人教版(2019)高一物理必修三 第12章 章末复习课学案

[体系构建]

[核心速填] 1．基本概念 (1)电动势

①物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电能的本领。 W②定义式：E＝q。 (2)电功和电功率 ①电功：W＝qU＝UIt。 W

②电功率：P＝t＝UI。 (3)电热和热功率

①电热(焦耳定律)：Q＝I2Rt。 ②热功率：P＝I2R。 2．基本电路

(1)纯电阻电路：W＝Q＝UIt＝I2Rt。 (2)非纯电阻电路：W＞Q，即UIt＞I2Rt。 3．基本规律

U

(1)部分电路欧姆定律：I＝R。 (2)闭合电路欧姆定律：I＝

E

，U＝E－Ir。 R＋r

纯电阻电路和非纯电阻电路 1．对于纯电阻电路(如白炽灯、电炉丝等构成的电路)，电流做功将电能全U2

部转化为内能，W＝Q＝UIt＝Rt＝Pt。

2．对于非纯电阻电路(如含有电动机、电解槽等的电路)，电功大于电热。在这种情况下，不能用Q＝I2Rt计算。

【例1】 如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r＝1 Ω，电炉电阻R＝19 Ω，电解槽电阻r′＝0.5 Ω。当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为684 W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看作不变)。试求：

I2Rt

U2

或Rt来计算电功，电功用W＝UIt来计算，电热用

(1)电源的电动势；

(2)S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小；

(3)S1、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。 [解析] (1)设S1闭合、S2断开时电炉功率为P1， 电炉中电流I＝P1R＝

684

A＝6 A 19

电源电动势E＝I(R＋r)＝120 V。

(2)设S1、S2都闭合时电炉功率为P2，电炉中电流为 I′＝

P2R＝475

A＝5 A 19

电源路端电压为U＝I′R＝5×19 V＝95 V，

流经电源的电流为I1＝

E－U120－95

A＝25 A r＝1

流过电解槽的电流为IA＝I1－I′＝20 A。 (3)电解槽消耗的电功率 PA＝IAU＝20×95 W＝1 900 W 电解槽内热损耗功率

2P热＝I2Ar′＝20×0.5 W＝200 W

电解槽中电能转化成化学能的功率为 P化＝PA－P热＝1 700 W。

[答案] (1)120 V (2)20 A (3)1 700 W [一语通关] 1电炉为纯电阻用电器，其消耗的电能全部转化为电热。 2电解槽为非纯电阻用电器，其消耗的电能转化为电热和化学能两部分。

1.如图所示，电源电动势E＝12 V，内电阻r＝0.5 Ω。将一盏额定电压为8 V，额定功率为16 W的灯泡与一只线圈电阻为0.5 Ω的直流电动机并联后和电源相连，灯泡刚好正常发光，通电100 min，问：

(1)电源提供的能量是多少？

(2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少？ (3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少？ [解析] (1)灯泡两端电压等于电源两端电压， U＝E－Ir 得总电流I＝

E－U

r＝8 A

电源提供的能量

E电＝IEt＝8×12×100×60 J＝5.76×105 J。 P

(2)通过灯泡的电流I1＝U＝2 A，

电流对灯泡所做的功

W1＝Pt＝16×100×60 J＝9.6×104 J 通过电动机的电流I2＝I－I1＝6 A 电流对电动机所做的功

W2＝I2U2t＝6×8×100×60 J ＝2.88×105 J。 (3)灯丝产生的热量Q1＝W1＝9.6×104 J 电动机线圈产生的热量

25Q2＝I22rt＝6×0.5×100×60 J＝1.08×10 J。

[答案] (1)5.76×105 J (2)9.6×104 J 2.88×105 J (3)9.6×104 J 1.08×105 J

电源的有关功率和电源的效率 1．电源的有关功率和电源的效率 (1)电源的总功率：P总＝IE＝I(U内＋U外)。 (2)电源的输出功率：P出＝IU外。 (3)电源内部的发热功率：P′＝I2r。

P出U外R1

(4)电源的效率：η＝＝E，对于纯电阻电路，η＝＝r。 P总R＋r

1＋R2．输出功率和外电阻的关系 在纯电阻电路中，电源的输出功率为 P＝I2R＝

E2E2E2

R＝R＝。

R＋r2R－r2＋4RrR－r2

R＋4r

E2

(1)当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝。

4r(2)当R>r时，随着R增大，P减小。 (3)当R【例2】 电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为15 Ω，定值电阻R0＝3 Ω。

甲 乙

(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大？最大值为多少？ (2)当R为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？

思路点拨：(1)由题图乙可求出电源的电动势和内电阻，注意纵轴坐标原点不从0开始。

(2)R0为定值电阻，其电流越大，消耗功率越大。

(3)对电源来说，R＋R0为电源外电阻，当r＝R0＋R时，电源输出功率最大。 [解析] (1)由题图乙知电源的电动势和内阻为： E＝20 V，r＝

20－5

Ω＝7.5 Ω 2

由题图甲分析知道，当R＝0时，R0消耗的功率最大， E2202

最大值为P′max＝R0＋rR0＝3＋7.5×3 W≈10.9 W。



(2)当r＝R＋R0，即R＝4.5 Ω时，电源的输出功率最大，最大值为Pmax″E2022

＝R0＋R＋r (R0＋R)＝3＋4.5＋7.5×(3＋4.5)W≈13.3 W。 

[答案] (1)0 10.9 W (2)4.5 Ω 13.3 W

2．将一个电源与一电阻箱连接构成闭合回路，测得的电阻箱所消耗的功率P与电阻箱的读数R的关系如图所示，下列说法正确的是 ( )

A．电源最大输出功率可能大于45 W B．电源的内阻为5 Ω

C．电源的电动势为45 V

D．电阻箱消耗的功率为最大值时，电源的效率大于50%

B [由题图可知，电源的输出功率最大为45 W，故A错误；当内、外电阻相等时，电源的输出功率最大，由图可知，电源的内阻为5 Ω，故B正确；由E2RPmax＝可知，E＝30 V，故C错误；根据效率公式可得η＝×100%，功

4rR＋r率最大时内、外电阻相等，所以效率为50%，故D错误。]