第二章--學案6焦耳定律(共12頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上學案6焦耳定律學習目標定位 1.知道并理解電功、電功率的概念，并能利用公式進行有關(guān)計算.2.弄清電功與電熱、電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系.3.知道純電阻電路和非純電阻電路的特點和區(qū)別一、電功和電功率1電功(1)公式推導：如圖1所示，如果電路左、右兩端的電勢差是U，在電荷q從左端移到右端的過程中靜電力做的功是WqU，把qIt代入得WIUt.圖1這表示，電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I、通過時間t三者的乘積(2)單位：焦耳，符號為J.2電功率(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率(2)公式推導：用P表示電功率，則有P，進而得到PIU.(

2、3)單位：瓦特，符號為W.二、焦耳定律1推導：由歐姆定律UIR代入QIUt后可得熱量Q的表達式QI2Rt.2內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比3熱功率(1)單位時間內(nèi)的發(fā)熱量稱為熱功率(2)表達式：PI2R.一、電功和電功率問題設(shè)計1在日常生活中，經(jīng)常會用到家用小電器，例如電吹風、電熨斗等，它們都會分為幾擋，像電吹風可以吹暖風和熱風它們都是通過電流做功把電能轉(zhuǎn)化為熱能的電流做功的實質(zhì)是什么？答案導體中的恒定電場通過靜電力對自由電荷做功，通過電流做功把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能2電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”是否相同，兩者間有何關(guān)系？答案不相同電流

3、做功快，但做功不一定多；電流做功慢，但做功不一定少電流做功的快慢用電功率表示，電流做功的多少用電功表示電流做功的多少與做功的時間和做功的快慢有關(guān)要點提煉1電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即電功等于電路中電能的減少量2電功的實質(zhì)：電流通過一段電路所做的功，實質(zhì)是電場力在這段電路中所做的功3電功常用的單位還有：千瓦時(kW·h)，也稱“度”，1 kW·h3.6×106 J.4電功率PIU，表示電流做功的快慢二、焦耳定律和純電阻電路、非純電阻電路問題設(shè)計1某一電路中只含有某一電阻元件，即白熾燈、電動機、電爐、電容器、電熨斗、電飯鍋、電解槽其中的一種，分析

4、哪些屬于純電阻電路，哪些屬于非純電阻電路答案純電阻電路有：白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋；非純電阻電路有：電動機、電解槽、電容器2試根據(jù)電功和電熱的關(guān)系區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路答案在純電阻電路中，電流做的功全部轉(zhuǎn)化為電熱，即WQ.在非純電阻電路中，電流做的功除一部分轉(zhuǎn)化為電熱之外，大部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即WQE其他，此時W>Q.要點提煉1純電阻電路：電流通過純電阻電路做功時，電能全部轉(zhuǎn)化為導體的內(nèi)能2非純電阻電路：含有電動機或電解槽的電路稱為非純電阻電路在非純電阻電路中，電流做的功將電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機械能或化學能3電功和電熱的計算公式比較純電阻電路非純電阻電路電功WU

5、ItI2RttWUIt電熱QUItI2RttQI2Rt電功率PUII2RPUI熱功率P熱UII2RP熱I2R4純電阻電路中：WQ；PP熱；非純電阻電路中：WQE其他Q；PP熱P其他P熱延伸思考用電爐燒水時，爐盤內(nèi)的電爐絲被燒得通紅，產(chǎn)生大量的熱，而連接電爐的導線卻不怎么熱，這是什么原因？答案通電導線跟電爐絲是串聯(lián)在一起的，通過它們的電流相等，而電爐絲的電阻比連接電爐絲的部分導線電阻大得多由焦耳定律QI2Rt知在相等的時間內(nèi)導線產(chǎn)生的熱量比電爐絲產(chǎn)生的熱量要少得多一、電功、電熱電功率、熱功率公式的比較例1下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是()A電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦

