人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律综合与测试导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律综合与测试导学案，共11页。学案主要包含了闭合电路中的功率问题，含容电路的分析与计算等内容，欢迎下载使用。
1.两种电路的比较
2.电功与电热
[例1] 如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，“8 V 16 W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M绕线的电阻R0＝
1 Ω，求：
(1)路端电压；
(2)电源的总功率；
(3)电动机的输出功率。
解析 (1)灯泡正常发光，所以路端电压为8 V。
(2)设干路总电流为I，则U＝E－Ir，
得I＝4 A，故P总＝EI＝40 W。
(3)又IL＝eq \f(P,U)＝eq \f(16,8) A＝2 A
故IM＝I－IL＝2 A
PM总＝UIM＝8×2 W＝16 W
PM出＝PM总－Ieq \\al(2,M)R0＝16 W－22×1 W＝12 W。
答案 (1)8 V (2)40 W (3)12 W
方法凝炼
(1)在任何电路中，P电＝UI、P热＝I2R、W＝UIt、Q＝I2Rt都适用。
(2)处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”找等量关系求解。
(3)在非纯电阻电路中，eq \f(U2,R)t既不表示电功也不表示电热，是没有意义的。
[针对训练1] 如图所示电路中，电源的电动势E＝110 V，电阻R1＝21 Ω，电动机的内阻R0＝0.5 Ω，开关S1始终闭合，当开关S2断开时，电阻R1消耗的电功率P1＝525 W；当开关S2闭合时，电阻R1消耗的电功率P2＝336 W，求：
(1)电源的内阻r；
(2)当开关S2闭合时，电动机输出的机械功率P出。
解析 (1)当开关S2断开时，电动机被断路，此时电路中通过的电流为I＝eq \f(E,R1＋r)
电阻R1消耗的功率P1＝I2R1，解得r＝1 Ω。
(2)当开关S2闭合时，设R1两端的电压为U，
有U＝eq \r(P2R1)
设此时电源中通过的电流为I′，由闭合电路的欧姆定律有E＝I′r＋U
流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2，有I1＝eq \f(U,R1)，又I1＋I2＝I′
电动机的输出功率为P出＝UI2－Ieq \\al(2,2)R0，
解得P出＝1 606 W。
答案 (1)1 Ω (2)1 606 W
二、闭合电路中的功率问题
1.电源的总功率
(1)物理意义：电源将其他形式的能转化为电能的功率。
(2)表达式：P总＝EI。
2.电源内部消耗的功率
(1)物理意义：电源内阻的发热功率。
(2)表达式：P内＝I2r。
3.电源的输出功率
(1)物理意义：电源对外供电功率。
(2)表达式：P出＝UI。
(3)当外电路为纯电阻电路时
①电源的输出功率
P出＝I2R＝eq \f(E2,（R＋r）2)R＝eq \f(E2R,（R－r）2＋4Rr)＝eq \f(E2,\f(（R－r）2,R)＋4r)。
由此可知，当R＝r时，电源有最大输出功率P出max＝eq \f(E2,4r)。
②P出与外电阻R的函数关系图像
③几个结论
a.当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝eq \f(E2,4r)。
b.当Rr时，随R的增大，输出功率越来越小。
d.当P出IR或I