《2017-2018学年高中物理 第二章 恒定电流 第6讲 焦耳定律学案 新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第二章 恒定电流 第6讲 焦耳定律学案 新人教版选修3-1（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、焦耳定律目标定位1.理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算.2.理解电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别一、电功和电功率1电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功(2)定义式：WIUt.(3)单位：焦耳，符号：J.(4)实质：电能转化为其他形式的能(5)适用条件：任何电路2电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功(2)公式：PIU.(3)单位：瓦特，符号：W.(4)物理意义：表示电流做功的快慢(5)适用条件：任何电路深度思考(1)两个电阻串联，功率和电阻存在什么关系？(2)两个电阻并联，功率和电阻存在什么关系？答案(1)由PI2R知，串
2、联电阻的功率与电阻成正比(2)由P知，并联电阻的功率与电阻成反比例1将两个定值电阻R1、R2并联在电压为U的电源两端，R1消耗的功率为P1，R2消耗的功率为3P1，当把它们串联在电压为4U的电源两端时，下列说法正确的是()AR1两端的电压为UBR2消耗的功率变小C通过R2的电流变小D两个电阻消耗的总功率为12P1解析当R1、R2并联在电压为U的电源两端时，两电阻两端的电压为U，根据PIU，功率之比等于电流之比，根据并联电路电流和电阻的关系，可知：R13R2；当把它们串联在电压为4U的电源两端时，电路中的电流I，故通过R2的电流不变，电压不变，所以R2的电功率不变，仍为3P1，故B、C错误；R1
3、两端的电压U1IR13R23U，故A错误；两个电阻消耗的总功率PUI4U12P1，故D正确答案D例2A、B为“220V100W”的两盏相同的灯泡，C、D为“220V40W”的两盏相同灯泡，A、B灯的电阻为_；C、D电阻为_.现将四盏灯泡接成如图1所示电路，并将两端接入电路，各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD，则实际功率的大小顺序是_图1解析由PIU和I，得R则：RARB484，RCRD1210；由电路图可知，B、C并联，所以电压相等，根据P可知：PBPC，A、D串联，电流相等，由PIU和UIR，得PI2R可知，PDPA；A、D的电流大于B、C的电流，根据PI2R可知：PAPB，PDPC；
4、所以PDPAPBPC.答案4841210PDPAPBPC(1)额定功率：用电器正常工作时所消耗的功率，也是用电器两端电压为额定电压(或通过的电流为额定电流)时消耗的电功率.用电器铭牌上所标的功率即为额定功率.(2)实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率.为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率.二、焦耳定律1焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比(2)表达式：QI2Rt.(3)适用条件：任何电路2热功率(1)定义：单位时间内的发热量(2)表达式：PI2R.(3)适用条件：任何电路3纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路
5、能量转化情况电功和电热的关系WQ即IUtI2RttWQE其他UItI2RtE其他电功率和热功率的关系PP热，即IUI2RPP热P其他即IUtI2RP其他欧姆定律是否成立UIRI成立UIRI不成立深度思考电风扇、电冰箱消耗的电能等于I2Rt吗？电风扇、电冰箱消耗的电能转化成什么形式的能量？答案不等于；电风扇、电冰箱消耗电能没有全部转化为热能，有大部分转化为机械能，小部分转化为电热例3下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多BWIUt适用于任何电路，而WI2Rtt只适用于纯电阻电路C在非纯电阻电路中，IUI2RD焦耳热QI2Rt适用于
6、任何电路解析电功率公式P，表示电功率越大，电流做功越快对于一段电路，有PIU，I，焦耳热Q()2Rt，可见Q与P、U、t都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错WIUt是电功的定义式，适用于任何电路，而I只适用于纯电阻电路，B对在非纯电阻电路中，电流做的功焦耳热其他形式的能，所以WQ，即IUI2R，C对QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D对答案BCD例4在研究微型电动机的性能时，可采用如图2所示的实验电路当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和1.0V；当重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为20A和15.0V则有关这台电动机
7、正常运转时的说法正确的是()图2A电动机的内阻为7.5B电动机的内电阻发热功率为8.0WC电动机的输出功率为30WD电动机的效率约为27%解析当电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V时，电动机停止工作，电路中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值r 2.0 ，选项A错误；电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V，则电动机的内电阻发热功率，P热Ir2.022 W8.0 W，选项B正确；电动机的总功率P总U2I215.0 V2.0 A30.0 W，所以电动机的输出功率P输出P总P热30.0 W8.0 W22.0 W，选项C错误；电动机的效率100%73.3%，选