6、耳熱一定越多BWUIt適用于任何電路，而WI2Rtt只適用于純電阻電路C在非純電阻電路中，UI>I2RD焦耳熱QI2Rt適用于任何電路解析電功率公式P，表示電功率越大，電流做功越快對于一段電路，有PIU，I，焦耳熱Q()2Rt，可見Q與P、U、t、R都有關(guān)，所以P越大，Q不一定越大，A錯WUIt是電功的定義式，適用于任何電路，而I只適用于純電阻電路，B對在非純電阻電路中，電流做的功焦耳熱其他形式的能，所以W>Q，即UI>I2R，C對QI2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路，D對答案BCD二、純電阻電路中的功率分配及計算例2額定電壓都是110 V，額定功率PA100 W，PB

7、40 W的燈泡兩盞，若接在電壓為220 V的電路上，使兩盞燈炮均能正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是()解析判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否是額定電壓，或電流是否是額定電流，對燈泡有PUI，可知RARB.對于A電路，由于RARB，所以UBUA，且，有UB110 V，B燈被燒毀，UA110 V，A燈不能正常發(fā)光對于B電路，由于RBRA，A燈又并聯(lián)滑動變阻器，并聯(lián)電阻小于RB，所以UBU并，B燈燒毀對于C電路，B燈與滑動變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光對于D電路，若滑動變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光比較C、D

8、兩個電路，由于C電路中滑動變阻器功率為(IAIB)×110 V，而D電路中滑動變阻器功率為(IAIB)×110 V，所以C電路消耗電功率最小答案C三、非純電阻電路的特點及計算例3如圖2所示的電路中，電源電壓為60 V，內(nèi)阻不計，電阻R2 ，電動機的內(nèi)阻R01.6 ，電壓表的示數(shù)為50 V，電動機正常工作，求電動機的輸出功率圖2解析電動機正常工作時，電動機兩端的電壓U050 V，此時通過電路中的電流：I5 A，電動機的輸出功率P出U0II2R0210 W.答案210 W規(guī)律總結(jié)電動機的功率電動機的總功率(輸入功率)：P入UI.電動機的熱功率P熱I2r.電動機的輸出功率(機械功

9、率)：P出UII2r.電動機的效率：1.針對訓練一臺電動機內(nèi)阻為1 ，接到120 V的電源上當電動機工作時，電流為10 A問：(1)電動機輸入功率是多少？(2)電動機發(fā)熱功率是多少？(3)輸出的機械功率是多少？答案(1)1 200 W(2)100 W(3)1 100 W解析(1)電動機的輸入功率P電UI120×10 W1 200 W.(2)電動機的發(fā)熱功率P熱I2r102×1 W100 W.(3)輸出的機械功率P機P電P熱1 200 W100 W1 100 W.1(功率PUI，PI2R，P的區(qū)別)關(guān)于三個公式PUI，PI2R，P的適用范圍，以下說法正確的是()A第一個公式普

10、遍適用于求電功率，后兩式普遍適用于求熱功率B在純電阻電路中，三個公式既可適用于求電功率，又可適用于求熱功率C在非純電阻電路中，第一個公式可適用于求電功率，第二個公式可用于求熱功率，第三個公式?jīng)]有意義D由UIR可知，三個公式?jīng)]有任何區(qū)別，它們表達相同的意義，所求P既是電功率，也是熱功率解析首先要明確，歐姆定律UIR只適用于純電阻電路，因此三個公式在純電阻電路中沒有區(qū)別，但在非純電阻電路中它們互不相同其次，PUI表示電功率，而PI2R表示熱功率因此，在純電阻電路中，UII2R，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；而在非純電阻電路中，UI>I2R，即消耗的電能只有部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能答案BC2(非純電阻電路)

11、一臺電動機的線圈電阻與一只電爐的電阻相同，都通過相同的電流，在相同時間內(nèi)()A電爐放熱與電動機放熱相等B電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓C電爐兩端電壓等于電動機兩端電壓D電動機消耗的功率大于電爐的功率答案ABD解析電爐屬于純電阻元件，電動機屬于非純電阻元件，對于電爐有：UIR，放熱QI2Rt，消耗功率PI2R.對于電動機有：U>IR，放熱QI2Rt，消耗功率PUI>I2R.3. (非純電阻電路的特點)如圖3所示，直流電動機線圈的電阻為R，當該電動機正常工作時，電動機兩端電壓為U，通過電動機的電流為I，則()圖3A電動機內(nèi)部的發(fā)熱功率為I2RB電動機的機械功率為IUC電動機的總功率為I

