高考物理一轮复习—电流 第二部分.doc

五、电功、电功率和焦耳定律 1．导体中形成电流时，电场力移动自由电荷做功，通常称电流做功，简称电功．电功等于这段电路两端的电压、电路中的电流强度和时间三者的乘积，电功是标量。 表达式：W=qU=IUt．电流通过用电器做多少功，电路就消耗多少电能．公式W=IUt是计算电功的一般表达式，与用电器性质无关． 2．电功率是表示电流做功快慢的物理量．它等于一段电路的两端电压和电流的乘积。 表达式P=W/t=UI是计算电功率的一般表示式，适用于任何用电器，与用电器的性质无关． 3．焦耳定律：电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比，即Q=I2Rt． 热功率： P=I2R只反映用电器“电阻”上消耗的热功率． 4．纯电阻用电器(符合欧姆定律)：电流通过用电器时的电功即为电热．例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等． 非纯电阻用电器(不符合欧姆定律)：电流通过用电器时的一般电功大于电热（电流做功消耗的电能，一要通过电阻发热，二要转化成其它形式的能）．例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等． 5．额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流． 6．闭合电路中的电功率 ⑴闭合电路的欧姆定律就是能的转化和守恒在闭合电路的反映，因为 EI= UI+I2r 或 EIt=UIt+ I2r t 式中PE=EI是电源的总功率（EIt是电源提供的电能），P出=UI是电源输出功率或转化为其他形式能量的功率（UIt是输出的电能），Pr=I 2r是消耗于电源内阻上的焦耳热功率。 ⑵电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻电路） ⑶电源的输出功率，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为。η= 50％，效率并不高． 由图像还可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻Rl和R2使得电源输出功率相等，且.由图像还可知：当Rr时，若R增加，则P出增大；当Rr时，若R增大，则P出减小．值得注意的是，上面的结论都是在电源的电动势E和内阻r不变的情况下适用． 例：（06江苏卷）电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，他们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同。图①为某种电热式电器的简化电路图，主要元件有电阻丝R1、R2 和自动开关S。（1）当自动开关S闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？ （2）用电器由照明电路供电（U＝220 V），设加热时用电器的电功率为 400W，保温时用电器的电功率为40W，则 R1和 R2 分别为多大？ （3）若将图①中的自动开关 S换成理想的晶体二极管D，如图②所示，其它条件不变，求该用电器工作1小时消耗的电能。 5．（1）S闭合，处于加热状态 ………………………………………………① S断开，处于保温状态 ………………………………………………② （2）由电功率公式得 ………………………………………………③ ………………………………………………④ 联立③④得R1=121Ω，R2=1089Ω (3)kW·h(或7.92×105J) 例：两只额定电压均为110V的灯泡A和B，额定功率分别为100W和40W，为了使它们接到220V电源上能正常发光，同时电路消耗的电功率最小，如图所示电路中最合理的是图( ). c 20．如图所示,电阻R1=8Ω，电动机绕组电阻R0=2Ω，当开关S断开时，电阻R1消耗的电功率是2.88 W；当开关S闭合时,电阻R1消耗的电功率是2 W。若电源的电动势为6V，求开关S闭合时,电动机输出的机械功率。 例：如图，电源电动势为30V，内电阻不计，一个“6V，12W”的电灯与一个绕线电阻为2Ω的电动机M串联接入电路.已知电路中电灯正常发光，则 电动机输出的机械功率为（ ） A.40W B.44W C.48W D.60W 例：（07重庆）汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A，电动机启动时电流表读数为58 A，若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 Ω，电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了B A．35.8 W B．43.2 W C．48.2 W D．76.8 W 未启动时：U内＝I1R=10*0.05=0.5VU灯＝U-U内=12.5-0.5=12VP灯＝U灯I1=12*10＝120WR灯＝U灯/I1=12/10＝1.2欧姆启动时：U内＝I2R=58*0.05=2.9VU灯＝U-U