選修3-三維設(shè)計(jì)-第2章5節(jié)焦耳定律

第二章理解

新知把握熱點(diǎn)考向應(yīng)用創(chuàng)新演練第5節(jié)知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二考向一考向二［

］1.電功定義：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

和通電時(shí)間t三者的乘積。公式：W＝IUt。國(guó)際單位：焦，符號(hào)：J。實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)

電荷的靜電力

在做功。2.電功率(1)定義：?jiǎn)挝?/p>

時(shí)間內(nèi)電流所做的功。W(2)公式：P＝

t

＝

IU

。單位：瓦，符號(hào)：W。意義：表示電流做功的快慢。[重點(diǎn)詮釋]1.串、并聯(lián)電路中的功率關(guān)系串聯(lián)電路并聯(lián)電路功率分配P1

R1P

＝R2

2P1

R2P

＝R2

1功率關(guān)系P＝P1＋P2＋…＋PnP＝P1＋P2＋…＋Pn2.額定功率和實(shí)際功率用電器正常工作時(shí)所消耗的功率叫做額定功率。當(dāng)用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓U

額時(shí)，電流達(dá)到額定電流I

額，電功率也達(dá)到額定功率P

額，且P

額＝U

額I

額。用電器的實(shí)際功率是用電器在實(shí)際工作時(shí)消耗的電功率。為了使用電器不被燒毀，要求實(shí)際功率不能大于其額定功率。1.一的時(shí)間內(nèi)通過

4電能分別是A.4

V,16

JB.8

V,16

JC.4

V,32

JD.8

V,32

J解析：設(shè)電阻絲電阻為R，開始所加電壓為U1，則W1＝q1U1，即8＝2U1，故U1＝4

V。設(shè)后來所加電壓為U2，產(chǎn)生的熱量為W2，則q2

U2I2＝

t

＝

R

①q1

U1又

I1＝

t

＝

R

②q2U

4由①②得

U2＝q1

1＝2×4

V＝8

VW2＝q2U2＝4×8

J＝32

J答案：D[

]1.焦耳定律(1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。公式：Q＝

I2Rt

。對(duì)應(yīng)單位：1

J＝1

A2·Ω·s。適用范圍：可求任何電路中的

電熱

。二次方2.熱功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的

電熱

。Q(2)公式：P＝

t

＝

。I2R[重點(diǎn)詮釋]1.純電阻電路和非純電阻電路純電阻電路非純電阻電路元件特點(diǎn)電路中只有電阻元件電路中除電阻外，還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器電流、電壓、電阻三者的關(guān)系遵循歐姆定律

IU＝R不遵循歐姆定律，U>IR或

I

U<R純電阻電路非純電阻電路能量轉(zhuǎn)化形式電流做功，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：W＝Q＝UIt2

U2＝I

Rt＝

R

t電流做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能量：電功

W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，W＝Q＋W

其他元件舉例電阻、電爐絲、白熾燈電

、電解槽2.電功與電熱的區(qū)別與聯(lián)系2U2(1)純電阻電路：W＝Q＝UIt＝I

Rt＝

R

t電

熱2U2RP

＝P

＝UI＝I

R＝

。(2)非純電阻電路：電功W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，W＞Q；電功率P

電＝UI，熱功率P

熱＝I2R，P

電＞P

熱。[特別提醒]在非純電阻電路中，只能用

W＝UIt，P＝UI

計(jì)算電功和電功率；Q＝I2Rt

及P

熱＝I2R

計(jì)算電熱和熱功率。對(duì)于含有電 的電路，電 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是非純電阻電路，電不轉(zhuǎn)時(shí)是純電阻電路。2U22.關(guān)于三個(gè)公式

