2019版必修3電路中的能量轉(zhuǎn)化

1、電路中的能量轉(zhuǎn)化如圖12.1-3,當(dāng)電動機接上電源后，會帶動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，這里涉及哪些功率？功率間的關(guān)系又如何？【例題】一臺電動機，線圈的電阻是0.4 Q ,當(dāng)它兩端所加的電壓為220V時，通過的電流是5A。這臺電動機發(fā)熱的功率與對外做功的功率各是多少？分析本題涉及三個不同的功率： 電動機消耗的電功率 P電、 電動機發(fā)熱的功率 P熱和對外做功轉(zhuǎn)化為機械能的功率 P機。三者之間遵從能量守恒定律， 即P電=P機+ P熱解由焦耳定律可知， 電動機發(fā)熱的功率為 P熱 =I2R=52X 0.4W= 10W電動機消耗的電功率為 P電=UI=220X 5W= 1100W 根據(jù)能量守恒定律， 電動機對外做功的功率

2、為P機=P電P熱=1100W10W= 1090W這臺電動機發(fā)熱的功率為10W,對外做功的功率為 1090W。練習(xí)與應(yīng)用.試根據(jù)串、并聯(lián)電路的電流、電壓特點推導(dǎo)：串聯(lián)電路和并聯(lián)電路各導(dǎo)體消耗的電功率與它們的電 阻有什么關(guān)系？.電飯鍋工作時有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)的水燒干以前的加熱狀態(tài)，另一種是水燒干以后的保溫狀 態(tài)。圖12.1-4是電飯鍋的電路圖，R是電阻，R是加熱用的電阻絲。（1）自動開關(guān)S接通和斷開時,i 12.1-4電飯鍋分別處于哪種狀態(tài)？說明理由。（2）要使電飯鍋溫狀態(tài)下的功率是加熱狀態(tài)的一半，R的應(yīng)該是多少？圖 12.1-?R為5Q,電熱水器A的電阻RARB為40 的電熱水壺 B,.四個

3、定值電阻連成圖12.1-5所示的電路。RA、RC的規(guī)格為“10V4W ,RB、RD的規(guī)格為“ 10V2W。請按消耗功率大小的順序 排列這四個定值電阻，并說明理由。.如圖12.1-6 ,輸電線路兩端的電壓 U為220V,每條輸電線的電阻 為30QO求電熱水器 A上的電壓和它消耗的功率。如果再并聯(lián)一個電阻 則電熱水器和電熱水壺消耗的功率各是多少？UK圖 12.1-6閉合電路的歐姆定律練習(xí)與應(yīng)用.某個電動勢為E的電源工作時，電流為I,乘積EI的單位是什么？從電動勢的意義來考慮，EI表示什么？.小張買了一只袖珍手電筒，里面有兩節(jié)干電池。他取出手電筒中的小燈泡，看到上面標(biāo)有“2.2V0.25A” 的字樣

4、。小張認為，產(chǎn)品設(shè)計人員的意圖是使小燈泡在這兩節(jié)干電池的供電下正常發(fā)光。由此，他推算出了每節(jié)干電池的內(nèi)阻。如果小張的判斷是正確的，那么內(nèi)阻是多少？提示：串聯(lián)電池組的電動勢等于各個電池的電動勢之和，內(nèi)阻等于各個電池的內(nèi)阻之和。.許多人造地球衛(wèi)星都用太陽電池供電（圖 12.2-7）。太陽電池由許多片電池板組成。某電池板不接負載時的電壓是 600因，短路電流是30 pAo這塊電池板的內(nèi)阻是多少?.電源的電動勢為 4.5V、外電阻為4.0時，路端電壓為4.0V。如果在外電 路并聯(lián)一個6.0 的電阻，路端電壓是多少？如果 6.0的電阻串聯(lián)在外電 路中，路端電壓又是多少？.現(xiàn)有電動勢為1.5V、內(nèi)阻為1.

5、0 的電池多節(jié)，準備用幾節(jié)這樣的電池串聯(lián)起來對一個工作電壓為 6.0V、工作電流為0.1A的用電器供電。問：最少需要用幾節(jié)這種電池？電路還需要一個定值電阻來 分壓，請計算這個電阻的阻值。S閉合，電動機工作，車燈會.圖12.2-8是汽車蓄電池供電簡化電路圖。當(dāng)汽車啟動時，啟動開關(guān)變暗；當(dāng)汽車啟動之后，啟動開關(guān) S斷開，電動機停止工作，車燈恢復(fù)正常亮度。請分析以上現(xiàn)象 發(fā)生的原因。.充電寶內(nèi)部的主要部件是鋰電池，充電寶中的鋰電池在充電后，就是一個電源，可以給手機充電。充電寶的銘牌通常標(biāo)注的是“ mAh” (毫安時)的數(shù)量，即鋰電池充滿電后全部放電的電荷量。機場 規(guī)定：嚴禁攜帶額定能量超過 160W

