2021高中物理人教版必修第三册教案 第12章
高中物理新教材同步必修第三册 第12章 闭合电路 专题强化9 闭合电路的功率 故障分析
例1 如图2所示，电路中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，滑动变阻器的 最大阻值为10 Ω.
当输出功率为120 W时，由题图中P－I关系图线看出对应干路电流为4 A，
再从U－I图线读取对应的输出电压为30 V，D正确.
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图1
功率最大
D.当P移到滑动变阻器的右端时，电源的效率最高
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解析 滑动变阻器的滑片P向右移动，电路总电阻减 小，根据I＝RE总可知，电流表的示数变大，根据E＝U ＋Ir可知电压表的示数减小，故A正确，B错误； 当P移到滑动变阻器的右端时，外电阻R最小，根据 I＝RE总可知，电路中的电流最大，根据P内＝I2r可知此时电源内部消耗的 电功率最大，故C正确； 根据效率η＝R＋R r×100%可知，此时电源的效率最低，故D错误.
(2)滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，滑动变 阻器上消耗的功率最大？最大为多大？
答案
2Ω
9 8
W
解析 将电阻R0和电源等效成新的电源，滑动变阻器上消耗的功率就是 等效电源的输出功率.
当R＝r＋R0＝2 Ω时，滑动变阻器上消耗的功率最大，为： Pm＝4ER2＝4×322 W＝98 W.
总结提升
图7
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解析 电源的路端电压和电流的关系为：U
＝E－Ir，显然直线①的斜率的绝对值等于r，
纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出
E＝50 V，r＝560－－020 Ω＝5 Ω，A正确，B
2024秋季人教版高中物理必修第三册第十二章电能能量守恒定律《电路中的能量转化》
听课记录：2024秋季人教版高中物理必修第三册第十二章电能能量守恒定律《电路中的能量转化》教学目标（核心素养）1.物理观念：理解电路中电能的转化过程，包括电能转化为其他形式的能量（如热能、机械能等）。
2.科学思维：通过分析电路中能量转化的实例，培养学生运用能量守恒定律分析电路问题的能力。
3.科学探究：通过实验观察电路中电流、电压、电阻的变化与能量转化的关系，培养学生的实验观察能力和数据分析能力。
4.科学态度与责任：激发学生对电学现象的好奇心和探索欲，培养节约用电、合理用能的意识。
导入教师行为：•展示一个简单的电路模型（如小灯泡发光电路），接通电源后让学生观察灯泡发光现象。
•提问：“灯泡为什么会发光？这个过程中电能是如何转化的？”学生活动：•观察电路模型，注意灯泡发光现象。
•思考并尝试回答教师提出的问题，初步理解电能转化的概念。
过程点评：•导入环节通过直观的实验现象激发学生的兴趣，自然引出电路中能量转化的学习主题。
•提问方式引导学生主动思考，为后续学习做好铺垫。
教学过程教师行为：1.理论讲解：•阐述电路中能量转化的基本概念，即电能通过电路元件（如电阻、电动机等）转化为其他形式的能量。
•分析电路中电流做功的实质，即电流通过导体时，导体两端存在电势差，使得电荷在电场力作用下定向移动，形成电流，同时伴随着能量的转化。
2.实验探究：•设计实验方案，利用焦耳定律实验装置测量不同电流下电阻产生的热量，观察并记录数据。
•指导学生进行实验操作，观察电阻发热现象，理解电能转化为热能的过程。
•引导学生分析实验数据，验证焦耳定律的正确性，即电流通过导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通电时间成正比。
3.案例分析：•分析电动机工作原理，说明电能如何转化为机械能。
•通过视频或动画展示电动机内部构造及工作过程，帮助学生直观理解电能与机械能之间的转化。
学生活动：•认真听讲，记录电路中能量转化的基本概念和原理。
•积极参与实验探究，按照教师指导进行实验操作和数据记录。
2021学年高中物理第12章电能能量守恒定律2闭合电路的欧姆定律学案人教版必修三.doc
2.闭合电路的欧姆定律学习目标：1.[物理观念]知道内电路、外电路、内电压、外电压和电动势的概念；知道电流通过电源内阻和外阻消耗的能量之和等于电源消耗的能量；理解闭合电路欧姆定律。
2.[科学思维]会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与外电阻的关系，并能进行相关的电路分析和计算。
3.[科学探究]探究电源输出功率最大的条件及结论；经历电动势概念的建立过程，体验能量的转化和守恒在电路中的应用；经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程。
4.[科学态度与责任]认识电源对生产、生活的作用，坚持实事求是的观点。
阅读本节教材，回答第83页“问题”并梳理必要知识点。
教材P 83问题提示：多个小灯泡并联，电阻变小，分得的电压也变小了，故多个小灯泡并联后亮度明显变暗。
一、电动势 1．闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路。
