第12講 電能計(jì)算及焦耳定律

第十二講能計(jì)算焦耳定律【知無細(xì)】知一電功的定義：電流所作的功的叫做電功。要詮1電功的式，電功通常用電能表來測(cè)量。在運(yùn)用公式計(jì)算時(shí)，必須注UIt“個(gè)”同一，即同一時(shí)間、同一電路對(duì)應(yīng)同一電流的相應(yīng)電壓。當(dāng)然公式在實(shí)際運(yùn)用中也可適當(dāng)形成W2Rt

U2

t

進(jìn)行使用要詮2電功能的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制單位常用的還有度、千瓦時(shí)1度1千瓦時(shí)=3.6*10焦，千瓦時(shí)的字母表示為·例：于“電流做功與哪些因素有關(guān)”的問題，劉星同學(xué)作了如下猜想：猜想A：電流做功可能與電壓有關(guān)；猜想B：電流做功可能與電流有關(guān)；猜想C：電流做功可能與通電時(shí)間有關(guān)。為了驗(yàn)證自己的猜想，他選擇了如圖甲所示的裝(除電阻絲阻值不同外，其余條件均相)及電、開關(guān)、電壓表、導(dǎo)線若干。他將兩電阻絲串聯(lián)后接入電路，如乙所示。(1)將兩電阻絲串聯(lián)接人電路的的是為了控制通過電阻絲____和電時(shí)間相同，他采用的科學(xué)探究方法是____。(2)接通電路前，他想：通電一時(shí)間后觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化，若兩支溫度計(jì)示數(shù)變化不同，則說明電流做功與電阻絲兩端的_____有關(guān)這就驗(yàn)證了猜_______★解：猜想可以看出，影響電流做功的因素有電壓、電流和通電時(shí)間三個(gè)因素，在通過實(shí)驗(yàn)探究電流做功與某個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，應(yīng)采用控制變量法。實(shí)驗(yàn)裝置采用串聯(lián)的目的是使通過兩電阻的流和通電時(shí)間相同同時(shí)接通，同時(shí)斷開，這是為了研究電流做功與電壓的關(guān)系，阻值大的電阻兩端電壓。電流-1-

做功時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為煤油的內(nèi)能，因此電流做功的多少可以通過煤油的溫度顯示出來，若通電段時(shí)間后，兩瓶中煤油溫度變化不同，則說明電流做功與電壓有關(guān)。故答案為：(1)電控變量法2)壓A舉一三1、國(guó)大亞灣核電站一號(hào)機(jī)組發(fā)電功率為4__________。知二電率：電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功。

千瓦。若這個(gè)機(jī)組連續(xù)發(fā)電，一天內(nèi)輸出的電能為要詮1：功率的計(jì)算公式：

P

Wt

UI

，表電壓I表示電流，電功率的單位為瓦特。公式在實(shí)際運(yùn)用中也可變形成

PI2

U2

進(jìn)行使用。要詮21瓦=伏·，即A。意義是1牛物體在力的方向上通過1米的離時(shí)，所做的功為1焦要詮3電功率是用來表示電流做功快慢的物理量。常用概念用電器正常工作時(shí)的壓叫額定電壓U表用電器在額定電壓下消耗的功率叫定功率，用P表；例：圖是一種恒溫式電烙鐵的電路圖，在不用電烙鐵焊時(shí)，斷開開，使它處于保溫狀態(tài)；需要焊接時(shí)，閉合開關(guān)S就能很快達(dá)到接溫度．若電烙鐵的規(guī)格是220V”且R′=R．則保溫電路消耗的總功率為（）A．20WB．40WC．60WD．80W解：當(dāng)S閉時(shí)R′被短路，電烙鐵功率為額定功率；由功率公式

P

UU可求得R的值W當(dāng)S斷時(shí)，兩電阻串聯(lián)，總電阻R總R+R=2×1210=2420則電路消耗的總功率

2(220V)2R2420

,故A舉一三1、把標(biāo)有“”L1燈標(biāo)有“6V3W”的L2燈串，接在6V的源上，則（）-2-

A、兩燈一樣亮、L1比L2亮C、L1比L2暗D、兩燈都能正常發(fā)光2、家用電能表的盤面上，標(biāo)有3000R/kwh字樣，當(dāng)接入一個(gè)用電器正常工作時(shí)1min內(nèi)能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了15轉(zhuǎn)，該電器消耗的實(shí)際功率是（）A、5WB、500W、300W3KW知三焦耳定律：電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟通電時(shí)間成正比。要詮1焦耳定律的公式表示：

