2020版高中物理第一章電場(chǎng)電流第6講電流的熱效應(yīng)學(xué)案新人教版選修1-1

1、第6講電流的熱效應(yīng)目標(biāo)定位1.通過實(shí)驗(yàn)方法研究導(dǎo)體通電時(shí)發(fā)熱與導(dǎo)體的電阻之間的關(guān)系.2. 了解電流熱效應(yīng)跟哪些因素有關(guān)，理解焦耳定律，并能用焦耳定律解題.3.知道電功與電熱的關(guān)系，了解生活中應(yīng)用焦耳定律的例子，了解節(jié)約電能的一些方法橫習(xí)局學(xué)卜安以記/檢一、電阻與電流的熱效應(yīng)1 .電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時(shí)，使導(dǎo)體溫度升高，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 .2 .焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的二次方、導(dǎo)體的電阻、通電時(shí)間成正比.即Q=囪Q 23 .熱功率：在物理學(xué)中，把電熱器在單位時(shí)間消耗的電能叫做熱功率,即P= -=l Rl在國(guó)際單位制中，熱功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦,”是W.4 .電功率與熱功率

2、的關(guān)系：電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí),電功率等于熱功率; 用電器消耗的電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)，電功率大于熱功率.想一想 你所知道的哪些用電器是電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的？哪些用電器消耗的電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？它除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為哪些能量？答案 電熱器：電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 .電動(dòng)機(jī)：電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能二、白熾燈1 .白熾燈的工作原理是利用電流的熱效應(yīng)，使通電的金屬絲溫度升高,達(dá)到白熱，從而發(fā)光.2 .以美國(guó)發(fā)明家愛迪生和英國(guó)化學(xué)家斯旺為代表的一批發(fā)明家,發(fā)明和改進(jìn)了電燈想一想 電流通過白熾燈泡時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為什么能？答案 電流通過白熾燈泡時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化內(nèi)能.|艮宣洲義| ；

3、二：'-理能深化探究一、電流的熱效應(yīng)及其應(yīng)用1 .電熱和熱功率電熱：Q= I2Rt.熱功率：P= Qt = I2R,電熱器在單位時(shí)間內(nèi)消耗的電能 .單位：電熱的國(guó)際單位是“焦耳”，符號(hào)是“J” ；熱功率國(guó)際單位是“瓦特”，符號(hào)“W .2 .額定功率與實(shí)際功率用電器的額定功率是指用電器在額定電壓下的功率，這時(shí)用電器能安全有效地工作.當(dāng)電壓不符合規(guī)定條件時(shí)，用電器的功率按實(shí)際的電壓和電流來計(jì)算實(shí)際上用電器并不總是在額定電壓下工作， 實(shí)際功率可以小于額定功率，如果實(shí)際電壓高于 額定電壓，實(shí)際功率會(huì)超過額定功率，容易損壞用電器甚至造成更大的危害， 所以實(shí)際電壓 應(yīng)避免超過額定電壓.3 .電流熱

4、效應(yīng)的應(yīng)用 （1）各種電熱器；（2）電路中的保險(xiǎn)絲 1】 鋰電池能量密度高、綠色環(huán)保 .現(xiàn)用充電寶為一手機(jī)鋰電池 （圖161甲）充電，等效電路如圖乙所示， 充電寶的輸出電壓為 U,輸出電流為I,該鋰電池的內(nèi)阻為r,則（）兗山寶甲乙3圖161A.充電寶輸出的電功率為UI + 12rB.電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UIC.鋰電池產(chǎn)生的熱功率為12r上U2D.鋰電池廣生的熱功率為 -答案 C解析 充電寶的輸出功率 P出=UI, A錯(cuò)誤；鋰電池產(chǎn)生的熱功率 P熱=I2r,C正確，D錯(cuò)誤; 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率P= P出一P熱=UII2r, B錯(cuò)誤.針對(duì)訓(xùn)練1通過電阻R的電流為I時(shí)，在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為

5、 Q若電阻為2R,電流為2時(shí)，則在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為（）B.2QA.4Q Q C.2解析由焦耳定律得，-.2I 2_ I2RQ= I Rt, Q' =(2) (2R)t=t,所以Q' = Q,只有選項(xiàng)C正確.二、電功與電功率1 .電功與電功率電功：W= UIt,其中U I分別是用電器兩端的電壓和通過它的電流.電功率：P= UI,表示消耗電能的快慢.單位：電功的國(guó)際單位是“焦耳”，符號(hào)是“J” ；電功率國(guó)際單位是“瓦特”，符號(hào)“W .2 .電功與電熱的關(guān)系(1)在純電阻電路中，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故電功與電熱相等，即VW= Q= UIt= I2Rt = Ut.R(2)在非