用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。
2．非静电力：在电源内部把正电荷从负极搬运到正极的力。
3．电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
4．电动势(1)物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电势能的本领。
(2)定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。
(3)定义式：E ＝W q 。
(4)单位：伏特，符号是V 。
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析 1．部分电路欧姆定律：I ＝U R 。
2．内电阻：电源内电路中的电阻。
3．闭合电路中的能量转化：如图所示，A 为电源正极，B 为电源负极，电路中电流为I ，在时间t 内，非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt ＝I 2Rt ＋I 2rt 。
4．闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。
(2)表达式：I ＝ER ＋r 。
(3)常见的变形公式：E ＝U 外＋U 内。
三、路端电压与负载的关系1．负载：外电路中的用电器。
2．路端电压：外电路的电势降落。
3．路端电压与电流的关系(1)公式：U ＝E －Ir 。
2021_2022学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律2闭合电路的欧姆定律课件新人教版必修第三
于各干电池的电动势之和。 答案:9 V 串联电池组的总电动势等于各干电池的电动势之和
【补偿训练】
下列是对电源电动势概念的认识,正确的是
()
A.同一电源接入不同的电路,电动势就会发生变化
号干电池比7号干电池大,但电动势相同
C.电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电势能的本领,电源把其他形
式的能转化为电势能越多,电动势就越大
【解析】当a、b两点间接理想的电流表时,R1被短路,回路中的电流I1=0.5 A,
由闭合电路欧姆定律得:E=I1(R2+r) ①
当a、b两点间接理想的电压表时,回路中的电流I2= 由闭合电路欧姆定律得:E=I2(R2+R1+r) ②
U R
=0.2
1
A
联立①②得:E=3 V,r=1 Ω
答案:3 V 1 Ω
2.路端电压随外电阻的变化规律:
(1)当外电阻R增大时,电流I减小,路端电压_增__大__。
(2)当外电阻R减小时,电流I增大,路端电压_减__小__。
(3)两个特例:外电路断开时,R→∞,I=_0_,U=_E_,据此特点可测电源电动势。
外电路短路时,R=0,I= E ,U=_0_,据此特点可以理解不允许将电源两端用
【素养训练】
(多选)如图所示,闭合开关S并调节滑动变阻器
滑片P的位置,使A、B、C三灯亮度相同。若继续
将P向下移动,则三灯亮度变化情况为 ( )
灯变亮
灯变亮
灯变暗
灯变亮
【解析】选A、C、D。将变阻器滑片P向下移动时,接入电路的电阻减小,外电路 总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律得知,总电流IA增大,则A灯变亮。并联部分的 电压U并=E-IA(RA+r),E、RA、r不变,IA增大,U并减小,IB减小,B灯变暗。通过C灯 的电流IC=IA-IB,IA增大,IB减小,则IC增大,C灯变亮。综上可知,A、C、D正确。
新教材2020-2021学年高中物理人教版必修第3册学案-第十二章-1.电路中的能量转化-含解析
第十二章 电能 能量守恒定律 1．电路中的能量转化
目标体系构建 明确目标·梳理脉络 【学习目标】 1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。 2．理解电热和电热功率，关注焦耳定律在生产、生活中的应用。 3．从能量转化和守恒的角度理解电功和电热的区别。 【思维脉络】
课前预习反馈 教材梳理·落实新知
知识点 1 电功和电功率 1．电能转化为其他形式的能，是通过__电流__做功来实现的。 2．电流做功的实质：导体中的__恒定电场__对自由电荷的静电力在做功。 3．静电力的功：电流在一段电路中所做的功等于电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的__乘积__。即W＝__UIt__。 4．电功率 (1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电__时间__之比。
(2)定义式：P＝ Wt 。 (3)电功率表达式：P＝__UI__。 (4)单位：电功的单位是__焦耳__(J)，电功率的单位是__瓦特__(W)。
知识点 2 焦耳定律 1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成__正比__，跟导体的电阻及通电时间成__正比__。即Q＝__I2Rt__。 2．热功率：电流通过导体发热的功率P热＝__I2R__。