I2Rt

，Q表電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量，單位是焦），I表示通過導(dǎo)體的電流，單位是安(A)，R表導(dǎo)體的電阻，單位是(，示通電時(shí)間，單位是s要詮2焦耳定只適用于純電阻電路非純電阻電路的計(jì)算視實(shí)際情況而定在際分析解題中要注意進(jìn)行區(qū)分。例：圖是額定電壓為220V的理用電吹風(fēng)電路，其中電熱絲通電后發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)通電后送風(fēng)，電動(dòng)機(jī)的額定功率為120W。(1)要送冷風(fēng)，選擇開關(guān)應(yīng)放_(tái)_____置；要送熱風(fēng)，選擇開關(guān)應(yīng)放在_______位置。填“A”、”“C”)(2)若電吹風(fēng)在額定電壓下工作風(fēng)8min電所做的功是多?(3)若電吹風(fēng)在額定電壓下工作送熱風(fēng),電路消耗的總功率為，電熱絲R的值為多大？解：題關(guān)鍵在于分析了解功率大小對(duì)應(yīng)冷熱風(fēng)狀態(tài)，由圖不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電阻R接入，才有電流的熱效應(yīng)，此時(shí)才送熱風(fēng)故（）冷風(fēng)時(shí)，只有電動(dòng)機(jī)工作，送熱風(fēng)時(shí)電動(dòng)機(jī)和電熱絲都工作．故選B、A．（）流做功W=Pt120W(8×60)S=57600J（）熱絲發(fā)熱功率為P=560W-120W=440W電熱絲的電阻R由P=U/R得R=U/P=(220V)/440W=110．舉一三1如圖是某家用器部電路結(jié)構(gòu)圖其中RR加熱電阻,(R>R)，列電阻絲的四種連接方,使電熱器提供不同的發(fā)熱功率,關(guān)于大小說法正確的()-3-

A甲連接方,發(fā)熱功率最小C丙連接方,發(fā)熱功率最小

B乙連接方,發(fā)熱功率最大D丁連接方,發(fā)熱功率最大2、一只“220V45W”電烙鐵在額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生的熱量(

)A、45JB、220JC、2700J

D、9900J3、關(guān)于電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的量，以下說法正確的(

)A．根據(jù)Rt可，電阻越大相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多B．根據(jù)t／R可，電阻越大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越少C．根據(jù)Q=UIt可，相同時(shí)間，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與電阻無關(guān)D．根據(jù)Rt可，在電流一時(shí)，電阻越大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多【后習(xí)．如圖－1甲所示的兩個(gè)電流表均為校實(shí)驗(yàn)室里常用的電流如乙所)。閉合開關(guān)后，兩電流的指針都正常偏轉(zhuǎn)且偏轉(zhuǎn)角度相同，此時(shí)燈L和L所耗的電率P和P的值為11()圖121A4∶B．∶4C．5∶1D．∶．某物理興趣小組的同學(xué)用幾個(gè)完全相同的小燈泡，設(shè)計(jì)如圖甲、乙、丙三種電路電源電壓相同且恒定不變，電路消耗的總功率大小關(guān)系是(A>>PC．＝P＝