P＝UI、P＝I

R、P＝

R

的適用范圍，以下說電法正確的是

(

)A.第一個(gè)公式普遍適用

電功率，后兩式普遍適用熱功率B.在純電阻電路中，三個(gè)公式既可適用

電功率，又可適用

電熱功率C.在非純電阻電路中，第一個(gè)公式可適用

電功率，第二個(gè)公式可用

電熱功率，第三個(gè)公式?jīng)]有意義D.由U＝IR

可知，三個(gè)公式?jīng)]有任何區(qū)別，它們表達(dá)相同的意義，所示P

即是電功率解析：首先要明確，歐姆定律

U＝IR

只適用于純電阻電路，因此三個(gè)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，P＝UI

表示電功率，而P＝I2R

表示電熱功率。因此，在純電阻電路中，UI＝I2R，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱能；而在非純電阻電路中，UI>I2R，即消耗的電能只有部分轉(zhuǎn)化為熱能。答案：BC工作時(shí)的電阻。若電網(wǎng)220

V

電壓下，如果平均每天使用電爐2消耗多少度電？(一個(gè)月＝30

天)[思路點(diǎn)撥]

電爐當(dāng)純電阻看待，當(dāng)電壓小于額定電壓時(shí)，電爐達(dá)不到額定功率，電能的單位在生活中通常用“度”表示，1

度＝1

kW·h。[解析]U2設(shè)電爐電阻為

R，由P＝

R

得U22202R＝

P

＝2

000

Ω＝24.2

Ω當(dāng)電壓為U′＝200

V

時(shí)，電爐的實(shí)際功率為P′＝U′2R2002＝24.2

W＝1

653

W在220

V

的電壓下，一個(gè)月耗用電能W＝Pt＝2×30×2

kW·h＝120

kW·h。[答案]

24.2Ω 1653W 120度(1)當(dāng)用電器電壓達(dá)不到額定電壓時(shí)，其實(shí)際功率小于額2定功率。(2)電爐是純電阻用電器，計(jì)算其電功率或熱功率時(shí)可用U2公式：P＝UI＝I

R＝

R

。不考慮溫度對(duì)電阻的影響，對(duì)一個(gè)“220

V,40

W”的燈泡，下列說法正確的是

(

)接在

110

V

的電

時(shí)的功率為

20

W接在

110

V

的電

時(shí)的功率為

10

W接在

440

V

的電

時(shí)的功率為

160

W接在

220

V

的電

時(shí)的功率為

40

WU2額解析：法一：由P

額＝

R

得燈泡的電阻R＝U2P額額

2202＝

40Ω＝1210ΩU21102∴電壓為

110

V

時(shí)，P＝

R

＝1210

W＝10

W電壓為440

V

時(shí)，超過燈泡的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，P＝0U22法二：由P＝

R

可知R

一定時(shí)，P∝U

，所以，當(dāng)U＝110V1＝2U

額時(shí)，PP額＝

4

＝10

W。故選B、D。答案：BD[例2]Ω，求：規(guī)格為“220

V36

W”的排氣扇，線圈電阻為40接上

220 V

的電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱的功率；如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求電

消耗的功率和發(fā)熱的功率。[審題指導(dǎo)]審題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn)：發(fā)熱功率為P

熱＝I2R。機(jī)械能的功率為：P

機(jī)＝P

電－P

熱。(3)電不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可理解為純電阻。[解析I＝P＝

36

A≈U

220發(fā)熱功率為P

熱＝I2R＝(0.16)2×40

W≈1

W。轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為：P

機(jī)＝P－P

熱＝36

W－1

W＝35

W。(2)扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)后，

電 成為純電阻電路，電流做功全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時(shí)電 中電流為U

220I′＝R＝40

A＝5.5

A，電 消耗的功率即電功率等于熱功率：P

電′＝P

熱′＝UI′＝220×5.5

W＝1

210

W。[答案]

(1)35W 1W (2)1

210

W 1210W2.如圖

2－5－1

所示，R1＝20

Ω，電

M繞組R2＝10Ω，當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，電流表示數(shù)為0.5

A；當(dāng)開關(guān)合上時(shí)，若電壓U

不變，電流表的示數(shù)

I

及電路消耗的功率P

應(yīng)是圖2－5－1(

)A.I＝1.5AC.P＝15

WB.I<1.5

AD.P<15

W解析：當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，U＝I1