2018年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題7.2 串并聯(lián)電路 焦耳定律教學(xué)案

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1、專題7.2 串并聯(lián)電路 焦耳定律1.熟練掌握串、并聯(lián)電路的特點，并能分析、計算2.會計算電功、電功率、電熱與熱功率 一、電功、電功率、電熱與熱功率1電功(1)定義：導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的電場力做的功(2)公式：WqUIUt(適用于任何電路)(3)電流做功的實質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程2電功率(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的快慢(2)公式：PIU(適用于任何電路)3焦耳定律(1)電熱：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比(2)公式：QI2Rt.4電功率PIU和熱功率PI2R的應(yīng)用(1)不論是純電阻還是非純電阻，電流的電功率均為P電U

2、I，熱功率均為P熱I2R.(2)對于純電阻而言：P電P熱IUI2R.(3)對于非純電阻而言：P電IUP熱P其他I2RP其他P其他二、電路中的功率及效率問題1電源的總功率(1)任意電路：P總IEIU外IU內(nèi)P出P內(nèi)(2)純電阻電路：P總I2(Rr).2電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)I2rIU內(nèi)P總P出3電源的輸出功率(1)任意電路：P出IUIEI2rP總P內(nèi)(2)純電阻電路：P出I2R.(3)純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系當(dāng)Rr時，電源的輸出功率最大為Pm.當(dāng)Rr時，隨著R的增大輸出功率越來越小當(dāng)Rr時，隨著R的增大輸出功率越來越大當(dāng)P出Q.電功只能用公式WUIt來計算，焦耳熱只能用公式QI2Rt

3、來計算對于非純電阻電路，歐姆定律不再適用高頻考點二電路中的功率及效率問題例2、如圖6所示，已知電源電動勢E5V，內(nèi)阻r2，定值電阻R10.5，滑動變阻器R2的阻值范圍為010.求：圖6(1)當(dāng)滑動變阻器R2的阻值為多大時，電阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)當(dāng)滑動變阻器的阻值為多大時，滑動變阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)當(dāng)滑動變阻器的阻值為多大時，電源的輸出功率最大？最大功率是多少？答案(1)02W(2)2.52.5W(3)1.5 3125W【變式探究】直流電路如圖7所示，在滑動變阻器的滑片P向右移動時，電源的()圖7A總功率一定減小B效率一定增大C內(nèi)部損耗功率一定減小D

4、輸出功率一定先增大后減小答案ABC解析當(dāng)滑動變阻器的滑片P向右移動時，接入電路的電阻變大，整個回路的電流變小，電源內(nèi)部損耗的功率P內(nèi)I2r一定減小，C正確；總功率PEI一定減小，A正確；而內(nèi)電壓降低，外電壓升高，電源的效率增大，B正確；當(dāng)內(nèi)電阻等于外電阻時，輸出功率最大，此題中無法知道內(nèi)、外電阻的大小關(guān)系，因此D錯誤高頻考點三電路故障問題例3、如圖8是某同學(xué)連接的實驗實物圖，開關(guān)閉合后A、B燈都不亮，他采用以下方法進行故障檢查圖8選用量程為10V的已校準(zhǔn)的電壓表進行檢查，測試結(jié)果如表1所示根據(jù)測試結(jié)果，可判定故障是_A燈A短路B燈B短路Ccd段斷路Ddf段斷路表1測試點電壓示數(shù)a、b有示數(shù)b、

5、c有示數(shù)c、d無示數(shù)d、f有示數(shù)答案D【變式探究】如圖9所示的電路中，電源的電動勢為6V，當(dāng)開關(guān)S接通后，燈泡L1、L2都不亮，用電壓表測得各部分的電壓是Uab6V，Uad0V，Ucd6V，由此可判定()圖9AL1和L2的燈絲都燒斷了BL1的燈絲燒斷了CL2的燈絲燒斷了D變阻器R斷路答案C解析由Uab6V可知，電源完好，燈泡都不亮，說明電路中出現(xiàn)斷路故障，且在a、b之間由Ucd6V可知，燈泡L1與滑動變阻器R是接通的，斷路故障出現(xiàn)在c、d之間，故燈L2斷路，所以選項C正確【舉一反三】在如圖10所示的電路中，由于某一電阻發(fā)生短路或斷路，A燈變暗，B燈變亮，則故障可能是()圖10AR1短路BR2斷