6、純電阻電路中，消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，還有一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故電功大于電熱，即 W= UIt >Q= I2Rt, UIt = I2Rt+E其他.【例2】 下表是某電飯鍋銘牌上的部分內(nèi)容，根據(jù)表中信息可得該電飯鍋的額定電流為()電器名稱電飯鍋額定電壓220 V額定功率1 100 W額定容量4.0 LA.0.2 AB.0.5 AC.2.0 AD.5.0 A答案 DP 1 100一 一一，一斛析 根據(jù)P= UI可得I = u= 220 A =5.0 A.故D正確，A B C錯(cuò)反.針對(duì)訓(xùn)練2 幢居民樓里住著生活水平各不相同的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

7、機(jī)、微波爐、電腦等 .停電時(shí)，用歐姆表測(cè)得 A B間的電阻為R;供電后，各家用電器同時(shí)使用，測(cè)得A、B間的電壓為U,進(jìn)樓線電流為I ,如圖16 2所示.則計(jì)算該幢居民樓用電的總功率P為()A.I2RB.URC.IUD.IU-I 2R答案 C解析 因居民樓里的用電器不全是純電阻，所以電功率P= UI, C正確.對(duì)點(diǎn)練習(xí)! !,： ： , i ：觀因也用反微電流的熱效應(yīng)及其應(yīng)用1 .如圖1 63所示是某一電器的銘牌.從銘牌上的信息可推斷該銘牌對(duì)應(yīng)的電器可能是（）C/回 埠號(hào): 規(guī)格:180mm fl（定電壓:220V- 箱定頻率二50H7 班定功率:24平圖 1 63乩電風(fēng)中 通電慍供匚他照小江電

8、熱水需答案 A解析 根據(jù)銘牌讀出用電器的功率為24 W,選項(xiàng)中電飯鍋、熨斗、電水壺都是大功率用電器，只有電風(fēng)扇的功率較小，故A正確.2 .將一只“220 V, 100 W 的小電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)“ 220 V, 100 W 的電視機(jī)，一把“220 V,100 W的電烙鐵分別接到220 V的電源上，在相同時(shí)間內(nèi)，電流通過它們產(chǎn)生的熱量最多的是（）A.電動(dòng)機(jī)B.電烙鐵C.電視機(jī)D. 一樣多解析電動(dòng)機(jī)、電視機(jī)消耗的電能沒有完全用來發(fā)熱，只有電烙鐵消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱量，選項(xiàng)B正確.電功與電功率3 .對(duì)計(jì)算任何類型的用電器的電功率都適用的公式是（）A.P= I2RB.P= U2/RC.P= UID.P=

9、Wt答案 CD4 .如圖16 4為一種服務(wù)型機(jī)器人，其額定功率為48 W,額定工作電壓為 24 V,機(jī)器人的鋰電池容量為20人八則機(jī)器人（）圖 1 一 6 一 49A.額定工作電流為 20 AB.充滿電后最長(zhǎng)工作時(shí)間為2 hC.電池充滿電后總電量為7.2 X 104 CD.以額定電流工作時(shí)每秒消耗能量為20 J答案 C一，一，一 P解析 由P=IU知額定電流I =U= 2 A,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；充滿電后，鋰電池容量為 20 A h, Q取長(zhǎng)工作時(shí)間 t=j=10 h ,選項(xiàng) B錯(cuò)反；電池充滿電后總電何重Q= It =20X3 600 C =7.2 X 104 C,選項(xiàng)C正確；以額定電流工作時(shí)每秒消耗

10、能量W IUt =48 J, D錯(cuò)誤.麴組摘絳第盤紳,物（時(shí)間：60分鐘）題組一、電流的熱效應(yīng)及其應(yīng)用1. 通電導(dǎo)體發(fā)熱的規(guī)律是由下列哪位物理學(xué)家總結(jié)的（）A.歐姆B.焦耳C.安培D.法拉第答案 B2. 下列用電器的工作原理是利用電流的熱效應(yīng)的是()A. 電烙鐵B. 電爐子C. 電磁爐D. 微波爐答案AB解析電烙鐵、電爐子是電流通過電熱絲而發(fā)熱，是利用了電流的熱效應(yīng)，故A、 B 正確；電磁爐是利用交變電流產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，從而在鍋體中產(chǎn)生渦流而發(fā)熱；微波爐的工作原理是電流在微波管中產(chǎn)生了電磁波( 微波 ) ，微波使水分子高速振蕩而加熱食物，所以C、 D 項(xiàng)錯(cuò)誤 .3. 電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅

