【精品】高中物理（人教版）選修3-1 優(yōu)秀學(xué)案--2.5《焦耳定律》

1、.2. 5 焦耳定律學(xué)案課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目的初步理解焦耳定律，并能進(jìn)展有關(guān)計(jì)算二、預(yù)習(xí)內(nèi)容1.電流做功的多少等于 轉(zhuǎn)化為其他形式能的數(shù)量；所謂電流做功，本質(zhì)上是導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì) 的 力在做功，電荷的 減小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。2.電流通過(guò)用電器時(shí)把 能全部轉(zhuǎn)化為 能，這樣的電路叫做純電阻電路。三、提出疑惑課內(nèi)探究學(xué)案一、學(xué)習(xí)目的1理解電流熱效應(yīng)的本質(zhì)2掌握焦耳定律，并能進(jìn)展有關(guān)計(jì)算3理解電功和電熱的關(guān)系，能區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路中的電功和電熱二、學(xué)習(xí)過(guò)程1.電功和電功率1電功是電流通過(guò)一段電路時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能電場(chǎng)能、機(jī)械能、化學(xué)能或內(nèi)能等的量度。2W=

2、 qU=UIt是電功的普適式，P= UI是電功率的普適式，適用于任何電路。2.焦耳定律和熱功率1電熱那么是電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度.2Q=I2Rt是電熱的計(jì)算式，可以計(jì)算任何電路中電流I 通過(guò)電阻R時(shí)在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量電熱；P=I2R是熱功率的計(jì)算式，3.電功和電熱1在純電阻電路中：電流通過(guò)用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、電飯鍋，電烙鐵、白熾燈泡等。這時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電功等于電熱，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.2在非純電阻電路中：電流通過(guò)用電器是以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能以外的形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是難以防止的內(nèi)能損失。例如電動(dòng)機(jī)、電解槽、給蓄電池充電

3、、日光燈等.這時(shí)電路消耗的電能，即W=UIt分為兩部分，一大部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能例如電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；另一小部分不可防止地轉(zhuǎn)化為電熱Q=I2R t電樞的電阻生熱.這里W=UIt不再等于Q=I2Rt，應(yīng)該是W=E其他Q.3電功和電熱是兩個(gè)不同的物理量，只有在純電阻電路中，電功才等于電熱，W=Q=UIt=I 2R t=；在非純電阻電路中，電功大于電熱，W>Q，這時(shí)電功只能用W=UIt計(jì)算，電熱只能用Q=I2Rt計(jì)算，兩式不能通用。例1 一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20 ，接上220 V電壓后，消耗功率66 W，問(wèn)：1電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少？2電風(fēng)扇正常工作

4、時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少？電動(dòng)機(jī)的效率是多少？3假如接上電源后，電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？三、反思總結(jié)四、當(dāng)堂檢測(cè)1. 用電器兩端電壓220V，這意味著A.1A電流通過(guò)用電器時(shí)，消耗的電能為220JB.1C正電荷通過(guò)用電器時(shí)，產(chǎn)生220J的熱量C.1A電流通過(guò)用電器時(shí)，電流的發(fā)熱功率為220WD.1C正電荷從電勢(shì)高端移到電勢(shì)低端時(shí)，電場(chǎng)力做功220J2. 一燈泡標(biāo)有“220V，100W字樣將其接到110V的電源上不考慮燈泡電阻的變化，那么有A.燈泡的實(shí)際功率為50WB.燈泡的實(shí)際功率為25WC.通過(guò)燈泡

5、的電流為額定電流的D.通過(guò)燈泡的電流為額定電流的3.下圖電路中，電燈L1、L2都標(biāo)有“220V，100W；電燈L3、L4都標(biāo)有“220V，40W將A、B兩端接入電源，最暗的燈是 AL1 BL2 CL3 DL44.把兩個(gè)一樣的電燈分別接在圖中甲、乙兩個(gè)電路里，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使兩燈都正常發(fā)光，兩電路中消耗的總功率分別為和，可以斷定A.B.C.=D.無(wú)法確定5. 輸電線(xiàn)總電阻為r，輸送的電功率是P，送電電壓為U，那么用戶(hù)得到的功率為A.P B.C.D.6.一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)所加電壓為U，電流為 I，線(xiàn)圈內(nèi)阻為 R，當(dāng)它工作時(shí)，下述說(shuō)法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 A電動(dòng)機(jī)的輸出功率為U2RB電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為I2R

6、C電動(dòng)機(jī)的輸出功率為IU-I2RD電動(dòng)機(jī)的功率可寫(xiě)作IU=I2R=U2/R7.有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是0.4A，假設(shè)把它接入2V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1A。求：1電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率 ； 2如在正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率多大？提示：電動(dòng)機(jī)在電路中轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為純電阻用電器8某一電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電壓U1=10V時(shí)帶不動(dòng)負(fù)載，因此不轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)電流為I1=2A。當(dāng)電壓為U2=36V時(shí)能帶動(dòng)負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)電流為I2=1A。求這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多大？9微型吸塵器的直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻一定，當(dāng)加上0.3 的