6、 h的充電寶搭乘飛機。 某同學(xué)查看了自己的充電寶銘牌，上面寫著10000mA h”和3：7V，你認為能否把它帶上飛機？實驗：電池電動勢和內(nèi)阻的測量練習(xí)與應(yīng)用.某同學(xué)按圖12.3-1的電路測量蓄電池的電動勢和內(nèi)阻。他調(diào)整滑動變阻器共測得5組電流和電壓的數(shù)據(jù)，如表 1。請作出蓄電池路端電壓U隨電流I變化的U-I圖像，根據(jù)U-I圖像得出蓄電池的電動勢和內(nèi)阻的測量值。電流I/A1.721.350.980.630.34電壓U/V1.881.921.931.981.99表1蓄電池路端電壓、電流的各組數(shù)據(jù)接。2.某同學(xué)按圖12.3-1的電路測定電池組的電動勢和內(nèi)阻。圖(1)請根據(jù)實驗原理， 將圖中的實物電路

7、補充完整。(2)實驗時發(fā)現(xiàn)電流表壞了，于是移去電流表，同時用電阻箱替換滑動變阻器。重新連接電路,12.3- 6已將實驗器材進行了部分連* 并說明怎仍然通過U-I圖像處理實驗數(shù)據(jù)，獲得所測電動勢和內(nèi)阻的值。請畫出相應(yīng)的電路圖, 樣得到U-I圖像中電流I的數(shù)據(jù)。.某中學(xué)生課外科技活動小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的橙子制作了橙汁電池，他們用如圖12.3-7所示的實驗電路測量這種電池的電動勢E和內(nèi)阻r。. 12.3-8所示的玻璃器皿中盛有橙汁，在橙汁中相隔一定距離插入銅片和鋅片作為電池的正極和負極。圖中電流表的內(nèi)阻為100，量程為0?300 g;電阻箱阻值的變化范圍為0? 9999 Q量數(shù)據(jù)如表2所示

8、。R/kQ9876543I / A92102115131152180220表2電阻箱R和電流表I的各組數(shù)據(jù)I為通過電阻箱的電流），根據(jù)圖像得出該圖12.3-8連接電路后，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，得到的測請作出本實驗的 U-I圖像（U為電阻箱兩端的電壓,橙汁電池的電動勢和內(nèi)阻?能源與可持續(xù)發(fā)展把剛煮好的熱雞蛋放在冷水中，過一會，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后水和雞蛋的溫 度相同。是否可能發(fā)生這樣的現(xiàn)象：原來溫度相同的水和雞蛋，過一會兒水的溫度自發(fā)地降低，而 雞蛋的溫度上升?練習(xí)與應(yīng)用.有人說：“既然能量不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消滅，能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，其總量是 保持不變的，那么，我們?yōu)槭裁?/p>

9、還要節(jié)約能源？ ”請你用能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性來論述節(jié)約能源的 必要性。.生活中的許多用品都可以看作能量轉(zhuǎn)化器，它們把能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。請觀察你家中的各種生活用品，分別指出它們工作時進行了哪些能量轉(zhuǎn)化。.圖12.4-6是某工程師的輕軌車站設(shè)計方案，與站臺前后連接的軌道都有一個小坡度，列車進站時要上坡，出站時要下坡。假設(shè)站臺高度比途中軌道高出2m ,列車在途中軌道進站前的速度為 29.2km/h 。(1)此時切斷電源，不考慮阻力，列車能否“沖”上站臺？如果能，到達站臺上的速度是多大?g 取 10m/s2 。(2)你認為工程師這樣設(shè)計的意圖是什么?3.某地區(qū)的風(fēng)速為 14m/s,空氣

10、的密度為 1.3kg/m。若使風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)動的風(fēng)通過的截面積為400m2 ,且風(fēng)能的20%可轉(zhuǎn)化為電能，則發(fā)電功率是多少？.圖12.4-7是架在屋頂?shù)奶柲軣崴?。已知單位時間內(nèi)太陽垂直射到地面附近單位面積的能量E0為7X103J/ (m2s)。一臺熱水器的聚熱面積為2m：若每天相當(dāng)于太陽直射熱水器4h,太陽能的20%可轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，那么這個熱水器一天內(nèi)最多能利用的太陽能為多少？.三峽水力發(fā)電站是我國最大的水力發(fā)電站。三峽水庫蓄水后，平均水位落差約為100m,水的流量約為1.35X104m3/So船只通航需要約3500m 3/s的流量，其余流量可全部用來發(fā)電。水流沖擊水 輪機發(fā)電時，水流減少

