第二章5焦耳定律

1、.5焦耳定律學習目的1.理解電功、電功率的概念，并能利用公式進展有關計算.2.弄清電功與電熱、電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)絡.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電功是指電路中靜電力對定向挪動的電荷所做的功，電流做功的過程就是電能轉化為其他形式能的過程2電功的計算公式：WIUt.單位：焦耳，符號為J.常用的單位：千瓦時kW·h，也稱“度，1 kW·h3.6×106 J.2電功率1定義：單位時間內電流所做的功2公式：PUI.3單位：瓦特，符號：W.4意義：表示電流做功的快慢二、焦耳定律1焦耳定律1內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方

2、成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比2表達式：QI2Rt.2熱功率1定義：單位時間內的發(fā)熱量稱為熱功率2表達式：PI2R.3物理意義：表示電流發(fā)熱快慢的物理量即學即用1判斷以下說法的正誤1電功率越大，表示電流做功越多×2電功WUIt可以用來計算所有電路中電流所做的功3電熱QI2Rt可以用來計算所有含有電阻的電路中產生的焦耳熱4電功一定等于電熱×5電動機消耗的電能，一部分轉化為機械能，一部分轉化為線圈內阻上的電熱2通過電阻R的電流為I時，在t時間內產生的熱量為Q，假設電阻為2R，電流為，那么在時間t內產生的熱量為_答案解析根據QI2Rt得，電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，電流變?yōu)樵瓉淼模?/p>

3、時間不變，Q2·2R·tI2RtQ.一、電功和電熱的理解導學探究1電吹風工作時，將電能轉化為什么能？2電熨斗工作時，將電能轉化為什么能？答案1電吹風工作時，把電能轉化為內能和機械能2電熨斗工作時，將電能轉化為內能知識深化1純電阻電路與非純電阻電路1純電阻電路：電流通過純電阻電路做功時，電能全部轉化為導體的內能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化為內能外，還轉化為機械能或化學能2純電阻電路和非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路能量轉化情況電功和電熱的關系WQ即IUtI2RttWQE其他UItI2RtE其他電功率

4、和熱功率的關系PP熱，即IUI2RPP熱P其他即IUI2RP其他歐姆定律是否成立UIRI成立UIRI不成立例1多項選擇以下關于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的選項是A電功率越大，電流做功越快，電路中產生的焦耳熱一定越多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適用于任何電路答案BCD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Q2Rt，可見Q與P、U、t、R都有關，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

5、做的功焦耳熱其他形式的能，所以W>Q，故UI>I2R，C對QI2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路，D對例2規(guī)格為“220 V36 W的排氣扇，線圈電阻為40 ，求：1接220 V的電源后，排氣扇轉化為機械能的功率和發(fā)熱的功率；2假如接上1中電源后，扇葉卡住，不能轉動，求電動機消耗的功率和發(fā)熱的功率答案135 W1 W21 210 W1 210 W解析1排氣扇在220 V的電壓下正常工作時的電流為I A0.16 A.發(fā)熱功率為P熱I2R0.162×40 W1 W.轉化為機械能的功率為P機PP熱361 W35 W.2扇葉被卡住不能轉動后，電動機所在電路成為純電阻電路，電流

6、做功全部轉化為熱能，此時電動機中電流為I A5.5 A.電動機消耗的功率即電功率等于發(fā)熱功率：P電P熱UI220×5.5 W1 210 W.1WUIt是電功的計算式，P電UI是電功率的計算式，適用于任何電路QI2Rt是電熱的計算式，可以計算任何電路中電流I通過電阻R時在t時間內產生的熱量，P熱I2R是熱功率的計算式，可以計算任何電路的熱功率2只有在純電阻電路中才有WQ，P電P熱，而在非純電阻電路中WQ，P電P熱3在純電阻電路中，由UItI2Rt得I，即歐姆定律成立；在非純電阻電路中，由UItI2Rt知UIR，即歐姆定律不成立二、純電阻電路中的功率分配及計算例3額定電壓都是110 V、

7、額定功率PA100 W、PB40 W的燈泡兩盞，假設接在電壓為220 V的電路上，使兩盞燈泡均能正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是答案C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燈被燒毀，A燈不能正常發(fā)光對于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，假設滑動變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電

8、阻，那么UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光比較C、D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1串聯(lián)、并聯(lián)電阻的功率分配1串聯(lián)電路：，由PI2R可得，電阻越大，功率越大2并聯(lián)電路：，由P可得，電阻越大，功率越小2計算純電阻電路的功率時，可以用PUI，也可以用PI2R或P.做題時要根據題目靈敏選用三、非純電阻電路功率的分析與計算例4小型直流電動機其線圈內阻為r1 與規(guī)格為“4 V4 W的小燈泡并聯(lián)，再與阻值為R5 的電阻串聯(lián)，然后接至U12 V的電源上，如圖1所示，小燈泡恰好正常發(fā)光，

