魯科必修第三冊(cè)33電功與電熱課件

第3節(jié)電功與電熱課前自主學(xué)習(xí)一、電功和電功率1.電能的轉(zhuǎn)化：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過(guò)程就是_________的過(guò)程。消耗多少電能，電流就做了多少功。2.電功與電功率：電流做功電荷電流UItUIJW電能做功(或消耗電能)二、焦耳定律1.內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與_____的二次方成正比，與導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。2.公式：Q=____。3.單位：焦耳，符號(hào)為__。電流I2RtJ三、身邊的電熱任務(wù)驅(qū)動(dòng)電熨斗通電一段時(shí)間后，熨斗面很燙，而連接電熨斗的導(dǎo)線卻不怎么熱。這是為什么？提示：通過(guò)電熨斗和導(dǎo)線的電流相同，但電熨斗電阻較大，根據(jù)Q=I2Rt，在通電時(shí)間一樣的時(shí)候，電熨斗產(chǎn)生的熱量更多一些。1.電流熱效應(yīng)的應(yīng)用：如電熱水器、電飯鍋、電刻筆、電焊等都是利用______________工作的。2.電流熱效應(yīng)的危害：(1)插座和插頭之間接觸不良會(huì)迸出火花。(2)在輸電線路中由于電熱，降低了電能的輸送效率。(3)電線中由于接觸不良或散熱不好會(huì)燒壞電線的絕緣層，引起漏電、觸電。電流的熱效應(yīng)主題一電功和電功率【實(shí)驗(yàn)情境】如以以以下圖，一段電路兩端的電壓為U，在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)電路任一橫截面的電荷量為q。課堂合作探究【問(wèn)題探究】

(1)在上述情境中，電荷移動(dòng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功是多少？提示：根據(jù)電場(chǎng)力做功的公式，可知W=qU。(2)根據(jù)電流的定義，試推導(dǎo)電場(chǎng)力做功與電流I的關(guān)系。提示：根據(jù)電流的定義I=，可得q=It。所以W=qU=UIt。(3)功率表示做功的快慢，哪個(gè)物理量可以表示電場(chǎng)力做功的快慢？提示：電功率可以表示電場(chǎng)力做功的快慢。根據(jù)功率的定義P==UI?！窘Y(jié)論生成】1.電功：(物理觀念)電功W=UIt，適用于任何電路。2.電功率：(物理觀念)(1)電功率P=UI適用于任何電路。(2)額定功率：用電器正常工作時(shí)所需要的功率。實(shí)際功率：用電器在實(shí)際電壓下電流的功率?！镜淅痉丁咳绫硭臼悄称放瞥潆妼?、某智能內(nèi)置電池和隨身LED燈的參數(shù)，從圖中數(shù)據(jù)可知 ()A.充電寶充滿電需要10hB.充滿電的充電寶可以給充5次電C.充電寶給充一次電只需要約30minD.充滿電的充電寶至少可以使LED燈亮60h【解析】選D。充電寶的容量(最大電荷量)為30000mAh=30Ah，充電寶輸入額定電流I=2.1A，充電寶充滿電所需時(shí)間t=≈14h，故A錯(cuò)誤。電池的額定容量為2900mAh=2.9Ah，充滿電的充電寶可以給充電次數(shù)約為≈10次>5次，故B錯(cuò)誤。充電寶用1A的輸出電流給電池充電，需要時(shí)間大約≈2.9h，故C錯(cuò)誤。LED燈的額定電流I=A=0.5A，充電寶的容量為30000mAh=30Ah，給LED燈供電時(shí)間t==60h，故D正確。【探究訓(xùn)練】燈可將電能高效轉(zhuǎn)化為光能，在日常生活中得到普遍應(yīng)用，某LED燈的額定電壓為5.0V，額定功率為3.0W，其照明亮度與25W的白熾燈相當(dāng)。該LED燈在額定電壓下工作時(shí)的電流為 (

)