7、電壓時(shí)，通過(guò)的電流為0.3 A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，當(dāng)加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為2.0 時(shí)，電流為0. A，這時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作，那么吸塵器的效率為多少？課后練習(xí)與進(jìn)步1.關(guān)于電功，以下說(shuō)法中正確的有A.電功的本質(zhì)是電場(chǎng)力所做的功B.電功是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.電場(chǎng)力做功使電能轉(zhuǎn)化成其他形式能量的量度D.電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)時(shí)的電功率和熱功率相等2. 一盞電燈直接接在恒定的電源上，其功率為100W，假設(shè)將這盞燈先接上一段很長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)后，再接在同一電源上，在導(dǎo)線(xiàn)上損失的電功率是9W，那么此時(shí)電燈實(shí)際消耗的電功率將 A.大于91WB.小于91WC.等于91WD.條件缺乏，無(wú)法確定3. A、B、C三個(gè)燈泡如下圖的方式連接

8、時(shí)，各自消耗的實(shí)際功率一樣，那么PA:PB:PC為 A.1:1:1 B.1:2: 2 C.2:1:1 D.1:4:44.圖中R1=4，R2=9，R3=18。通電后 A經(jīng)R1和R3的電流之比I1：I3=3：1 BR1兩端的電壓和R3兩端的電壓之比U1：U3=4：9 C三個(gè)電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2：1：2 D三個(gè)電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2： 2：1 5. 兩個(gè)電阻,R1=8,R2=2,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2的電阻與R2串聯(lián)B用一個(gè)阻值為6的電阻與R2串聯(lián)C用一個(gè)阻值為6的電阻與R1串聯(lián)D用一個(gè)阻值為2的電阻與R1串聯(lián)

9、6.理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)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，得到熱風(fēng)將頭發(fā)吹干。設(shè)電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻為R1 ，它與電熱絲電阻值R2 串聯(lián)后接到直流電源上，吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U，電流為I消耗的功率為P，那么有 AB C D7.一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻r =1，與一阻值R=10的電阻串聯(lián)，當(dāng)所加電壓U=150V，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電壓表示數(shù)100V，求電動(dòng)機(jī)消耗的功率及輸出的機(jī)械功率。8.如下圖是電飯煲的電路圖，S1是一個(gè)限溫開(kāi)關(guān)，手動(dòng)閉合，當(dāng)此開(kāi)關(guān)的溫度到達(dá)居里點(diǎn)103時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)；S2是一個(gè)自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度低于60時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，溫度高于80時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，紅燈是加熱狀態(tài)時(shí)的指示燈，它

10、在保溫狀態(tài)下是不亮的，黃燈是保溫狀態(tài)下的指示燈。限流電阻R1=R2=500，加熱電阻絲R3=50，兩燈的電阻不計(jì)。1根據(jù)電路分析，表達(dá)電飯煲煮飯的全過(guò)程 包括加熱和保溫的過(guò)程。 2簡(jiǎn)要答復(fù)，假如不閉合開(kāi)關(guān)S1，電飯煲能將飯煮熟嗎？ 3計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲的消耗功率之比。9.一臺(tái)國(guó)產(chǎn)XQB3013型全自動(dòng)洗衣機(jī)說(shuō)明書(shū)中所列的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表，試根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)計(jì)算：額定電壓220 額定頻率50 Hz額定洗衣、脫水功率360 W額定洗衣、脫水容量3 kg整機(jī)質(zhì)量33 kg外形尺寸長(zhǎng)×寬×高52×550×203 1這臺(tái)洗衣機(jī)在額定電壓下洗衣或脫

11、水時(shí)，通過(guò)洗衣機(jī)的電流是多大?2如洗衣、脫水的累計(jì)時(shí)間為40 min，那么洗衣機(jī)耗電多少?2.5 焦耳定律 學(xué)案導(dǎo)學(xué)參考答案3電風(fēng)扇風(fēng)葉被卡住后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)可視為純電阻，通過(guò)電風(fēng)扇的電流I= A=11 A電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P=IU=11×220 W=2420 W電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率P內(nèi)=I2R=112×20 W=2420 W預(yù)習(xí)內(nèi)容1.電能 自由電荷 靜電力 電勢(shì)能 2.電 內(nèi)當(dāng)堂檢測(cè)1、D 2、BC 3、C 4、C 5、B 6、AD 7、1.5W，8W 8、31W 9、60.課后練習(xí)與進(jìn)步 1、AC 2、B 3、D 4、AC 5、A 6、AD7、P=IUM=5×100=500W P熱=I2r =25W P機(jī)=P-P熱=500-25=475W8、1電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動(dòng)閉合，同時(shí)把手動(dòng)開(kāi)關(guān)S1關(guān)閉，這時(shí)黃燈短路紅燈亮，電飯堡處于加熱狀態(tài)，加熱到