【同步備課】2020年高中物理學(xué)案人教版選修3-1-2.5-焦耳定律

自主體驗(yàn)一、電功和電功率：1．電功：電流做功，就是導(dǎo)體中的______________對(duì)______________的靜電力在做功，驅(qū)動(dòng)自由電荷做定向移動(dòng)，其結(jié)果是電荷的__________削減，而其他形式的能增加．電流做的功簡(jiǎn)稱電功．計(jì)算公式：用W表示電功，計(jì)算公式為：________，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、電流I、通電時(shí)間t三者的乘積．國(guó)際單位制中的單位是：________，其他單位還有：千瓦時(shí)(kW·h)，也叫度．2．電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做________．定義式為：P＝eq\f(W,t)計(jì)算公式：______，表示電流在一段電路上做功的功率等于電流I與這段電路兩端的電壓U的乘積．國(guó)際單位制中的單位是：________，其他單位還有：千瓦(kW)．二、焦耳定律：1．焦耳定律：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______________成正比，這一規(guī)律叫做焦耳定律．公式表示為：________.2．熱功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量通常稱為熱功率，定義式為：P＝eq\f(Q,t)計(jì)算公式為：_______.3．純電阻電路：電流通過純電阻電路做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的________．4．非純電阻電路：含有__________或__________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__________或________.學(xué)問探究要點(diǎn)一：電動(dòng)機(jī)模型1．電動(dòng)機(jī)的等效處理電動(dòng)機(jī)是一種非純電阻性用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能．在電路計(jì)算中，常把電動(dòng)機(jī)等效為阻值等于其內(nèi)阻的電阻rD和無電阻的轉(zhuǎn)動(dòng)線圈D串聯(lián)而成，如圖2－5－2所示，電流通過rD時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為熱能，而線圈D把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．2．輸入功率：電動(dòng)機(jī)的總功率．由電動(dòng)機(jī)電路的電流和電壓打算，計(jì)算：P總＝UI.3.輸出功率：電動(dòng)機(jī)做有用功的功率．如圖2－5－3所示，P出＝mg·v(設(shè)重物勻速上升)．4．熱功率：電動(dòng)機(jī)線圈上有電阻，電流通過線圈時(shí)要發(fā)熱、熱功率P熱＝I2r.5．功率關(guān)系P總＝P出＋P熱．6．電動(dòng)機(jī)的效率η＝eq\f(P出,P總)×100%.7．解決電動(dòng)機(jī)問題留意分兩種狀況：(1)當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，要分別搞清電動(dòng)機(jī)的總功率、輸出功率和熱功率．(2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)因故障或其他緣由不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)純電阻電路.要點(diǎn)二：純電阻電路和非純電阻電路的有何區(qū)分？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除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器歐姆定律遵從歐姆定律I＝eq\f(U,R)不遵從歐姆定律：U>IR或I<eq\f(U,R)能量轉(zhuǎn)化電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電流做功除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能元件舉例電阻、電爐絲等電動(dòng)機(jī)、電解槽等.1.總結(jié)反思2.電功和電熱間的有何關(guān)系？總結(jié)反思項(xiàng)目電功電熱電功與電熱的比較電功實(shí)質(zhì)是靜電力移動(dòng)電荷做的功，W＝qU＝UIt電熱是由于電流的熱效應(yīng)，電流通過導(dǎo)體發(fā)熱，Q＝I2Rt電功與電熱的聯(lián)系與區(qū)分純電阻電路中，U＝IR，UIt＝I2Rt＝U2t/R電功等于電熱非純電阻電路中電流通過導(dǎo)體時(shí)，不僅發(fā)熱，而且還能做功、電解、形成磁場(chǎng)等等．