A.0.25A B.0.60A C.1.7A D.3.0A【解析】選B。LED燈的額定電壓為5.0V，額定功率為3.0W，那么LED燈在額定電壓下工作時(shí)的電流：I==0.6A。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。故選B。2.如圖為常見(jiàn)的LED顯示屏?，F(xiàn)有一顯示屏是由某種型號(hào)的LED燈組成的，每只燈在不同電壓下發(fā)出不同顏色的光，發(fā)光時(shí)的工作電流均為20mA。當(dāng)電壓為1.4V時(shí)發(fā)紅光；當(dāng)電壓為1.8V時(shí)發(fā)黃光；當(dāng)電壓為3.2V時(shí)發(fā)藍(lán)光。該顯示屏面積為3m2，1m2燈的數(shù)量為1.0×104個(gè)，那么當(dāng)整個(gè)顯示屏所有LED燈都發(fā)藍(lán)光時(shí)，LED燈的總功率最接近 ()A.1.0×102W B.1.0×103WC.1.0×104W D.1.0×106W【解析】選B。當(dāng)LED燈發(fā)藍(lán)光時(shí)，兩端的電壓U=3.2V，通過(guò)的電流I=20mA=0.02A，那么每個(gè)LED燈的電功率P=UI=3.2V×0.02A=0.064W。1m2燈的數(shù)量為1.0×104個(gè)，那么總功率：P總=nP=3×1.0×104×0.064W=1.92×103W。可知在四個(gè)選項(xiàng)中，最接近的是B選項(xiàng)。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。主題二電功和電熱的關(guān)系【生活情境】情境1：生活中，我們經(jīng)常用電壺來(lái)燒水、用電暖氣來(lái)取暖。情境2：在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)是我們的得力助手，能夠幫我們處理許多問(wèn)題。【問(wèn)題探究】(1)請(qǐng)問(wèn)在情境1中，電流做功把電能轉(zhuǎn)化成什么能量，并指出它們間的定量關(guān)系？提示：情境1中，電流做功把電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。W=Q=UIt=I2Rt。(2)請(qǐng)問(wèn)在情境1中，電流、電壓、電阻三者的關(guān)系怎樣？提示：遵循歐姆定律，I=。(3)請(qǐng)問(wèn)在情境2中，電流做功把電能轉(zhuǎn)化成什么能量？提示：情境2中，電流做功把電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和機(jī)械能。W=Q+E機(jī)械→UIt=I2Rt+E機(jī)械。(4)請(qǐng)問(wèn)在情境2中，電流、電壓、電阻三者的關(guān)系怎樣？提示：不遵循歐姆定律，I≠。UI>I2R?！窘Y(jié)論生成】1.純電阻電路與非純電阻電路的比較：(科學(xué)思維)2.電動(dòng)機(jī)的功率與效率：(科學(xué)思維)(1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率：P入=U·I(2)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率：PQ=I2·R(3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率：P出=P入-PQ=UI-I2R(4)電動(dòng)機(jī)的效率：η=【典例示范】小型直流電動(dòng)機(jī)(其線圈內(nèi)阻為r=1Ω)與規(guī)格為“4V、4W〞的小燈泡并聯(lián)，再與阻值為R=5Ω的電阻串聯(lián)，然后接至U=12V的電源上，如以以以下圖，小燈泡恰好正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)正常工作，求：(1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流；(2)電動(dòng)機(jī)的輸出功率；(3)電動(dòng)機(jī)的效率；(4)如果勻速提升質(zhì)量m=1.0kg的重物，重物的速度大小是多少？【解析】(1)流經(jīng)燈泡的電流IL==1A流經(jīng)電阻R的電流IR=A=1.6A流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流I=IR-IL=0.6A。(2)電動(dòng)機(jī)消耗的總功率：P=ULI=4×0.6W=2.4W電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱功率：P熱=I22×1W=0.36W電動(dòng)機(jī)輸出功率：P出=P-P熱=2.4W-0.36W=2.04W；(3)電動(dòng)機(jī)的效率：η=×100%=85%(4)勻速提升時(shí)：F=mg=1×10N=10N由電動(dòng)機(jī)的輸出功率P出=Fv得重物的速度為v=m/s=0.204m/s答案：(1)0.6A

(2)2.04W

(3)85%

(4)0.204m/s【探究訓(xùn)練】一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20Ω，接在220V的電路中，正常工作時(shí)消耗的電功率為44W。以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 ()A.通過(guò)電風(fēng)扇的電流為11AB.電風(fēng)扇的機(jī)械功率為43.2WC.電風(fēng)扇的發(fā)熱功率為0.8WD.電風(fēng)扇的效率為98.2%【解析】選A。由P入=IU得I=A=0.2A，故A錯(cuò)誤；電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率：P內(nèi)=I22×20W=0.8W。電風(fēng)扇正常工作時(shí)的機(jī)械功率：P機(jī)=P入-P內(nèi)=44W-0.8W=43.2W，故B正確，C正確。電風(fēng)扇正常工作時(shí)的效率：η=×100%≈98.2%，故D正確。此題選擇錯(cuò)誤的，應(yīng)選：A?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】有一電動(dòng)機(jī)，其銘牌上標(biāo)有“100V50W〞，當(dāng)給此電動(dòng)機(jī)接上100V的電源使其正常工作時(shí)，測(cè)得它可以將重10N的物體以4m/s的豎直速度勻速提起，求：(1)此電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為多大；(2)為了讓此電動(dòng)機(jī)和一個(gè)“100V30W〞的白熾燈在一個(gè)輸出電壓為200V的電源帶動(dòng)下都能正常工作，有人設(shè)計(jì)了如圖電路，請(qǐng)計(jì)算電路中的附加電阻的阻值?！窘馕觥?1)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)輸出的機(jī)械功率為：P機(jī)=Gv=10×4W=40W；所以其正常工作發(fā)熱功率為：P熱=P-P機(jī)=50W-40W=10W；正常工作電流為：I=A=0.5A；根據(jù)焦耳定律：P熱=I2r根據(jù)以上