12、UD電動機機械功率為IUI2R答案ACD4(純電阻電路功率的計算)有規(guī)格為“220 V 1000 W”的電爐，問它在正常工作時的電阻；如果電壓只有200 V，求它實際消耗的功率答案48.4 826.4 W解析由于電爐是純電阻電路，故P，則R 48.4 當電壓為200 V時，則實際消耗的功率P W826.4 W題組一電功率的理解及有關(guān)計算1下列關(guān)于電功率的說法中，正確的是()A用電器的額定功率與用電器的實際電壓和實際電流有關(guān)B用電器的實際功率取決于用電器的額定功率C白熾燈正常工作時，實際功率等于額定功率D電功率越小，則電流做功越少答案C解析用電器的額定功率是它正常工作時的功率，其值是由用電器本身

13、的結(jié)構(gòu)決定的，與實際電流和實際電壓無關(guān)，故A錯，C對；用電器實際功率的大小是由加在它兩端的電壓和通過它的電流決定的，B錯；電流做功的多少不僅與功率的大小有關(guān)，還與通電時間有關(guān)，D錯2一白熾燈泡的額定功率與額定電壓分別為36 W與36 V若把此燈泡接到輸出電壓為18 V的電源兩端，則燈泡消耗的電功率()A等于36 W B小于36 W，大于9 WC等于9 W D小于9 W答案B解析白熾燈在正常工作時的電阻為R，由P變形得R36 ，當接入18 V電壓時，假設(shè)燈泡的電阻也為36 ，則它消耗的功率為PW9 W，但是當燈泡兩端接入18 V電壓時，它的發(fā)熱功率小，燈絲的溫度較正常工作時的溫度低，其電阻率小，

14、所以其電阻要小于36 ，其實際功率要大于9 W，故選項B正確3.如圖1所示的電路中，L1、L2是兩個不同的小燈泡，a、b間有恒定的電壓，它們都正常發(fā)光，當滑動變阻器的滑片向右滑動時，發(fā)生的現(xiàn)象是()圖1AL1亮度不變，L2變暗BL1變暗，L2變亮C電路消耗的總功率變小D流過滑動變阻器的電流變小答案BCD解析滑動變阻器的滑片向右滑動時阻值增大，并聯(lián)部分的電阻變大，分得電壓變大，所以L2兩端電壓增大，變亮L1分得電壓變小，L1變暗，A錯，B對因為滑動變阻器電阻變大，總電阻變大，由P可知，U一定，P減小，即電路總功率減小，C對又因為總電阻增大，總電流減小，而L2電壓變大，電流變大，所以流過變阻器的電

15、流減小，D正確4三只電阻R1、R2和R3按如圖2所示連接，在電路的A、B端加上恒定電壓后，電阻R1消耗的功率最大，則三只電阻的阻值大小關(guān)系為()圖2AR1>R2>R3 BR2>R1>R3CR3>R2>R1 DR1>R3>R2答案B解析電阻R1、R2并聯(lián)，電阻兩端的電壓相等，因為電阻R1消耗的功率最大，由功率公式P，可判斷R2>R1，由串、并聯(lián)電路的特點可知，通過電阻R1的電流小于通過電阻R3的電流，根據(jù)功率公式PI2R，可判斷R1>R3，故選B.題組二焦耳定律的理解及應(yīng)用5通過電阻R的電流為I時，在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，若電阻為2R

16、，電流強度為，則在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為()A4Q B2Q C. D.答案D解析根據(jù)QI2Rt得，當電阻為2R，電流強度為時，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q()2×2R×tI2Rt，D正確6把兩根電阻相同的電熱絲先串聯(lián)后并聯(lián)分別接在同一電源上，若要產(chǎn)生相等的熱量，則兩種方法所需的時間之比t串t并為()A11 B21 C41 D14答案C解析設(shè)每根電熱絲電阻為R，則R串2R，R并.由QWt得t串t并41.題組三非純電阻電路的特點7.如圖3所示，有一內(nèi)電阻為4.4 的電解槽和一盞標有“110 V60 W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220 V的直流電路兩端，燈泡正常發(fā)光，則()圖3A電解槽消耗