在非純電阻電路中電功大于電熱，即W>Q，UIt>I2Rt電功率與電熱功率的關(guān)系純電阻電路中，P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)非純電阻電路中UI>I2R，eq\f(U2,R)t既不能表示電功，也不能表示電熱典例剖析題型一：電功的計(jì)算【例1】一根電阻絲，通過2C的電荷量所消耗的電能是8J．若在相同的時(shí)間內(nèi)通過4C的電荷量，該電阻絲上所加電壓和消耗的電能分別是()A．4V,16JB．8V,16JC．4V,32JD．8V,32J題型二：功率問題的試驗(yàn)考查【例2】某同學(xué)利用圖1所示的電路爭(zhēng)辯燈泡L1(6V，1.5W)、L2(6V,10W)的發(fā)光狀況(假設(shè)燈泡電阻恒定)，圖2為實(shí)物圖．圖1圖2圖3(1)他分別將L1、L2接入圖1中的虛線框位置，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，當(dāng)電壓表示數(shù)為6V時(shí)，發(fā)覺燈泡均能正常發(fā)光．在圖2中用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連線補(bǔ)充完整．(2)接著他將L1和L2串聯(lián)后接入圖1中的虛線框位置，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，當(dāng)電壓表示數(shù)為6V時(shí)，發(fā)覺其中一個(gè)燈泡亮而另一個(gè)燈泡不亮，消滅這種現(xiàn)象的緣由是__________________________________________________________________________．(3)現(xiàn)有如下器材：電源E(6V，內(nèi)阻不計(jì))，燈泡L1(6V，1.5W)、L2(6V,10W)、L3(6V,10W)，單刀雙擲開關(guān)S，在圖3中設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)向燈的把握電路：當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S與1相接時(shí)，信號(hào)燈L1亮，右轉(zhuǎn)向燈L2亮而左轉(zhuǎn)向燈L3不亮；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S與2相接時(shí)，信號(hào)燈L1亮，左轉(zhuǎn)向燈L3亮而右轉(zhuǎn)向燈L2不亮．拓展探究1：一個(gè)用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端電壓U的關(guān)系圖象如圖4(a)所示，將它與兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源兩端，三個(gè)用電器消耗的電功率均為P，現(xiàn)將它們連接成如圖(b)所示的電路，接在該電源的兩端，設(shè)電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別是PD、P1、P2，它們之間的大小關(guān)系有()A．P1＝4PDB．PD＝P/4C．PD＝P2D．P1<4P2題型三：電功和電熱的區(qū)分【例3】抽油煙機(jī)是現(xiàn)代廚衛(wèi)不行缺少的用具，下表是“惠康牌”家用抽油煙機(jī)說明書中的主要技術(shù)參數(shù)表．用多用表測(cè)量得兩只電動(dòng)機(jī)的線圈電阻均為R＝90Ω.若保險(xiǎn)絲的熔斷電流是保險(xiǎn)絲允許通過的電流的1.5倍，啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)當(dāng)作純電阻處理，則(1)這種抽油煙機(jī)保險(xiǎn)絲的熔斷電流不得低于多少？(2)兩電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能為多少？.2.(3)兩電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的有用功是多少？(4)這種油煙機(jī)的機(jī)械效率是多少？參數(shù)表：額定電壓(兩電機(jī)、照明燈)AC220V50Hz額定輸入功率2×185W抽排風(fēng)量(兩電機(jī)同時(shí)工作)≥15m3風(fēng)壓(兩電機(jī)同時(shí)工作)≥300Pa照明燈40W排煙管內(nèi)徑150mm拓展探究2：日常生活用的電吹風(fēng)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，電熱絲給空氣加熱，得到的熱風(fēng)可將頭發(fā)吹干．設(shè)電動(dòng)機(jī)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(fēng)機(jī)兩端電壓為U，通過的電流為I，消耗的電功率為P，則以下選項(xiàng)正確的是()A．IU>PB．IU＝PC．P>I2(R1＋R2)D．P＝I2(R1＋R2)課堂達(dá)標(biāo)1.家用電飯鍋有兩種工作狀態(tài)，一是鍋內(nèi)水燒開前的加熱狀態(tài)，一是水燒開后的保溫狀態(tài)，其電路如圖2－5－4所示．R1是一電阻，R2是加熱用的電阻絲，則電飯鍋()A．S閉合時(shí)為保溫狀態(tài)B．S斷開時(shí)為加熱狀態(tài)C．