發(fā)熱功率和電源的效率都較高 解析：選C　電源的效率η＝＝，由題圖可知，電阻R接到a電源上時電路中電流為，短路電流為I0，根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝得R＝r，則a電源的效率為50%；電阻R接到b電源上時電路中電流小于，短路電流為I0，同理得I′＝<，R>r′，U′＝R>，>50%，則b電源的效率大于50%，故A錯誤；電源的UI圖線與電阻R的UI圖線的交點(diǎn)表示電阻R接到該電源上的工作狀態(tài)，由題圖知電阻R接在a電源上的電壓和電流較大，a電源的輸出功率較大，故B錯誤；由以上分析可知，電阻R接到a電源上，電源的輸出功率較大，電源的效率較低，故C正確，D錯誤。