知识点 3 电路中的能量转化 1．电动机工作时能量转化关系：电动机从电源获得的能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为__内能__。 2．功率关系：P电＝__P机＋P损__。 3．电池充电时能量转化关系：电能转化为__化学__能和内能。
预习自测 『判一判』 (1)电功与能量的单位都是焦耳，电功就是电能。( × ) (2)电功与电能不同，电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。( √ ) (3)电功率越大，表示电流做功越多。( × ) (4)焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，此式适用于任何电路。( √ )
(5)三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝U2R没有任何区别，它们表达相同的意义，所示P即是电功率。( × ) 『选一选』 如图所示，一幢居民楼里住着生活习惯各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等。停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( C ) A．P＝I2R B．P＝U2R C．P＝IU D．P＝I2R＋U2R 解析：家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用P＝UI来计算，C正确。 『想一想』 家用白炽灯泡的灯丝是由弹簧形状的钨丝制成的。下列三幅漫画生动地描绘了一位学生的经历，下图中坏的灯泡“比原来更亮”的原因是什么？
人教版高中物理必修第3册精品讲义第12章 专题强化8 闭合电路的动态分析 含有电容器的电路
闭合电路的动态分析含有电容器的电路[学习目标] 1.会应用闭合电路的欧姆定律分析闭合电路的动态问题.2.会分析含有电容器的电路问题．一、闭合电路的动态分析导学探究在如图1所示的电路中，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，回路的总电流、路端电压如何变化？通过R1、R2和滑动变阻器的电流如何变化，它们两端的电压如何变化？图1答案P向右滑动，R P增大，R外增大，由I＝ER外＋r可得：I减小，由U内＝I·r得U内减小，路端电压U外增大．I减小，则R1分压U1＝I·R1减小，又因为U外＝U1＋U2，所以U2增大．又因为U2＝I2R2，则I2增大，I＝I3＋I2，所以I3减小．因为U3＝U2，则U3增大．知识深化闭合电路动态问题的分析方法(1)程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路，按以下步骤分析(如图2)：图2(2)结论法——“串反并同”“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大．“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小．电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成图3所示的电路．当滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时，下列说法正确的是()图3A．电压表和电流表读数都增大B．电压表和电流表读数都减小C．电压表读数增大，电流表A1读数减小，A2读数增大D．电压表读数减小，电流表A1读数增大，A2读数减小答案 C解析由题图可知滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时，滑动变阻器连入电路中的阻值增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I＝ER总＋r减小，故电流表A1读数减小；路端电压U＝E－Ir，因I减小，所以U增大，即电压表的读数增大；R2两端电压U2＝E－I(R1＋r)，因I减小，所以U2增大，由I2＝U2R2知，I2增大，即电流表A2的读数增大，故选项C正确，选项A、B、D错误．如图4所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，与分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则()图4A.的读数变大，的读数变小B.的读数变大，的读数变大C.的读数变小，的读数变小D.的读数变小，的读数变大答案 B解析将S断开，则电路的总电阻变大，总电流变小，由U＝E－Ir知，路端电压变大，故电压表的读数变大；总电流变小，则R1两端的电压IR1变小，故R3两端的电压变大，流过R3的电流变大，电流表的读数变大，选项B正确．针对训练1如图5所示电路中，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是()图5A．电压表示数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮B．电压表示数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变暗C．电压表示数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变亮D．