8、项D错误答案B电动机的功率和效率电动机的总功率(输入功率)：P入IU.电动机的热功率P热I2r.电动机的输出功率(机械功率)：P出IUI2r.电动机的效率：1.说明：注意区分电动机的几种功率，从能量守恒角度分析和考虑电动机问题.1(电功和电功率)(多选)如图3所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后，灯泡都正常发光，且两个电路的总功率相等则下列对这两个电路中的U甲、U乙、R甲、R乙之间的关系的说法，正确的是()图3AU甲2U乙BU甲2U乙CR甲4R乙DR甲2R乙答案BC解析设灯泡的电阻为R，正常发光时电流为I，电压为U，由于两个电路的总功率相等，PU甲IU乙2I，得U甲2U乙；又由U甲2UI
9、R甲，U乙U2IR乙，得R甲4R乙，故正确答案为B、C.2(焦耳定律)通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流为，则在时间t内产生的热量为()A4QB2QC.D.答案C解析根据QI2Rt得，电阻变为原来的2倍，电流变为原来的，时间不变，则热量变为原来的，C正确3(焦耳定律和热功率)一台电动机，额定电压为100V，电阻为1.正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为()A500WB25WC1000WD475W答案B解析电动机的热功率PI2r521W25W，B正确，A、C、D错误4(非纯电阻电路的特点及有关计算)如图4所示是一直流电动机工作时的电路图电动机
10、内阻r0.8，电路中另一电阻R10，直流电压U160V，电压表示数UV110V试求：图4(1)通过电动机的电流；(2)输入电动机的总功率；(3)电动机输出的机械功率答案(1)5A(2)550W(3)530W解析(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压URUUV(160110) V50V通过电阻R的电流IRA5A即通过电动机的电流IMIR5A.(2)电动机的分压UMUV110V输入电动机的总功率P总IMUM550W.(3)电动机的热功率P热Ir20W电动机输出的机械功率P出P总P热530W题组一对电功、电功率的理解和计算1(多选)关于电功，下列说法中正确的有()A电功的实质是静电力所做的功B电功
11、是电能转化为其他形式能的量度C静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大D电流通过电动机时的电功率和热功率相等答案AB2两个精制电阻，用锰铜电阻丝绕制而成，电阻上分别标有“10010W”和“2040W”，则它们的额定电流之比为()A.5B.20C.10D12000答案C解析由公式PI2R得：I，所以I1I210.3电压都是110V，额定功率PA100W，PB40W的灯泡两盏，若接在电压为220V的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是()答案C解析判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有PIU，可知RARB.对于A电路，由于RAR
12、B，所以UBUA，且有UB110V，B灯被烧毁，UA110V，A灯不能正常发光对于B电路，由于RBRA，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UBU并，B灯烧毁对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UAUB110V，两灯可以正常发光对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UAUB110V，两灯可以正常发光比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IAIB)110V，而D电路中变阻器功率为(IAIB)110V，所以C电路消耗电功率最小4两盏额定功率相同的灯泡A和B，其额定电压UAUB，则下列说法正确的是()A两灯正常发光时，灯泡的电流IAIBB两灯电阻RAR
13、BC将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PAPBD将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率PARB，由PIU可知额定电流IAPB，故C错误；两灯并联后，由并联电路的功率分配关系可知P，所以PAPB，故D正确5如图1为一种服务型机器人，其额定功率为48 W，额定工作电压为24 V，机器人的锂电池容量为20 Ah.则机器人()图1A额定工作电流为20 AB充满电后最长工作时间为2 hC电池充满电后总电量为7.2104 CD以额定电流工作时每秒消耗能量为20 J答案C解析由PIU知额定电流I2 A，选项A错误；充满电后，锂电池容量为20 Ah，最长工作时间t10 h，选项B错误；电池充满电后总电量QIt203 600 C7.2104 C，选项C正确；以额定电流工作时每秒消耗能量WIUt48 J，D错误题组二焦耳定律的理解非纯电阻电路计算6(多选)关于四个公式PIU；PI2R；P；P，下列叙述正确的是()A公式适用于任何电路的电功率的计算B公式适用于任何电路的热功率的计算C公式适用于任何电路电功率的计算D以上均不正确答案AB解析PIU、P适用于任何电路的电功率的计算，而PI2R、P只适用于纯电阻电路的电功率的计算，故A正确，C、D错误PI2R适用于任何电路的热功率的计算，PIU、P只适用于纯电阻电路的热功率的计算，故B正确7额