6、路CR3斷路DR4短路答案BC高頻考點四電源和電阻UI圖象的比較圖象上的特征物理意義電源UI圖象電阻UI圖象圖形圖象表述的物理量變化關(guān)系電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系電阻兩端電壓隨電阻中的電流的變化關(guān)系圖線與坐標(biāo)軸交點與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示短路電流過坐標(biāo)軸原點，表示沒有電壓時電流為零圖線上每一點坐標(biāo)的乘積UI表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率圖線上每一點對應(yīng)的U、I比值表示外電阻的大小，不同點對應(yīng)的外電阻大小不同每一點對應(yīng)的比值均等大，表示此電阻的大小不變圖線斜率的絕對值大小內(nèi)電阻r電阻大小例4、在如圖11所示的UI圖象中，直線為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直

7、線為某一電阻R的UI圖線用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路，由圖象可知()圖11A電源的電動勢為3V，內(nèi)阻為0.5B電阻R的阻值為1C電源的輸出功率為4WD電源的效率為50%答案ABC【變式探究】如圖12所示，直線A為某電源的UI圖線，曲線B為某小燈泡的UI圖線，用該電源和小燈泡組成閉合電路時，電源的輸出功率和電源的總功率分別是()圖12A4W,8WB2W,4WC2W,3WD4W,6W答案D解析用該電源和小燈泡組成閉合電路時，電源的輸出功率P出UI22W4W，電源的總功率P總EI32W6W，選項D正確【舉一反三】如圖13所示，圖中直線表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，圖中曲線表示該電源的

8、輸出功率與電流的關(guān)系圖象，則下列說法正確的是()圖13A電源的電動勢為50VB電源的內(nèi)阻為C電流為2.5A時，外電路的電阻為15D輸出功率為120W時，輸出電壓是30V答案ACD1(2015浙江高考)下列說法正確的是()A電流通過導(dǎo)體的熱功率與電流大小成正比B力對物體所做的功與力的作用時間成正比C電容器所帶電荷量與兩極間的電勢差成正比D彈性限度內(nèi)，彈簧的勁度系數(shù)與彈簧伸長量成正比解析：電流通過導(dǎo)體的熱功率為PI2R，與電流的平方成正比，A項錯誤；力作用在物體上，如果物體沒有在力的方向上發(fā)生位移，作用時間再長，做功也為零，B項錯誤；由C可知，電容器的電容由電容器本身的性質(zhì)決定，因此電容器的帶電量

9、與兩極間的電勢差成正比，C項正確；彈簧的勁度系數(shù)與彈簧的伸長量無關(guān)，D項錯誤。答案：C1(2014天津2)如圖17所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置，閉合電鍵S，電路達到穩(wěn)定時，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動如果僅改變下列某一個條件，油滴仍能靜止不動的是()圖17A增大R1的阻值B增大R2的阻值C增大兩板間的距離D斷開電鍵S答案B2(2014上海18)如圖18所示，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r.將滑動變阻器滑片向下滑動，理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為U1、U2、U3，理想電流表A示數(shù)變化量的絕對值為I，則()圖18A

10、A的示數(shù)增大BV2的示數(shù)增大CU3與I的比值大于rDU1大于U2答案ACD1如圖7所示，電源內(nèi)阻不可忽略，電路中接有一小燈泡和一電動機小燈泡L上標(biāo)有“6 V12 W”字樣，電動機的線圈電阻RM0.5 .若燈泡正常發(fā)光時，電源的輸出電壓為12 V，此時()圖7A整個電路消耗的電功率為24 WB電動機的熱功率為12 WC電動機的輸出功率為12 WD電動機的輸入功率為12 W答案D解析燈泡正常發(fā)光，則電路電流IIL2 A已知電路電流，由于不知電源電動勢，無法求出整個電路消耗的電功率，故A錯誤；電動機的熱功率PQI2RM220.5 W2 W，故B錯誤；燈泡正常發(fā)光時，電動機電壓UMUUL12 V6 V

11、6 V，電動機的輸入功率PUMI62 W12 W，電動機的輸出功率P出PPQ12 W2 W10 W，故C錯誤，D正確2汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗，如圖4所示，在打開車燈的情況下，電動機未啟動時電流表讀數(shù)為10 A，電動機啟動時電流表讀數(shù)為58 A若電源電動勢為12.5 V，內(nèi)阻為0.05 ，電流表內(nèi)阻不計，則因電動機啟動，車燈的電功率降低了()圖4A35.8 W B43.2 W C48.2 W D76.8 W答案B3如圖9所示是某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的電路圖，它主要由電動機M和電熱絲R構(gòu)成當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2后，電動機驅(qū)動風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，將空氣從進風(fēng)口吸入，經(jīng)電熱絲加熱，形成熱風(fēng)后從出風(fēng)口吹出已知電