S閉合時(shí)為加熱狀態(tài)D．S斷開時(shí)為保溫狀態(tài)2．在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，每秒鐘電流做功和每秒鐘內(nèi)電樞上產(chǎn)生的熱量的關(guān)系，下列說法中正確的是()A．電功等于電熱B．電功等于電熱的2倍C．電功等于電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能D．電熱僅為電功的一部分3．關(guān)于電功和焦耳熱，下列說法錯(cuò)誤的是()A．在純電阻電路中，計(jì)算電功可用公式W＝I2RtB．在非純電阻電路中，計(jì)算電功可用公式W＝I2RtC．在純電阻電路中，計(jì)算焦耳熱可用公式Q＝I2RtD．在非純電阻電路中，計(jì)算焦耳熱可用公式Q＝IUt4．用一個(gè)額定電壓為220V的電熱水器煮沸一壺水需要ts，假如不考慮電熱水器的電熱損失和電熱絲電阻受溫度的影響，那么()A．當(dāng)線路電壓為110V時(shí)，煮沸一壺水需要2tsB．當(dāng)線路電壓為110V時(shí)，煮沸一壺水需要4tsC．當(dāng)線路電壓為55V時(shí)，煮沸一壺水需要4tsD．當(dāng)線路電壓為55V時(shí)，煮沸一壺水需要16ts5.始終流電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)阻肯定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈兩端加電壓為0.3V，電流為0.3A．松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為2V時(shí)，電流為0.8A，電動(dòng)機(jī)正常工作．求該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，輸入的電功率是多少？電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多少？

課后達(dá)標(biāo)1．關(guān)于三個(gè)公式：(1)P＝UI；(2)P＝I2R；(3)P＝eq\f(U2,R)，下列敘述正確的是()A．公式(1)適用于任何電路的電熱功率B．公式(2)適用于任何電路的電熱功率C．公式(1)、(2)、(3)適用于任何電路電功率D．以上都不正確2．一只一般的家用照明白熾燈，額定功率為40W，正常發(fā)光時(shí)，通過它的電流與下列哪一個(gè)值較為接近()A．20AB．2AC．0.2AD．0.02A3．兩只燈泡L1、L2分別標(biāo)有“110V,60W”和“110V,110W”，另外有一只滑動(dòng)變阻器R，將它們連接后接入220V的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個(gè)電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個(gè)電路().3.總結(jié)反思總結(jié)反思4．如圖5所示電路，電動(dòng)機(jī)M轉(zhuǎn)動(dòng)起來后，將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的電熱Q隨電壓表測(cè)得的電壓U和電流表測(cè)得的電流I而變化的狀況是(電動(dòng)機(jī)線圈的電阻可以認(rèn)為是不變的)()A．Q跟電流I的平方成正比B．Q跟電壓U的平方成正比C．Q跟電壓U與電流I的乘積成正比D．Q跟電壓U與電流I的比值成正比6．兩個(gè)電阻，R1＝8Ω，R2＝2Ω，并聯(lián)在電路中，欲使這兩個(gè)電阻消耗的電功率相等，可行的方法是()A．用一個(gè)阻值為2Ω的電阻與R2串聯(lián)B．用一個(gè)阻值為1Ω的電阻與R2串聯(lián)C．用一個(gè)阻值為6Ω的電阻與R1串聯(lián)D．用一個(gè)阻值為2Ω的電阻與R1串聯(lián)7.一幢居民樓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、電視機(jī)、微波爐、電腦等等．停電時(shí)，用歐姆表測(cè)得A、B間的電阻為R；供電后，各家電器同時(shí)使用，測(cè)得A、B間電壓為U，進(jìn)線電流為I，如圖6所示，則計(jì)算該幢居民樓用電的總功率可以用的公式是()A．P＝I2RB．P＝U2/RC．P＝IUD．P＝eq\f(W,t)二、計(jì)算論述題8．一臺(tái)國(guó)產(chǎn)XQB30－13型自動(dòng)洗衣機(jī)說明書中所列的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表，試依據(jù)表中供應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算：額定電壓220V額定頻率50Hz額定洗衣、脫水功率360W額定洗衣、脫水容量3kg整機(jī)質(zhì)量33kg外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)(542×550×920)mm3(1)這臺(tái)洗衣機(jī)在額定電壓下洗衣或脫水時(shí)，通過洗衣機(jī)的電流強(qiáng)度是多大？(2)若洗衣、脫水的累計(jì)時(shí)間為40min，則洗衣機(jī)耗電多少？9．某房間