电压表示数变小，通过灯L2的电流变大，灯L1变暗答案 D解析当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由I＝ER外＋r知总电流增大，通过L2的电流增大，L2变亮；由U并＝E－I(R L2＋r)知，滑动变阻器与L1并联部分电压减小，电压表示数变小，L1变暗，D正确．二、含电容器的电路1．在直流电路中，当电容器充、放电时，电路中有充、放电电流．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．2．电路稳定后，电容器处电路可看成是断路，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降低，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压．3．当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等．在如图6所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是()图6A．L变暗，Q增大B．L变暗，Q减小C．L变亮，Q增大D ．L 变亮，Q 减小 答案 B解析 当滑动变阻器的滑片向下移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，灯L 变暗，通过灯L 的电流减小，而干路电流增大，则通过R 1的电流增大，R 1两端的电压增大，则滑动变阻器两端的电压减小，电容器所带电荷量Q 减小．如图7所示，电源电动势E ＝10V ，内阻可忽略，R 1＝4Ω，R 2＝6Ω，C ＝30μF ，图7(1)S 闭合后，求稳定时通过R 1的电流；(2)S 原来闭合，然后断开，求断开后流过R 1的电荷量． 答案 (1)1A (2)1.2×10－4C解析 (1)S 闭合后，电路稳定时，R 1、R 2串联， 电流I ＝ER 1＋R 2＝1A.(2)S 闭合时，电容器两端电压U C ＝U 2＝IR 2＝6V ，储存的电荷量Q ＝CU C .S 断开至达到稳定后电路中电流为零，此时U C ′＝E ，储存的电荷量Q ′＝CU C ′.电容器上的电荷量增加了ΔQ ＝Q ′－Q ＝CU C ′－CU C ＝1.2×10－4C ．电容器上电荷量的增加是在S 断开以后才发生的，则只有通过R 1这条电路实现，所以流过R 1的电荷量就是电容器所带电荷量的增加量． 针对训练2 (多选)如图8所示，电源的电动势E ＝2V ，内阻r ＝2Ω，两个定值电阻均为8Ω，平行板电容器的电容C ＝3×10－6F ，则( )图8A ．开关断开时两极板间的电压为43VB ．开关断开时电容器所带电荷量为4×10－6C C ．开关接通时两极板间的电压为43VD ．开关接通时电容器所带电荷量为4×10－6C 答案 CD解析 电容器两极板间的电压等于R 2两端的电压，开关S 断开时，电路中的总电流为I ＝ER 2＋r ＝28＋2A ＝0.2A ，电容器的两极板间的电压为U ＝IR 2＝0.2×8V ＝1.6V ，此时电容器所带电荷量为Q ＝CU ＝3×10－6×1.6C ＝4.8×10－6C ；开关接通时两定值电阻并联，电容器两极板间的电压等于路端电压，电路中的总电流为I ′＝E R 外＋r ＝24＋2A ＝13A ，电容器的两极板间的电压为U ′＝I ′R外＝13×4V ＝43V ，此时电容器所带的电荷量为Q ′＝CU ′＝3×10－6×43C ＝4×10－6C ，故选C 、D.考点一 闭合电路的动态分析1.如图1所示，R 1阻值恒定，R 2为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低而增大)，L 为小灯泡，当R 2所在位置温度升高时( )图1A ．R 1两端的电压减小B ．小灯泡的亮度变暗C ．电流表的示数减小D ．通过R 2的电流减小 答案 B解析 当R 2所在位置温度升高时R 2阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，电流表的示数增大，R 1两端的电压U 1＝IR 1增大，故A 、C 错误；总电流增大，内电压增大，则路端电压U ＝E －Ir 减小，并联部分的电压减小，所以灯泡L 变暗，故B 正确；通过L 的电流减小，而总电流增大，则通过R 2的电流增大，故D 错误．2.在如图2所示的电路中，R 2、R 3均为定值电阻，R 1为滑动变阻器，为理想电流表．接通开关S ，在滑动触头由a 端滑向b 端的过程中，下列说法正确的是( )图2A．路端电压减小B．电流表的示数增大C．通过电源的电流减小D．电路的总电阻增大答案 A解析滑动触头由a端滑向b端的过程中，电路的总电阻减小，干路电流增大，电源内电压增大，路端电压减小，A正确，C、D错误；定值电阻R3两端电压降低，电流表示数减小，B错误．3.在如图3所示的电路中，电源内阻不可忽略，开关S闭合前灯泡L A、L B、L C均已发光．那么，当开关S闭合时，L A、L B、L C三个灯泡的亮度变化情况是()图3A．L A亮度不变，L B变亮，L C变暗B．L A变暗，L B变亮，L C变暗C．L A变亮，L B变暗，L C变亮D．L A变暗，L B变亮，L C亮度不变答案 B解析当开关S闭合时，L C、L D并联，并联电阻减小，外电路总电阻R减小，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流I增大，L A的电压U A＝E－Ir减小，电流I A减小，L A变暗；L B的电流I B＝I－I A增大，电压U B增大，L B变亮；L C的电压U C＝U A－U B，又因为U A减小，U B增大，则U C减小，L C变暗，故B正确．