11、的機械能有20%轉(zhuǎn)化為電能。(1)按照以上數(shù)據(jù)估算，三峽發(fā)電站的發(fā)電功率最大是多少？(2)根據(jù)你對家庭生活用電的調(diào)查來估算，如果三峽電站全部用于城市生活用電，它可以滿足多少個百萬人口城市的生活用電？復(fù)習(xí)與提高A組.一塊數(shù)碼相機的鋰電池電動勢為3.7V,容量為1000mA h。電池充滿后，關(guān)閉液晶 屏?xí)r可拍攝照片400張左右，打開液晶屏?xí)r可拍攝照片150張左右。在關(guān)閉和打開液晶屏?xí)r每拍攝一張照片消耗的電能各是多少？.使用功率為 2kW的電加熱裝置把2kg的水從20c加熱到100C ,用了 10min。已知水的比熱容為4.2X103j/ (kg C)那么這個裝置的效率是多少？LED燈在一定電壓范圍

12、內(nèi)的工作電流是.LED燈是一種半導(dǎo)體新型節(jié)能燈。已知某種型號的1.8V時，發(fā)黃光；當(dāng)兩端電壓為 1.4V20mA ,在不同電壓下發(fā)出不同顏色的光：當(dāng)兩端電壓為時，發(fā)紅光；當(dāng)兩端電壓為 3.2V時，發(fā)藍光。(1)上述LED燈發(fā)黃光時消耗的電功率有多大？(2)廣告牌上LED燈數(shù)量為10000個/m2,那么一塊8m2白LED廣告牌發(fā)紅 光時，需要供給的電功率大約有多少？.在圖12-1所示的U-I圖像中，直線a為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系，直線b為某電阻R的電壓與電流的關(guān)系?，F(xiàn)用該電源直接與電阻R連接成閉合電路，求此時電源的輸出功率和內(nèi)、外電路消耗的電功率之比。.如圖12-2,電源電動勢為12V,內(nèi)

13、阻為1億 電阻R為1, R2為6白。開關(guān)閉合后，電動機恰好正常工作。已知電動機額定電壓U為6V,線圈電阻 Rm為0.5問：電動機正常工作時產(chǎn)生的皂 12-2機械功率是多大?.如圖12-3,照明電路的電壓為220V,并聯(lián)了 20盞電阻R都是807a (正常發(fā)光時的電阻)的電燈，兩條輸電線的電阻r都是1.0Q。只開10盞燈時，整個電路消耗的電功率、輸電線上損失的電壓和損失的電功率各是多大？20盞燈都打開時，情況又怎樣？.在圖12-4甲的電路中，Ri是可變電阻， &是定值電阻，電源內(nèi)阻不計。實驗時調(diào)節(jié)電的阻值，得到各組電壓表和電流表數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點、擬合，作出的U-I圖像如圖 12-4

14、乙中AB所示。(1)圖12-4乙中a、b、AB的斜率各等于多少?(2)結(jié)合圖12-4甲，說明a、b、AB的斜率各表示什么物理量。B組.在圖12-5所示的并聯(lián)電路中，保持通過干路的電流I不變，增大R的阻值。R1和0兩端的電壓U怎樣變化？增大還是減??？(2)通 過RR2的 電 流I1和I2各 怎 樣 變化？增大還是減小?(3)并聯(lián)電路上消耗的總功率怎樣變化?增大還是減小?2.小明坐在汽車的副駕駛位上看到一個現(xiàn)象:當(dāng)汽車的電動機啟動時，汽車的車燈會瞬時變暗。汽車的電源、電流表、車燈、電動機連接的簡化電路如圖12-6所示，已知汽車電源電動勢為12.5V,內(nèi)阻為0.05Q。車燈接通電動機未起動時，電流表

15、示數(shù)為10A;電動機啟動的瞬間，電流表示數(shù)達到 60A。問：電動機啟動時，車燈的功率減少了多少？3.電鰻是一種放電能力很強的淡水魚類，它能借助分布在身體兩側(cè)肌肉內(nèi)的起電斑產(chǎn)生電流。某電鰻體中的起電斑并排成140行，每行串有5000個起電斑，沿著身體延伸分布。已知每個起電斑的內(nèi)阻為 0.25Q,并能產(chǎn)生0.15V的電動勢。該起電斑陣列一端在電鰻的頭部而另一端接近其尾部，與電鰻周圍的水形成回路。假設(shè)回路中水的等效電阻為800 ，請計算：電鰻放電時，其首尾間的輸出電壓是多少?n分之一。提示：電鰻的諸多起電斑構(gòu)成了一個串、并聯(lián)電池組。已知n個相同電池并聯(lián)時，電池組的電動勢等于一個支路的電動勢，內(nèi)阻等于一個支路內(nèi)阻的4.如圖12-7,電源的電動勢不變，內(nèi)阻r為2以 定值電阻 Ri為0.5Q,滑動變阻 器R2的最大阻 值為5Q,求:(1)當(dāng)滑動變阻器的阻值為多大時，電阻Ri消耗的功率最大?S后，調(diào)節(jié)電阻箱得到各組實驗(2)當(dāng)滑動變阻器的阻值為多大時，滑動變阻器R2消耗的功率最大?(3)當(dāng)滑動變阻器的阻值為多大時，電源的輸出功率最大？5.某實驗小組用電阻箱和電壓表(內(nèi)阻可視為無窮大)按圖