圖122B．P<PD．P＝>P．如圖12－3所，電源電壓保持不變，電R＝R＝＝S都斷開時(shí)，電流表示數(shù)為1A122-4-

則

()圖123A電源電壓為VB當(dāng)S、S都閉合時(shí)，電流表示數(shù)為A1C．閉合S、開S時(shí)R的率為1012D．S、S都閉合時(shí)，整個(gè)電路消耗的功率最大1．如圖12－4所示，電源電壓保持6V不，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V，定值電阻的規(guī)格為10Ω0.5A”滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為20Ω1A”。閉合開關(guān)，為了保證電路安全在變阻器滑片移動(dòng)過程中，下列說法正確的是()圖－A電阻消功率允許的變化范圍為0.4W0.9W1B電流表示數(shù)允許的變化范圍為0.2A～0.5AC．阻器接電路的阻值允許變化范圍為～202D．路耗總功率允許的變化范圍為1.2W3．自年101起，我國(guó)分階段逐步禁止進(jìn)口和銷售普通照明白熾燈，并將在2年淘汰白熾燈。節(jié)能燈比同光效的白熾燈節(jié)能～80%，且使用壽命長(zhǎng)。一只標(biāo)有220V60W”的白熾燈，正常發(fā)光時(shí)通過燈絲的電流大約為kW的電能可供它正常發(fā)光可光效相同“VW的節(jié)能燈正常發(fā)____h．如圖－5所LL兩的電阻分別是R，S閉S斷時(shí)LL正常發(fā)光，當(dāng)、121212斷S閉合時(shí)LL的接方式____如果此時(shí)L亮L不亮，則LL的電阻大小應(yīng)滿足的321212關(guān)系是____圖125．如圖－6所，電源電壓保持不變∶＝∶。只閉合S時(shí)，電流表的示數(shù)為A，R消的11功率為P；閉合時(shí)消的功率為WR消的功率為，P∶P＝∶1。則R先兩12221次消耗的功率之比為___-5-

圖12

圖12．小莉在實(shí)踐活動(dòng)中設(shè)計(jì)的模擬調(diào)光燈電路，如－所。選用的電源電壓恒為，小燈泡上有6VW、滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有2A字樣。若不考慮燈泡溫度對(duì)電阻的影響，閉合開S后，問：(1)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是多？(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P在點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)以及電路消耗的總功率是多少？(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移a時(shí)，會(huì)出現(xiàn)的情況是什么？．某同學(xué)用電流表和電壓表測(cè)某一電熱器的額定功(定電壓已知)，于是他設(shè)計(jì)了圖12所的實(shí)驗(yàn)電路圖。電源電壓U恒，滑動(dòng)變阻器電阻最大值為R電熱器電阻為。圖128(1)用電流表和電壓表測(cè)功率的原____(用公式表示(2)實(shí)驗(yàn)操作過程中，移動(dòng)滑動(dòng)變器的滑片，同時(shí)應(yīng)觀察并記____的示數(shù)。(3)若實(shí)驗(yàn)操作中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)不論樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的置電壓表示數(shù)幾乎不發(fā)生改變查得電路各處連接無誤，電路元件完好無損，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因____，該同學(xué)認(rèn)為在圖中需加一根導(dǎo)線，就能使滑片P在動(dòng)過程中明顯地改變電熱器兩端的電壓。請(qǐng)你在圖中畫出這根導(dǎo)線。．明測(cè)量一只額定電壓為V燈的電功率。(1)實(shí)驗(yàn)中小明連接了如圖－所示的電路同的小林現(xiàn)電路中有一根導(dǎo)線的一個(gè)連接點(diǎn)有誤你幫他在圖中找出并畫出那條導(dǎo)線的正確連接點(diǎn)。-6-

圖129(2)接著他按照正確電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象如下表小明手邊有1.5A50Ω2.0A20Ω兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，上面實(shí)驗(yàn)中他選用的滑動(dòng)變阻器規(guī)格____。實(shí)驗(yàn)次數(shù)

電壓表示數(shù)V1.52.5

電流表示數(shù)A0.2

燈泡亮度較暗正常發(fā)光不發(fā)光(3)由于小明粗心大意沒有記錄泡正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)你根據(jù)另一組的小雨畫出的燈泡電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖像如圖12－10)幫他計(jì)算出燈泡的額定功率為_。圖1211小王做“測(cè)定小燈泡電功率”實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有電(電壓保持不變)、待測(cè)小燈、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)及導(dǎo)線若干，其中待測(cè)小燈上只有所A指燈泡正常工作電字樣清晰可。他正確連接電路，實(shí)驗(yàn)步驟正確，閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器的滑片至小燈正常發(fā)光時(shí)，變阻器接入電路電阻恰為最大阻值的一半，但此時(shí)無法從電壓表V上確地讀出額定電壓。在上述實(shí)驗(yàn)過程中，電流表A示數(shù)范圍為0.20～安。經(jīng)思考后，他在電路中再連接一個(gè)電壓V并按規(guī)范重新實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電壓表V的示數(shù)從2.0伏漸變大，電壓表V的示數(shù)從伏漸變小。(1)請(qǐng)寫出小王將電壓表V接電路中的位___(2)請(qǐng)根據(jù)相