考点二含电容器的电路4.如图4所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合开关S，小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是()图4A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小答案 B解析当电路接通后，对小球受力分析：小球受重力、静电力和悬线的拉力F三个力的作用，其中重力为恒力．当电路稳定后，R1中没有电流，两端电势相等，因此电容器两极板间的电压等于R0两端电压．当R2不变，R1变化时，电容器两极板间的电压不变，板间电场强度不变，小球所受静电力不变，F不变，C、D错误；若保持R1不变，缓慢增大R2，R0两端电压减小，电容器两端电压减小，两极板间电场强度减弱，小球受到的静电力减小，F变小，A 错误，B正确．5.(多选)在如图5所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．开关闭合后，灯泡L能正常发光，当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是()图5A．灯泡L将变暗B．灯泡L将变亮C．电容器C的电荷量将减小D．电容器C的电荷量将增大答案AD解析当滑动变阻器的滑片向右移动时，电路中的总电阻增大，电路中电流减小，灯泡L变暗，故A正确，B错误；电容器两端的电压等于路端电压，电路中电流减小，内电压将减小，则路端电压增大，由Q＝CU知，电容器C的电荷量将增大，故C错误，D正确．6.如图6所示，E为电源，其内阻不可忽略，R T为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R 为定值电阻，C为平行板电容器，G为灵敏电流计．闭合开关S，当环境温度明显降低且稳定后，下列说法正确的是()图6A．R两端电压变大B．R T两端电压变大C．C所带电荷量减小D．温度降低的过程中，G中电流方向由a到b答案 B解析当环境温度明显降低且稳定后，热敏电阻的阻值R T增大，故电路总电阻变大，总电流变小，路端电压增大，则电容器C两端电压变大，由Q＝CU知，电容器所带电荷量增大，故G中电流方向由b到a；总电流变小，则R两端电压变小；又路端电压变大，故R T两端电压变大．故B正确，A、C、D错误．7.(多选)如图7所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当开关闭合后，两小灯泡均能发光．在将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是()图7A．小灯泡L1、L2均变暗B．小灯泡L1变亮，小灯泡L2变暗C．电流表A的读数变小，电压表V的读数变大D．电流表A的读数变化量与电压表V的读数变化量之比不变答案BCD解析将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，电流表读数变小，L2变暗，电源的内电压减小，根据闭合电路欧姆定律知路端电压增大，电压表V的读数变大，而灯L2两端电压减小，所以灯L1两端的电压增大，灯L1变亮，故B、C正确，A错误；电压表的读数变化量(外电压的变化量)与电流表的读数变化量的比值为电源的内阻，电源的内阻不变，故D正确．8.如图8所示的电路中，电源电动势E ＝8V ，内阻r ＝2Ω，电阻R 2＝6Ω，电容为1μF 的平行板电容器水平放置且下极板接地．当滑动变阻器R 1的滑片处于b 端时，有一带电油滴位于板间正中央P 点且恰好处于静止状态．下列说法正确的是( )图8A ．此时P 点电势为6VB ．电容器上极板所带电荷量为6×10－6CC ．若仅将电容器上极板缓慢上移少许，则P 点电势不变D ．若仅将滑片从b 端向a 端缓慢移动少许，则油滴将向下移动 答案 B解析 由闭合电路的欧姆定律可知：路端电压U ＝R 2R 2＋r E ＝6 V ，电容器两极板的电势差为6V ，又有下极板接地，故下极板电势为零，P 点电势为12U ＝3V ，故A 错误；电容器上极板所带电荷量Q ＝CU ＝1×10－6×6C ＝6×10－6C ，故B 正确；移动电容器上极板，电容器两端电势差不变，又有两极板间距离增大，故电场强度减小，又有P 点到下极板的距离不变，故电势差减小，P 点电势减小，故C 错误；滑片从b 端向a 端移动，则外电路电阻增大，所以路端电压增大，则两极板电势差增大，极板间场强增大，油滴受到的静电力增大，油滴受重力和静电力作用，又由开始时油滴静止可知，静电力方向向上，移动滑片后油滴所受合外力方向向上，故油滴向上运动，故D 错误．9.在如图9所示电路中，R 1、R 2为定值电阻，电源内阻为r ，闭合开关S ，电压表有示数，调节可变电阻R 的阻值，使电压表示数增加ΔU ，则在此过程中( )图9A ．可变电阻R 阻值增大，通过它的电流增大B ．电阻R 2两端的电压减小，变化量等于ΔUC ．通过电阻R 2的电流减小，变化量大于ΔUR 2D ．电源的路端电压增大，变化量小于ΔU 答案 D解析 由题图分析知，电压表的示数增大，R 和R 1并联的电阻增大，得知R 增大，总电阻增大，总电流减小，并联电阻两端电压增大，通过R 1的电流增大，所以通过可变电阻R 的电流减小，A 错误；总电流减小，电阻R 2两端的电压减小，路端电压增大，而电压表示数增加ΔU ，所以电阻R 2两端的电压减少量小于ΔU ，由欧姆定律可知，通过电阻R 2的电流减小，减少量小于ΔUR 2，B 、C 错误；由于电阻R 2两端的电压减小，所以路端电压的增加量小于ΔU ，D 正确．。