11、，而跟電爐連接的銅導(dǎo)線卻不那么熱，這是因?yàn)?)A. 通過銅導(dǎo)線的電流小，所以它消耗的電能也較少B.電爐絲和銅導(dǎo)線消耗的電能相同，但銅導(dǎo)線散熱快，所以就不那么熱C. 通過電爐絲的電流大，所以它消耗的電能較多D.銅導(dǎo)線電阻較小，所以它消耗的電能較少答案 D解析 電爐絲和銅導(dǎo)線是串聯(lián)關(guān)系，故通過電爐絲的電流與通過銅導(dǎo)線的電流大小相等，電爐絲和銅導(dǎo)線在電學(xué)性能上的差別在于：前者的電阻大，后者的電阻很小，根據(jù)電流通過電阻發(fā)熱的公式 Q= I2Rt,在電流相同條件下，相同的時(shí)間內(nèi)，電爐絲的發(fā)熱量比銅導(dǎo)線上的發(fā)熱量大得多. 因此我們看到電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅而與之相連的銅導(dǎo)線卻不那么熱.4.有三個(gè)用電器

12、，其中一個(gè)為“220 V 60 W的電風(fēng)扇，一個(gè)為“ 220 V 60 W的白熾燈，另一個(gè)是“ 220 V, 60 W的電熱器，都在額定電壓下工作相同的時(shí)間，比較這三個(gè)用電器產(chǎn)生的熱量是()A. 電風(fēng)扇最多B. 白熾燈最多C. 電熱器最多D. 都一樣答案 C解析 三個(gè)用電器的電功率相同，工作相同的時(shí)間消耗的電能相同. 電風(fēng)扇把電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，只有一小部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；白熾燈把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，又有很少部分的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為光能；電熱器把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能并全部以熱量的形式放出. 所以A、 B、 D 項(xiàng)錯(cuò)誤，只有C項(xiàng)正確.題組二、電功與電功率5.兩個(gè)電阻并聯(lián)在同一電路中，下列說法正確的是（）A

13、.電阻大的發(fā)熱多B.電阻小的發(fā)熱多C. 一樣多D.無法比較答案 B6.從白熾燈上標(biāo)有“220 V, 100 W的數(shù)據(jù)中，我彳門可以確定（不考慮溫度對(duì)電阻的影響）（）A.該電燈的額定電壓為 220 V,額定功率為100 WB.給電燈加上220 V的直流電壓，通過它的電流一定為5- A11C.該電燈的電阻為 48.8 QD.該電燈在電路中發(fā)光時(shí)，它實(shí)際消耗的電功率可能不是100 W答案 ABD解析 用電器銘牌上的數(shù)字為額定值，故選項(xiàng) A正確；給電燈加上220 V的直流電壓，通過P 1005U2它的電流為I=U= 220 A=t A,故選項(xiàng)B正確；電燈的電阻根據(jù)R=得R為484 Q,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；而

14、“ 220 V, 100 W為正常發(fā)光的值，當(dāng)不正常發(fā)光時(shí)電功率可能小于100 W故選項(xiàng)D正確.7 .不考慮溫度對(duì)電阻的影響，一個(gè)“ 220 V, 100 W 的燈泡，下列說法正確的是（）A.接在110 V的線路上的功率為 50 W8 .接在110 V的線路上的功率為 25 WC.接在440 V的線路上的功率為 400 WD.接在55 V的線路上的功率為 6.25 W答案 BD2解析 不考慮溫度對(duì)電阻的影響，電燈的電阻為定值，即R= UF0" Q =Pb100484 .由P' =g,將110 V和55 V分別代入求得實(shí)際功率分別為25 W和6.25 W.而當(dāng)R燈兩端電壓為44

15、0 V時(shí)，已超過額定電壓，燈將被燒壞.8 .一只電爐的電阻絲和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)線圈電阻相同，都為 R設(shè)通過的電流相同，則 （在相同 時(shí)間內(nèi)）下列說法正確的是（）A.電爐和電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生的電熱相等B.電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率C.電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓D.電爐和電動(dòng)機(jī)兩端電壓相等答案 ABC解析 由Q= I2Rt知A正確；由P= IU知B正確；對(duì)于電爐 U= IR,而電動(dòng)機(jī) U>IR,所以C 正確，D錯(cuò)誤.9 .浙江臨海括蒼山風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)33臺(tái)，其中1號(hào)風(fēng)場(chǎng)10臺(tái)，2號(hào)風(fēng)場(chǎng)7臺(tái)，3號(hào)風(fēng)場(chǎng)16臺(tái)，總?cè)萘?.98 X 107W在家電中待機(jī)能耗較大是電視機(jī)，現(xiàn)階段我國(guó)平板電視保有量達(dá)到10 5億臺(tái)，平均每臺(tái)待機(jī)功率為 8 W請(qǐng)估算括蒼山風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電多久可供全國(guó)的平板電視待機(jī)一天（）A.一天B.一個(gè)月C. 一百天D.一年答案 C解析 2.5億臺(tái)電視機(jī)每天耗電 E= npt天，設(shè)括蒼山風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電t天可供全國(guó)的平板電視待一一'.npt天 2.5X108X8 一 一 一一“ 一機(jī)一天，則 P容t =