17、的電功率為120 WB電解槽的發(fā)熱功率為60 WC電解槽消耗的電功率為60 WD電路消耗的總功率為60 W答案C解析燈泡能正常發(fā)光，說明電解槽和燈泡均分得110 V電壓，且干路電流II燈 A，則電解槽消耗的電功率PP燈60 W，A錯，C對；電解槽的發(fā)熱功率P熱I2R內(nèi)1.3 W，B錯誤；整個電路消耗的總功率P總220× W120 W，D錯8額定電壓、額定功率均相同的電風扇、電烙鐵和日光燈，各自在額定電壓下正常工作了相同的時間比較它們產(chǎn)生的熱量，結(jié)果是()A電風扇最多 B電烙鐵最多C日光燈最多 D一樣多答案B解析在三種用電器中，只有電烙鐵是純電阻用電器將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B選項正確

18、9.如圖4所示，電阻R120 ，電動機的繞組的電阻R210 .當電鍵斷開時，電流表的示數(shù)是0.5 A，當電鍵合上后，電動機轉(zhuǎn)動起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率應(yīng)是()圖4AI1.5 A BI1.5 ACP15 W DP15 W答案BD解析電路兩端的電壓為：UI1R10.5 A×20 10 V電動機是非純電阻用電器，UI2IR2，所以I21 A電流表的示數(shù)II1I21.5 A，A錯誤，B正確電路總功率為PU(I1I2)15 W，C錯誤，D正確題組四綜合應(yīng)用10如圖5所示為甲、乙兩燈泡的IU圖象，根據(jù)圖象，計算甲、乙兩燈泡并聯(lián)在電壓為220 V的電路中時，實際發(fā)

19、光的功率約為()圖5A15 W、30 W B30 W、40 WC40 W、60 W D60 W、100 W答案C解析從圖象的橫坐標(U)為220 V的刻度可找出對應(yīng)的縱坐標(I)的值分別為I甲0.19 A，I乙0.29 A，則P甲U·I甲40 W，P乙U·I乙60 W，即C項正確11.如圖6所示的電路中，電爐電阻R10 ，電動機線圈的電阻r1 ，電路兩端電壓U100 V，電流表的示數(shù)為30 A，問通過電動機的電流強度為多少？通電一分鐘，電動機做的有用功為多少？圖6答案20 A9.6×104 J解析題圖中的兩個支路分別為純電阻電路(電爐)和非純電阻電路(電動機)在純

20、電阻電路中可運用歐姆定律I直接求出電流強度，而非純電阻電路中的電流強度只能運用干路和支路中電流強度的關(guān)系求出在非純電阻電路中，電功大于電熱，兩者的差值才是有用功根據(jù)歐姆定律，通過電爐的電流強度為I1 A10 A.根據(jù)并聯(lián)電路中的干路電流和支路電流的關(guān)系，則通過電動機的電流強度為I2II120 A.電動機的總功率為PUI2100×20 W2×103 W.因發(fā)熱而損耗的功率為PIr400 W.電動機的有用功率(機械功率)為PPP1.6×103 W，電動機通電1 min做的有用功為WPt1.6×103×60 J9.6×104 J.12一臺電風扇，內(nèi)阻為20 ，接上220 V電壓后，消耗功率66 W問：(1)電風扇正常工作時通過電動機的電流是多少？(2)電風扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少？電動機的效率是多少？(3)如果接上電源后，電風扇的風葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，這時通過電動機的電流以及電動機消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？答案(1)0.3 A(2)64.2 W1.8 W97.3 %(3)11 A2 420 W2 420 W解析(1)因為P入IU所以I A0.3 A(2)電風扇正常工作時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率P內(nèi)I2R0.32×20 W1.8 W電風