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6 电路中的能量转化 [学习目标] 1.理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．(重点)2.理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路．(难点)3.理解电功率和热功率．(重点)4.会从能量守恒角度理解焦耳定律．(难点)
一、电功和电功率 1．电功 (1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间三者的乘积． (2)公式：W＝IUt. (3)单位：国际单位是焦耳，符号是J. (4)意义：描述电能转化为其他形式能的多少． 2．电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功． (2)公式：P＝IU. (3)单位：瓦特，符号是W. (4)意义：描述电能转化为其他能的快慢或者是电流做功的快慢． 二、焦耳定律 1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比． 2．表达式：Q＝I2Rt. 3．热功率 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电功与电能的单位相同，电功就是电能． (×) (2)电功率越大，电功越大． (×)
(3)根据I＝UR可导出P＝U2R，该公式用于任何用电器．(×)
(4)电流通过电解槽时，电功大于电热． (√) 2．(多选)关于电功和焦耳热，下列说法正确的是( ) A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝I2Rt D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝UIt ACD [电功的计算式W＝UIt适用于任何形式的电路，焦耳热计算式Q＝I2Rt也是普遍适用的，但是只有在纯电阻电路中，电功W才等于焦耳热Q，A、C、D正确，B错误．] 3．把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是( )
甲 乙 A．P甲＝P乙 B．P甲＝3P乙
C．P乙＝3P甲 D．P乙>3P甲
B [设每个灯泡正常工作时的电流为I，则甲图中电路的总电流为3I，P甲
＝12 V×3I，乙图中电路的总电流为I，P乙＝12 V×I，故有P甲＝3P乙，B正确．] 串、并联电路中电功率的计算 1.串联电路功率关系 (1)各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比． (2)总功率P总＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn. 2．并联电路功率关系
(1)各支路电压相同，根据P＝U2R，各支路电阻上的电功率与电阻成反比．
(2)总功率R总＝UI＝U(I1＋I2＋…＋In)＝P1＋P2＋…＋Pn. 3．结论 无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和． 【例1】 有额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W 的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，两盏电灯均能正常发光，那么电路中消耗功率最小的电路是( )
A B C D 思路点拨：(1)电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和． (2)串联电路中，功率与电阻成正比；并联电路中，功率与电阻成反比． C [若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为110 V，对A电路，因为RA＜RB，所以UA＜UB，即UB＞110 V，B灯将被烧坏；对B电路，UB＞U并，
B灯将被烧坏；对C电路，RA可能等于B灯与变阻器并联后的电阻，所以UA
可能等于UB，等于110 V，两灯可能正常发光，且电路消耗总功率为200 W；对D电路，变阻器电阻可能等于两灯并联后总电阻，可能有UA＝UB＝U并＝110 V，两灯可能正常发光，且电路中消耗总功率为280 W．综上可知，C正确．] 功率求解的技巧 (1)在纯电阻电路中，比较用电器的电功率时，要根据已知条件灵活选用公
式，如用电器电流相同时，用P＝I2R比较，若电压相同时用P＝U2R比较，若电阻相同时，可根据I或U的关系比较． (2)求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要明确是正比还是反比关系． (3)当求解用电器的功率时，要明确求解的是什么功率．实际功率与额定功率不一定相等．
