(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
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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WqUUIt電功率單位時間內(nèi)電流做的功,表示電流做功的快慢PUI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QI2Rt熱功率單位時間內(nèi)的發(fā)熱量PI2R典例如圖所示,電源電動勢E8 V,內(nèi)阻為r0.5 ,“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R1.5 。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IL1 A電動機(jī)與燈泡串聯(lián),通過電動機(jī)的電流IMIL1 A。(2)路端電壓UEIr7.5 V電源的輸出功率PUI7.5 W。(3)電動機(jī)兩端的電壓UMUUL4.5 V電動機(jī)的輸出功率P機(jī)UMIMIM2R3 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PUI求電流。(2)在非純電阻電路中,電功大于電熱,即WQ,這時電功只能用WUIt計算,電熱只能用QI2Rt計算,兩式不能通用。(3)由能量守恒定律得WQE,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UII2r。 集訓(xùn)沖關(guān)1.(多選)用如圖所示的實驗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I10.5 A和U12.0 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I22.0 A 和U224 V。則()A電動機(jī)內(nèi)線圈電阻為R線4.0 B電動機(jī)內(nèi)線圈電阻為R線12 C電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時輸出的機(jī)械功率為P機(jī)48 WD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 ,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PU2I248 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)PP線32 W,C錯誤,D正確。2.如圖所示,電源電動勢E30 V,內(nèi)阻r1 ,燈泡上標(biāo)有“6 V12 W”字樣,直流電動機(jī)線圈電阻R2 。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 A2 AU內(nèi)Ir21 V2 V所以電動機(jī)兩端電壓為UMEU內(nèi)U30 V2 V6 V22 V電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為P機(jī)UMII2R222 W222 W36 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EIUII2r。(2)輸出功率與閉合電路總電流的關(guān)系P出EII2r,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)Rr時,輸出功率最大,Pm當(dāng)Rr時,隨著R的增大,P出減小當(dāng)RP2BP1P2C12 D1R2,所以12,選項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UEIr,圖線B、C對應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式為UIR。 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UI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()A5.5 B7.0 C12.0 D12.5 解析:選A由歐姆定律得UEIr,當(dāng)I0時,EU,由題圖圖線a與縱軸的交點(diǎn)讀出電源的電動勢為E3.6 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U2.5 V,電流為I0.2 A,則硅光電池的內(nèi)阻為r 5.5 ,故A正確。2.(多選)在如圖所示的UI圖像中,直線為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像,直線為某一電阻R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 B電阻R的阻值為1 C電源的輸出功率為4 WD電源的效率為50%解析:選ABC由題圖直線可得,縱軸截距為電源電動勢E3 V,橫軸截距為短路電流I06 A,電源內(nèi)阻r0.5 ,故A正確;由直線可得,當(dāng)U2 V時,I2 A,根據(jù)歐姆定律可得R1 ,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U2 V、I2 A,電源的輸出功率PUI4 W,故C正確;電源的效率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,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Rr,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Ir,UR,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。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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