12、吹風(fēng)的額定電壓為220 V，吹冷風(fēng)時的功率為120 W，吹熱風(fēng)時的功率為1 000 W關(guān)于該電吹風(fēng)，下列說法正確的是()圖9A電熱絲的電阻為55 B電動機的電阻為 C當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電熱絲每秒鐘消耗的電能為1 000 JD當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機每秒鐘消耗的電能為1 120 J答案A解析電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時電熱絲消耗的功率為P1 000 W120 W880 W，對電熱絲，由P可得電熱絲的電阻為R 55 ，選項A正確；由于不知道電動機線圈的發(fā)熱功率，所以電動機線圈的電阻無法計算，選項B錯誤；當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電熱絲每秒消耗的電能為880 J，選項C錯誤；當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機每秒鐘消耗的電能為12

13、0 J，選項D錯誤4一只電飯煲和一臺洗衣機并聯(lián)接在輸出電壓為220 V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計)，均正常工作用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0 A，通過洗衣機電動機的電流是0.50 A，則下列說法中正確的是()A電飯煲的電阻為44 ，洗衣機電動機線圈的電阻為440 B電飯煲消耗的電功率為1 555 W，洗衣機電動機消耗的電功率為155.5 WC1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6104 J，洗衣機電動機消耗的電能為6.6103 JD電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍答案C其熱功率P熱P2，所以電飯煲發(fā)熱功率不是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍5.(多選)如圖4所示，用輸出電

14、壓為1.4 V、輸出電流為100 mA的充電器對內(nèi)阻為2 的鎳氫電池充電下列說法正確的是()圖4A電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為0.12 WB充電器輸出的電功率為0.14 WC充電時，電池消耗的熱功率為0.02 WD充電器把0.14 W的功率儲存在電池內(nèi)答案ABC解析充電器對電池的充電功率為P總UI0.14 W，電池充電時的熱功率為P熱I2r0.02 W，所以轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為P化P總P熱0.12 W，因此充電器充電功率為0.12 W，故A、B、C正確，D錯誤6如圖5所示為一玩具起重機的電路示意圖電源電動勢為6 V，內(nèi)阻為0.5 ，電阻R2.5 ，當(dāng)電動機以0.5 m/s的速度勻速提升一質(zhì)量為32

15、0 g的物體時(不計一切摩擦阻力，g10 m/s2)，標(biāo)有“3 V0.6 W”的燈泡恰好正常發(fā)光，則電動機的內(nèi)阻為()圖5A1.25 B3.75 C5.625 D1 答案A7如圖10所示，A為電解槽，為電動機，N為電爐子，恒定電壓U12 V，電解槽內(nèi)阻RA2 ，當(dāng)S1閉合，S2、S3斷開時，示數(shù)為6 A；當(dāng)S2閉合，S1、S3斷開時，示數(shù)為5 A，且電動機輸出功率為35 W；當(dāng)S3閉合，S1、S2斷開時，示數(shù)為4 A求：圖10(1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率；(2)電動機的內(nèi)阻；(3)在電解槽工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為多少答案(1)2 72 W(2)1 (3)16 W解析(1)電爐子為純電阻

16、元件，由歐姆定律得：R 2 其發(fā)熱功率為：PUI1126 W72 W.(2)電動機為非純電阻元件，由能量守恒定律得：UI2IRMP輸出所以：RM 1 .(3)電解槽為非純電阻元件，由能量守恒定律得：P化UI3IRA所以P化(124422) W16 W.8如圖12所示的電路中，電源的電動勢E6V，內(nèi)阻r1，電阻R13，R26，電容器的電容C3.6F，二極管D具有單向?qū)щ娦裕_始時，開關(guān)S1閉合，S2斷開圖12(1)合上S2，待電路穩(wěn)定以后，求電容器上電荷量變化了多少？(2)合上S2，待電路穩(wěn)定以后再斷開S1，求斷開S1后流過R1的電荷量是多少？答案(1)減少了1.8106C(2)9.6106C9如圖8所示，A為電解槽，M為電動機，N為電爐子，恒定電壓U12V，電解槽內(nèi)阻rA2，當(dāng)S1閉合，S2、S3斷開時，示數(shù)為6A；當(dāng)S2閉合，S1、S3斷開時，示數(shù)為5A，且電動機輸出功率為35W；當(dāng)S3閉合，S1、S2斷開時，示數(shù)為4A求：圖8(1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率；(2)電動機的內(nèi)阻；(3)在電解槽工作時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為多少答案(1)272W(2)1(3)16W- 16 -