1.(多选)如图所示，L1、L2是两个不同的小灯泡，a、b间有恒定电压，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，发生的现象是( )
A．L1亮度不变，L2变暗 B．L1变暗，L2变亮 C．电路消耗的总功率减小 D．经过滑动变阻器的电流减小 BCD [当滑动变阻器的触头向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，R总变大，I总减小，由P1＝I2总R1知L1实际功率变小，即亮度变暗；U并＝U－I总
R1变大，由P2＝U2并
R2
知L2的实际功率变大，L2变亮，P总＝UI总变小，I变＝总－I2 ，
由于I2变大，所以I变变小．]
纯电阻电路和非纯电阻电路 1.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器 欧姆定律 服从欧姆定律 不服从欧姆定律
能量转化 电流做功全部转化为电热 电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能 元件举例 电阻、电炉、白炽灯等 电动机、电解槽等
2.电功与电热的区别与联系 (1)纯电阻电路
W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2Rt； P电＝P热＝UI＝I2R＝U2R. (2)非纯电阻电路 电功W＝UIt，电热 Q＝I2Rt，W＞Q；
电功率P电＝UI，热功率P热＝I2R，P电＞P热． 3．电动机的功率和效率 (1)电动机的总功率(输入功率)：P总＝UI.
(2)电动机发热的功率：P热＝I2r. (3)电动机的输出功率(机械功率)： P机＝P总－P热＝UI－I2r.
(4)电动机的效率：η＝P机
P总
×100%.
【例2】 在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和 1.0 V；重新调节R使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V．求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻． 思路点拨：(1)电动机停止转动，电路为纯电阻电路． (2)电动机正常运转，电路为非纯电阻电路． [解析] 当电流表和电压表的示数为0.5 A和1.0 V时，电动机停止工作，
电动机中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值r＝U1I1＝1.00.5 Ω＝2 Ω
当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A 和15.0 V， 则电动机的总功率P总＝U2I2＝15.0×2.0 W＝30.0 W 线圈电阻的热功率P热＝I22r＝2.02×2 W＝8.0 W 所以电动机的输出功率 P输出＝P总－P热＝30.0 W－8.0 W＝22.0 W.
[答案] 22.0 W 2 Ω
上例中，若电动机以v＝1 m/s匀速竖直向上提升重物，该重物的质量为多少？(g＝10 m/s2)
提示：P出＝mgv，则m＝P出gv＝2.2 kg.
电动机电路的分析与计算
2．规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω， (1)接上220 V的电压后，求排气扇转化为机械能的功率和发热的功率； (2)如果接上220 V的电压后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率． [解析] (1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为
I＝PU＝36220 A≈0.16 A， 发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40 W≈1 W. 转化为机械能的功率为 P机＝P电－P热＝36 W－1 W＝35 W.
(2)扇叶被卡住不能转动后， 电动机成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为
I′＝UR＝22040 A＝5.5 A， 电动机消耗的功率即发热功率为 P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5 W＝1 210 W.
[答案] (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W 课 堂 小 结 知 识 脉 络 1.对电功、电功率、电热及热功率的理解与计算． 2．串、并联电路的功率分析与计算． 3．对纯电阻电路与非纯电阻电路的比较.
1．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是( ) A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝U2Rt只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中，UI>I2R D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
A [电功率公式为P＝Wt，功率越大，表示电流做功越快．对于一段电路，