9、電動機正常工作，求：圖11通過電動機的電流；2電動機的輸出功率P出；3電動機的效率答案10.6 A22.04 W385%解析1流經燈泡的電流IL A1 A流經電阻R的電流IR A1.6 A流經電動機的電流IIRIL0.6 A.2電動機消耗的總功率PULI4×0.6 W2.4 W電動機的熱功率P熱I2r0.62×1 W0.36 W電動機輸出功率P出PP熱2.4 W0.36 W2.04 W3電動機的效率：×100%×100%85%.1電動機的功率和效率1電動機的輸入功率是電動機消耗的總功率，P入UI.2電動機的熱功率是線圈上電阻的發(fā)熱功率，P熱I2r.3電動

10、機的輸出功率是電動機將電能轉化為機械能的功率，P出IUI2r.4電動機的效率：×100%×100%.2串、并聯(lián)電路的總功率1串聯(lián)電路：P總U總IU1U2U3IP1P2P32并聯(lián)電路：P總UI總UI1I2I3P1P2P3即無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率均等于電路中各電阻消耗的功率之和針對訓練如圖2所示，有一內電阻為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，那么圖2A電解槽消耗的電功率為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

11、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，那么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1.3 W，B錯；整個電路消耗的總功率P總220× W120 W，D錯1對電功率的理解如圖3所示，一幢居民樓里住著生活程度各不一樣的24戶居民，所以整幢居民樓里有各種不同的電器，例如電爐、電視機、微波爐、電腦等停電時，用歐姆表測得A、B間電阻為R；供電后，各家電器同時使用，測得A、B間電壓為U，進線電流為I，那么計算該幢居民樓用電的總功率可以用的公式是圖3API2R BPCPIU DPI2R答案C解析家用電器中有純電阻也有非純電阻，故總電功

12、率只能用PUI來計算，C正確2對焦耳定律的理解多項選擇一臺電動機的線圈電阻與一只電爐的電阻一樣，都通過一樣的電流，在一樣時間內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ABD3純電阻電路功率的分配及計算把6個一樣的電燈接成如圖4甲、乙所示兩電路，通過調節(jié)供電電壓與變阻器R1、R2的阻值，使兩組電燈均能正常發(fā)光，并且兩電路消耗的總電功率也一樣，那么R1、R2大小滿足圖4AR29R1 BR26R1CR23R1 DR1R2答案A解析設每個燈泡正常發(fā)光時其電流為I，那么題圖甲中總電流為3I，題圖乙中總電流為I；要使兩電

13、路消耗的總電功率也一樣，需使PR1PR2，即3I2R1I2R2，故R29R1，所以選項A正確4非純電阻電路的功率的分析與計算一臺小型電動機在380 V電壓下正常工作時，能將30 kg的貨物在30 s內勻速提升30 m，通過它的電流是1 A除電動機線圈生熱，其他能量損失不計，求在此過程中：g取10 N/kg1拉力對貨物做功的功率；2電動機的輸出功率；3電動機線圈所產生的熱量答案1300 W2300 W32 400 J解析1貨物勻速上升，故拉力等于重力，故有Fmg30×10 N300 N，上升的速度為v1 m/s，故拉力的功率為PFv300×1 W300 W.2電動機的輸出功率

14、P出P300 W.3由能量守恒定律可知QIUtmgh1×380×30300×30 J2 400 J.一、選擇題考點一電功和電熱的理解1關于電功W和電熱Q的說法正確的選項是A在任何電路中都有WUIt、QI2Rt，且WQB在任何電路中都有WUIt、QI2Rt，但W不一定等于QCWUIt、QI2Rt均只有在純電阻電路中才成立DWUIt在任何電路中都成立，QI2Rt只在純電阻電路中才成立答案B解析WUIt是電功的定義式，適用于任何電路，QI2Rt是焦耳熱的定義式，也適用于任何電路，假如是純電阻電路WQ，在非純電阻電路中W>Q，B對，A、C、D錯2室內有幾種用電器：1

