第二章第五節(jié)-焦耳定律上課二

Unit2恒定電流純電阻電路:非純電阻電路:電能→內(nèi)能電能→內(nèi)能+其它形式的能

QI2Rt

WUIt=I=U/R電功=電熱：W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R電功率=熱功率：P=P熱

=UI=I2R=U2/RMWW

-QQUIt＞I2RtI＜U/R電功：W=UIt電熱：Q=I2Rt電功率：P=UI熱功率：P熱=I2R應(yīng)用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：P2：P3等于()A、2：3：6B、6：3：2C、1：2：3D、3：2：1R1R2R3A應(yīng)用2、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、2：3：6

B、6：3：2

C、1：2：3

D、3：2：1DI額=P額/U額

=1000/220A≈4.5A

應(yīng)用3：規(guī)格為“220V，1000W”的電爐，求：

1.電爐正常工作時(shí)，通過電阻絲的電流

2.電爐的電阻

2.電爐的電阻：

R=U額2/P額

=2202/1000Ω解：1.由P=UI知，電爐正常工作時(shí)：=48.4Ω應(yīng)用4．加在某臺(tái)電動(dòng)機(jī)上的電壓是U，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為r，則電動(dòng)機(jī)線圈上消耗的熱功率為（）

A．P

B．U2/r

C．P2r/U2

D．P-P2r/U2非純電阻電路中計(jì)算電功率只能用P=UI，熱功率只能用P熱=I2RC例1：對(duì)計(jì)算任何用電器的電功率都適用的公式是()

CD例2、對(duì)計(jì)算任何用電器的熱功率都適用的公式是()

計(jì)算熱功率的普適公式為:I2RtQP==AD解:據(jù)能量守恒定律得:

IUt=I2Rt+W故電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為:W=(IU-I2R)t=(5×220-52×0.4)×60J=6.5×104J例3、一個(gè)電動(dòng)機(jī)，線圈電阻是0.4，當(dāng)它兩端所加的電壓為220V時(shí)，通過的電流是5A。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功有多少?1.器材：玩具電機(jī)1臺(tái)、干電池2節(jié)、電壓表和電流表各1只、導(dǎo)線若干。2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫?qǐng)?jiān)O(shè)法測(cè)出電風(fēng)扇的直流電阻，以及電動(dòng)機(jī)工作時(shí)總功率(電功率）和輸出的機(jī)械功率。實(shí)驗(yàn)：探究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系MVA3.實(shí)驗(yàn)步驟：取一個(gè)玩具小電機(jī)，其內(nèi)阻R=1.0Ω，把它接在如圖所示的電路中。（1）先夾住電動(dòng)機(jī)軸，閉合電鍵，電機(jī)不轉(zhuǎn)。調(diào)整滑動(dòng)變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為0.50V，記下電流表的示數(shù)，算出小電機(jī)消耗的電功率和熱功率，并加以比較。實(shí)驗(yàn)：探究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系（2）再松開夾子，使小電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為2.0V（此電壓為小電機(jī)的額定電壓），記下電流表的示數(shù)，算出小電機(jī)消耗的電功率和熱功率，并加以比較。MVA運(yùn)行情況物理量卡住

熱功率

I2R（W）電功率UI（W）電阻

R（Ω）電流

I

（A）電壓

U

（V）機(jī)械功率

UI-I2R（W）

轉(zhuǎn)動(dòng)30.0830.130300.240.30.1920.3實(shí)驗(yàn)：探究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系0.0480分析該電動(dòng)機(jī)在不同情況下，電功率與熱功率及機(jī)械功率之間關(guān)系，從能量守恒角度加以解釋。4.數(shù)據(jù)處理：純電阻電路

非純電阻電路:電能W電能W

Q=I2Rt

W=UIt（I=U/R）M（I＜U/R）電功：W=UIt電熱：Q=I2Rt電功率：P=UI熱功率：P熱=I2R運(yùn)轉(zhuǎn)卡住內(nèi)能Q焦耳定律電熱內(nèi)能Q+其它形式的能

W=UIt

Q=I2Rt電功等于電熱電功大于電熱=>實(shí)驗(yàn)：探究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系電功和電熱的比較例1.要使“110V，40W”、“110V，100W”的兩種燈泡接在220V的電路中都能正常發(fā)光，選擇哪個(gè)電路；哪個(gè)最省電？L1L1L1L1L1L2L2L2L2L2220V220V220V220V可以可以正常發(fā)光：達(dá)到額定電壓、額定電流省電

