12.1电路中的能量转化（练习）（解析版）

12.1电路中的能量转化（知识解读+练习）（解析版）

?知识点1电功和电功率

?知识点2焦耳定律

?知识点3电路中的能量转化

?作业巩固训练

知识点1电

知识点1

电功和电功率

1、电功

（1）电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功，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。

（3）电功的计算公式：W＝UIt。

单位：焦耳，符号为J。

常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1kW·h＝3.6×106J。

2、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）公式：P＝eq\f(W,t)＝UI。

（3）单位：瓦特，符号为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。

※特别提醒

（1）纯电阻电路的电功率计算表达式：由于W＝Q，I＝eq\f(U,R)，所以有P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)。

（2）非纯电阻的电功率计算表达式：P＝UI。

3、串并联电功率计算

电路连接方式

串联

并联

特点

各部分电路电流I相同

各支路电压U相同

功率分配

根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比，即eq\f(P1,R1)＝eq\f(P2,R2)＝…＝eq\f(Pn,Rn)＝I2

根据P＝eq\f(U2,R)，各支路电阻上的电功率与电阻成反比，即P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2。

总功率

P总＝UI＝（U1＋U2＋…＋Un）I＝P1＋P2＋…＋Pn。

P总＝UI＝U（I1＋I2＋…＋In）＝P1＋P2＋…＋Pn。

说明

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。

4、功率求解方法

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，若用电器电压相同时，用P＝eq\f(U2,R)比较，若用电器电阻相同时，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。

【典例1-1】VR（虚拟现实技术）是近年来火热的新兴技术，其应用场景之一是进行虚拟实验。如图所示是一款VR眼镜及其相关参数，关于该VR眼镜。说法正确的是（）

电池容量

4000mA·h

工作电压

DC10V

额定功率

20W

充电接头

tpyc-c

机身重量

400g

A．mA·h是能量单位

B．理论上该眼镜充满电后只能连续工作1小时

C．该眼镜的额定电流为2A

D．该眼镜充满电所储存的能量为

【答案】C

【详解】A．mA·h是电荷量单位，故A错误；

BC．该眼镜的额定电流为

理论上该眼镜充满电后能连续工作

故B错误，C正确；

D．该眼镜充满电所储存的能量为

故D错误。

故选C。

【典例1-2】（多选）某抽油烟机的主要部件是照明灯L和抽气扇M（电动机），抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个档位，内部电路如图所示。抽气扇额定电压为220V，额定功率为220W，线圈内阻为20Ω，则（????）

A．保持S1、S2闭合，断开S3，抽油烟机处于“弱吸”档

B．保持S1、S2闭合，断开S2，抽油烟机处于“弱吸”档

C．闭合S1、S2，抽气扇的输出功率为200W

D．闭合S1、S2，若电动机被卡住，则抽气扇消耗的功率小于220W

【答案】BC

【详解】A．保持S1、S2闭合，断开S3，定值电阻被短路，抽油烟机两端的电压为额定电压，抽油烟机处于“强吸”档，故A错误；

B．保持S1、S2闭合，断开S2，抽油烟机与定值电阻串联，抽油烟机两端的电压小于，抽油烟机处于“弱吸”档，故B正确；

C．闭合S1、S2，通过抽气扇的电流为

抽气扇的输出功率为

故C正确；

D．闭合S1、S2，若电动机被卡住，则抽气扇消耗的功率

故D错误。

故选BC。

【典例1-3】如图所示，电源电动势E=3V，内阻r=lΩ，小灯泡由于铭牌磨损，只能看到额定电压为2V。先将开关S接1，当滑动变阻器调到4Ω时，小灯泡L恰能以额定功率发光；再将开关S接2，小灯泡L和电动机M均以额定功率正常工作，已知电动机的内阻为求：

（1）小灯泡L的额定功率；

（2）电动机以额定功率工作时的输出功率；

【答案】（1）；（2）0.12W

【详解】（1）开关S接1时，根据闭合电路欧姆定律有

解得

小灯泡的功率为

解得

（2）开关S接2时，根据闭合电路欧姆定律有

解得

电动机的输入功率为

发热功率为

所以机械功率为

【变式1-1】某手机电池板上标有“3.8V，3900mAh（14.8Wh）”字样，则（）

A．该手机的额定功率为14

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