高中物理人教版1第二章恒定電流第5節(jié)焦耳定律-參賽作品

焦耳定律【考綱要求】1．理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。了解實(shí)際功率和額定功率。2．了解電功和電熱的關(guān)系。了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的適應(yīng)條件。3．知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系，電功大于電熱。4．能運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)解決簡(jiǎn)單的含電動(dòng)機(jī)的非純電阻電路問題?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】1.什么是電功和電功率？（1）功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能通過實(shí)現(xiàn)。電流做功的實(shí)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：是電功的普適式，適用于任何電路。單位：。（2）不同電機(jī)做功快慢不同，內(nèi)電流所做的功叫做電功率。公式：P=是電功率的普適式。單位：。適用于任何電路。2.什么焦耳定律和熱功率？（1）電流的熱效應(yīng)：電流在通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，能轉(zhuǎn)化為能。這就是電流的熱效應(yīng)。任何電路中電流I通過電阻R時(shí)都要產(chǎn)生的熱量（電熱）。（2）焦耳定律內(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)體的電阻成及通電時(shí)間成。（3）表達(dá)式：電熱Q=。注意：焦耳定律是電流熱效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)定律，凡是計(jì)算電熱，都應(yīng)選用焦耳定律。適用于純電阻電路，也適用于非純電阻電路。（4）熱功率（P）：定義：稱為熱功率。表達(dá)式：P=。3.電功和電熱有何異同？（1）電流通過用電器時(shí)把能全部轉(zhuǎn)化為能，這樣的電路叫做純電阻電路。在純電阻電路中，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.同理.（2）電流通過用電器時(shí)把能全部轉(zhuǎn)化為的能和能，這樣的電路叫做非純電阻電路。在非純電阻電路中：電流通過用電器是以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能以外的形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是難以避免的內(nèi)能損失。例如電動(dòng)機(jī)、電解槽、給蓄電池充電、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E其他（例如電流通過電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）；另一小部分不可避免地轉(zhuǎn)化為電熱Q=I2Rt（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，電功等于電熱，；在非純電阻電路中，電功大于電熱，W>Q，這時(shí)電功只能用計(jì)算，電熱只能用計(jì)算，兩式不能通用。【考點(diǎn)突破】將標(biāo)有“220V，100W”和“220V，25W”字樣的兩個(gè)燈泡A和B串聯(lián)后接入電路，為使兩個(gè)燈泡都能安全使用，電路兩端所加電壓的最高值是多少？這時(shí)兩燈的實(shí)際功率之和是多少？R1R2R3典型例題1下圖所示的電路中，三電阻串聯(lián)，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，電路總電壓為U，各電阻消耗的功率分別為P1、P2、P3，則P1：P2R1R2R3A、2：3：6B、6：3：2C、1：2：3D、3：2：1下圖所示的電路中，三電阻并聯(lián)，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，電路總電壓為U，各電阻消耗的功率分別為P1、P2、P3，則P1：P2：P3等于()A、2：3：6B、6：3：2C、1：2：3D、3：2：1答案A，D解析：上述電路為純電阻電路，且三電阻串聯(lián)，電流相等，由P=I2R，得功率之比等于電阻之比。三電阻改為并聯(lián)，各電阻兩端電壓相等，由P=得功率之比與各電阻成反比。純電阻串并聯(lián)中的功率分配（1）串聯(lián)電路中的功率分配與電阻成，總功率等于各電阻消耗功率。（2）并聯(lián)電路中的功率分配與電阻成，總功率等于各支路消耗功率。反饋練習(xí)1：不考慮溫度對(duì)電阻的影響，對(duì)一個(gè)“220V，40W”的燈泡，下列說法正確的是（）A.接在110V的電路上時(shí)的功率為20WB.接在110V的電路上時(shí)的功率為10WC.接在440V的電路上時(shí)的功率為160WD.接在220V的電路上時(shí)的功率為40W典型例題2一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20Ω，接上220V電壓后，消耗功率66W，問：（1）電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少？（2）電風(fēng)扇正常工作時(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）如果接上電源后，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？解析：（1）因?yàn)镻入=IU所以I=A=0.3A（2）電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率P內(nèi)=I2R=×20W=W電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率P機(jī)=P入-P內(nèi)=66W=W電風(fēng)扇正常工作時(shí)的效率η=×100%=%(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，通過電風(fēng)扇的電流I=A=11A電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P=IU=11×220W=2420W電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率P內(nèi)=I2R=112×20W=2420W反饋練習(xí)2：一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，線圈電阻為Ω，當(dāng)它兩端所加電壓為220V時(shí)，通過的電流是5A問：（1）電動(dòng)機(jī)的輸入功率多大？（2）電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗電能多少？（3）電動(dòng)機(jī)每分鐘產(chǎn)生的電熱多少？產(chǎn)生機(jī)械能多少？【考點(diǎn)鞏固】1．有兩個(gè)電阻R1和R2,且R1>R2,下列說法正確的是（）A．由公式P=I2R可知,電阻大的消耗的功率多,所以有P1>P2B.由公式P=U2/R可知,電阻小的消耗的功率多,所以有P1<P2C.由公式P=IU可知,消耗的功率多少與電阻無關(guān),所以有P1=P2D.在所加電壓相同的情況下,由公式P=U2/R可知,電阻小的消耗的功率多,所以有P1<P22．一燈泡標(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)，則有( )A．燈泡的實(shí)際功率為50WB．燈泡的實(shí)際功率為25WC．通過燈泡的電流為額定電流的D．通過燈泡的電流為額定電流的3．室內(nèi)有五種用電器:的電飯鍋,200W的電冰箱,750W的取暖器,250W的電視機(jī)和2kW的空調(diào)機(jī),供電電壓是220V,進(jìn)線處有13A的保險(xiǎn)絲,為不使保險(xiǎn)絲燒斷,下列用電器不能同時(shí)使用的是()A.電飯鍋和電冰箱B.取暖器和空調(diào)機(jī)C.電飯鍋和空調(diào)機(jī)D.電冰箱、電視機(jī)和空調(diào)機(jī)4．一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)所加電壓為U，電流為I，線圈內(nèi)阻為R，當(dāng)它工作時(shí)，下述說法中錯(cuò)誤的是（）A．電動(dòng)機(jī)的輸入功率為U2／RB．電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為I2RC．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為IU-I2RD．電動(dòng)機(jī)的功率可寫作IU=I2R=U2/R5．如圖所示A、B兩點(diǎn)間電壓為18V，R1=Ω，電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻也是Ω，線路中的電流是25A，則此電路中電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是（）％％ABCRRABCRRR7．某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如圖所示．重物的質(zhì)量m＝50kg，電源電動(dòng)勢(shì)ε＝110V．不計(jì)內(nèi)阻及各處的摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v＝0.90m／s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度I＝5A，由此可知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R＝Ω。8．有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4A，若把它接入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）MMAUR電動(dòng)機(jī)9．如圖所示的電路中，電爐電阻R=10Ω，電動(dòng)機(jī)線圈電阻r=1Ω，電路兩端電壓U=100V，電流表的示數(shù)為30A，問通過電動(dòng)機(jī)的