例2.一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20Ω，接上220V電壓后，消耗的功率是66W。求：

（1）電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流強(qiáng)度。

（2）電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能的功率，電機(jī)的效率。

（3）如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求這時(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。分清輸入電功率、消耗熱功率、輸出機(jī)械功率及它們之間的守恒關(guān)系是關(guān)鍵

解析：（1）由P=UI可得電流I=P/U=66W220V=0.3A；（2）線圈電阻發(fā)熱功率PQ=I2r=1.8w；機(jī)械功率P機(jī)=P-PQ=64.2W；效率為機(jī)械功率與總功率之比為η=P機(jī)/P=97.3%．（3）當(dāng)葉片不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作純電阻，I=U/r=11A；P=UI=I2r=2420w．答：（1）電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流是0.3A；（2）電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是64.2W，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是1.8W，電動(dòng)機(jī)的效率為97.3%；（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)的電流為11A，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率都是2420W．電熱1.電功W

定義：在一段電路中電場(chǎng)力所做的功,也就是通常說的電流所做的功,簡(jiǎn)稱電功.

公式：W=UIt

單位：J

2.電功率P

定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率公式：P==W/t=UI

單位：WkWkWh1kWh=3.6×106J小結(jié)：電功和電功率、電熱和熱功率

3.焦耳定律內(nèi)容：電流通過某導(dǎo)體，在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量,跟電流的平方、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間成正比。公式：Q=I2Rt公式：P熱=Q/t=I2R

單位：WkW4.熱功率：P熱

導(dǎo)體在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的熱量A組能力訓(xùn)練題11.用電器兩端電壓220V，這意味著( )A.1A電流通過用電器時(shí)，消耗的電能為220JB.1C正電荷通過用電器時(shí)，產(chǎn)生220J的熱量C.1A電流通過用電器時(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220JDA組能力訓(xùn)練題22.關(guān)于電功，下列說法中正確的有(

)A.電功的實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)力所做的功B.電功是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度C.電場(chǎng)力做功是電能轉(zhuǎn)化成其他形式能量的量度D.電流通過電動(dòng)機(jī)時(shí)的電功率和熱功率相等ACA組能力訓(xùn)練題33.一燈泡標(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1/2D.通過燈泡的電流為額定電流的1/4BCA組能力訓(xùn)練題44.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(

)A．L1B．L2

C．L3D．L4ABL1L2L3L4CA組能力訓(xùn)練題55.把兩個(gè)相同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P甲和P乙，可以斷定()A.P甲>P乙

B.P甲<P乙

C.P甲=P乙

D.無法確定8V16V甲乙CA組能力訓(xùn)練題66.輸電線總電阻為r，輸送的電功率是P，送電電壓為U，則用戶得到的功率為( )P

B. C.D.BA組能力訓(xùn)練題77.一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)線圈電阻r=1Ω，與一阻值R=10Ω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。URMV電阻R兩端的電壓為UR=U-UM=50V，

通過R的電流是I=UR/R=5A電動(dòng)機(jī)消耗的功率為P=IUM=5×100=500W

P熱=I2r=25W

P機(jī)=P-P熱=500-25=475W解：A組能力訓(xùn)練題87.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）（1）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)為純電阻電路，r=U1/I1=0.5Ω電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，P電=I2U2=1×2=2W電動(dòng)機(jī)的熱功率為P熱=I22r=12×0.5=0.5W電動(dòng)機(jī)所做機(jī)械功的功率P機(jī)=P機(jī)-P熱=1.5W（2）轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為P熱=U22/r=22/0.5=8W解：B組能力訓(xùn)練題11.A、B、C三個(gè)燈泡如圖所示的方式連接時(shí),各自消耗的實(shí)際功率相同，則RA:RB:RC為(

)A.1:1:1 B.1:2:2C.2:1:1 D.1:4:4ACBB、C兩個(gè)燈泡并聯(lián)，UB=UC，

解：B、C兩個(gè)燈消耗的實(shí)際功率相同，則由P=U2/R，RB=RC，IA=2IB=2IC，

則由P=I2R，

RA:RB:RC=1:4:4DB組能力訓(xùn)練題22.圖中R1=4Ω,R2=9Ω,R3=18Ω。通電后（）A.經(jīng)R1和R3的電流之比I1:I3=3:1B.R1兩端的電壓和R3兩端的電壓之比U1:U3=4:9C.三個(gè)電阻消耗的電功率之比P1:P2:P3=2:1:2D.三個(gè)電阻消耗的電功率之比P1:P2:P3=2:2:1