15、.5 kW的電飯煲、200 W的電冰箱、750 W的取暖器、250 W的電視機和2 kW的空調器假如進線處有13 A的保險絲，供電電壓為220 V，以下情況下不能同時使用的是A電飯煲和電冰箱B取暖器和空調器C電飯煲和空調器D電冰箱、電視機和空調器答案C解析電路中允許的最大功率為PmUI2 860 W用電器的功率之和大于Pm時，用電器就不可以同時使用，應選C.3夏天空調器正常工作時，制冷狀態(tài)與送風狀態(tài)交替運行一空調器在不同工作狀態(tài)下電功率隨時間變化的關系如圖1所示，此空調運行1小時用電圖1A1.0度 B1.5度C2.0度 D2.5度答案B解析從題圖可以看出，在1小時內，空調器以0.5 kW工作的

16、時間為20分鐘，以2 kW工作的時間為40分鐘，故空調器1小時內用電為：WP1t1P2t2kW·h1.5 kW·h1.5度，應選B.4通過電阻R的電流為I時，在t時間內產生的熱量為Q，假設電阻為R，電流為2I，那么在時間內產生的熱量為A4Q B2Q C. D.答案B考點二純電阻電路中的功率分配及計算5.如圖2所示為某兩個電阻的UI圖象，那么R1R2的值和把兩電阻串聯(lián)后接入電路時消耗功率之比P1P2及并聯(lián)后接入電路時消耗功率之比P1P2分別是圖2A212112B211221C121221D122112答案A6多項選擇有兩個燈泡L1、L2，額定電壓皆為6 V，額定功率分別為6

17、W、3 W，將它們接在電路中，以下說法正確的選項是A假設將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 WB假設將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 WC假設將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 WD假設將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 W答案BC解析當兩燈泡串聯(lián)時，電流相等，L1的額定電流為I11 A，電阻R16 ，L2的額定電流為I20.5 A，電阻R212 .要使兩燈泡不致被燒壞，電路中的最大電流為0.5 A，最大功率為PmaxIR1IR24.5 W，故A錯誤，B正確；當兩燈泡并聯(lián)時，電壓相等，當電壓為6 V時，兩燈皆可正常發(fā)光，此時電路最大功率為9 W

18、，故C正確，D錯誤7.A、B為“220 V100 W的兩盞一樣的燈泡，C、D為“220 V40 W的兩盞一樣的燈泡現(xiàn)將四盞燈泡接成如圖3所示的電路，并將兩端接入電路，各燈實際功率分別為PA、PB、PC、PD.那么實際功率的大小關系為圖3APAPB，PCPDBPAPDPBPCCPDPAPBPCDPBPCPDPA答案C解析根據R得，RARBRCRD.由電路圖知，UBUC，根據P知PBPC；因為IAID，根據PI2R知，PDPA.A、D電流大于B、C電流，由PI2R知，PAPB，PDPC，所以PDPAPBPC.考點三非純電阻電路的特點及有關計算8.電阻R和電動機串聯(lián)接到電路中，如圖4所示，電阻R跟電

19、動機線圈的電阻值相等，開關接通后，電動機正常工作設電阻R和電動機兩端的電壓分別為U1和U2，經過時間t，電流通過電阻R做功為W1，產生熱量為Q1，電流通過電動機做功為W2，產生熱量為Q2，那么有圖4AU1U2，Q1Q2BU1U2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2DW1W2，Q1Q2答案A解析電動機是非純電阻，其兩端電壓U2IRU1，B錯；電流做的功W1IU1t，W2IU2t，因此，W1W2，C錯；產生的熱量由QI2Rt可判斷Q1Q2，A對，D錯9有一臺電風扇，額定電壓為220 V，額定電功率為50 W，線圈電阻為0.4 .當電風扇在額定電壓下正常工作時，關于它的線圈電阻每分鐘產生的熱量是多少，有四

20、位同學計算如下，其中正確的選項是AQI2Rt2×0.4×60 J1.24 JBQPt50×60 J3 000 JCQIUt×220×60 J3 000 JDQt×60 J7.26×106 J答案A解析電風扇正常工作時產生的熱量是由于內阻發(fā)熱產生的，所以每分鐘產生的熱量為QI2Rt1.24 J，A正確10多項選擇日常生活用的電吹風機中有電動機和電熱絲，電動機帶動風葉轉動，電熱絲給空氣加熱，得到的熱風可將頭發(fā)吹干設電動機線圈的電阻為R1，它與電熱絲的電阻R2相串聯(lián)，接到直流電源上，電吹風機兩端電壓為U，通過的電流為I，消耗的電功率為P，那么以下選項正確的選項是AIUP BIUPCPI2R1R2 DPI2R1R2答案BC解析根據電功率的定義式PUI，可知選項B正確消耗的電功率分為三部分：線圈消耗的熱功率、電熱絲消耗的熱功率、電動機工作時的機械功率，故C正確二、非選擇題11電功率的分析與計算有一個