R1R2R3ADB組能力訓(xùn)練題33.兩個(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，可行的辦法是（）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6Ω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)AB組能力訓(xùn)練題44.電阻R1=8Ω，R2=2Ω。如圖甲電路中要使R1、R2消耗的功率相等，滑動(dòng)變阻器阻值為_______，如圖乙電路中要使R1、R2消耗的功率相等，滑動(dòng)變阻器阻值為_______。R1R2R乙R1RR2甲8Ω2ΩB組能力訓(xùn)練題5（2007年海南卷5）5.一白熾燈泡的額定功率與額定電壓分別為36W與36V。若把此燈泡接到輸出電壓為18V的電源兩端，則燈泡消耗的電功率（）A.等于36W

B.小于36W，大于9

WC.等于9W

D.小于36W解：設(shè)燈泡接U=36V電壓和U′=18V電壓時(shí)的電阻分別為R、R′,電壓減小，燈絲溫度降低,電阻減小，R>R′。BB組能力訓(xùn)練題66、某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如上圖所示，重物質(zhì)量m=50kg，電源提供恒定電壓U=110V，不計(jì)各處摩擦，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)，電路中電流強(qiáng)度I=5A，求電動(dòng)機(jī)線圈電阻R（g=10m/s2）。vU=110VP電=P熱+P機(jī)其中機(jī)械功率：P機(jī)=mgv=50×10×0.9=450瓦

電功率：P電=UI=110×5=550瓦∴P熱=P電-P機(jī)=550-450=100瓦∵P熱=I2R=100瓦電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為4Ω。解：∴R=4ΩB組能力訓(xùn)練題77.如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個(gè)控溫開關(guān),手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)（103℃）時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開。S2是一個(gè)自動(dòng)控溫開關(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。紅燈是加熱時(shí)的指示燈，黃燈是保溫時(shí)的指示燈。分流電阻R1＝R2＝500Ω，計(jì)算加熱電阻絲R3＝50Ω，兩燈電阻不計(jì)。（1）根據(jù)電路分析，敘述電飯煲煮飯的全過程（包括加熱和保溫的過程）。（2）簡(jiǎn)要回答，如果不閉合開關(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。S1R3S2R1R2黃燈紅燈電源220V由于電飯煲散熱，待溫度下降至60℃時(shí)，S2自動(dòng)閉合，電飯煲重新處于加熱狀態(tài)，待溫度上升到80℃時(shí)，又自動(dòng)斷開，電飯煲再次處于保溫狀態(tài)。解：（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)開關(guān)S1關(guān)閉，這時(shí)黃燈被短路紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃時(shí)，S2自動(dòng)斷開，S1仍閉合，待電飯煲中水燒干后，溫度升高到103℃時(shí)，開關(guān)S1自動(dòng)斷開，這時(shí)飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)。（3）加熱時(shí)電飯煲消耗的電功率保溫時(shí)電飯煲消耗的電功率為從而有如果不閉合開關(guān)S1，開始S2總是閉合的，R1被短路，功率為P1，當(dāng)溫度上升到80℃時(shí)，S2自動(dòng)斷開，功率降為P2，溫度降低到60℃，S2自動(dòng)閉合。溫度只能在60℃—80℃之間變化,不能把水燒開，不能煮熟飯。（2）如果不閉合開關(guān)S1,電飯煲不能將飯煮熟課堂互動(dòng)講練純電阻電路的分析與計(jì)算例1

定兩只標(biāo)有“110V40W”的燈泡L1和標(biāo)有“110V100W”的燈泡L2及一只最大阻值為500Ω的滑動(dòng)變阻器R，將它們接在220V的電路中，在圖2－5－3所示的幾種接法中，最合理的是(

)圖2－5－3【思路點(diǎn)撥】該題所謂的最合理就是既能使兩個(gè)燈泡正常發(fā)光，又能使滑動(dòng)變阻器消耗的功率最小，此時(shí)電路中的電流應(yīng)該最?。揪v精析】由L1(110V,40W)，L2(110V,100W)，可知R1>R2，由串、并聯(lián)電流電壓特點(diǎn)可知A、D中L