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1、 2 5 焦耳定律 姓名 学 习 目 标 1 理解电流热效应的本质 2 掌握焦耳定律 并能进行有关计算 3 理解电功和电热的关系 能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的 电功和电热 重 难 点 重点 焦耳定律内容 难点 电功和电热之间的联系和区别 自主学习 1 电流做功的多少等于转化为其他形式能的数量 所谓电流做 功 实质上是导体中的恒定电场对的力在做功 电 荷 的减小 其他形式的 能在 增加 公式 W P 2 电流通过用电器时把能全部转化为能 这样的电路叫 做纯电阻电路 同步导学 1 电功和电功率 1 电功是电流通过一段电路时 电能转化为其他形式能 电场能 机械 能 化学能或内能等 的量度 2
2、W qU UIt 是电功的普适式 P UI 是电功率的普适式 适用于任何电 路 2 焦耳定律和热功率 1 电热则是电流通过导体时 电能转化为内能的量度 2 Q I2Rt 是电热的计算式 可以计算任何电路中电流 I 通过电阻R 时 在 t 时间内产生的热量 电热 P I 2R 是热功率的计算式 3 电功和电热 1 在纯电阻电路中 电流通过用电器以发热为目的 例如电炉 电熨斗 电饭锅 电烙铁 白炽灯泡等 这时电能全部转化为内能 电功等于电热 即 W UIt I 2Rt t R U 2 同理 P UI I2R R U 2 2 在非纯电阻电路中 电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能 为目的 发热
3、不是目的 而是难以避免的内能损失 例如电动机 电解槽 给蓄 电池充电 日光灯等 这时电路消耗的电能 即W UIt 分为两部分 一大部分 转化为其他形式的能 例如电流通过电动机 电动机转动 电能转化为机械能 另一小部分不可避免地转化为电热Q I2R t 电枢的电阻生热 这里 W UIt 不再 等于 Q I2Rt 应该是 W E其他 Q 学生活动 3 电功和电热是两个不同的物理量 只有在纯电阻电路中 电功才等于 电热 W Q UIt I 2R t t R U 2 在非纯电阻电路中 电功大于电热 W Q 这时 电功只能用W UIt 计算 电热只能用Q I 2Rt 计算 两式不能通用 例 1 一台电风
4、扇 内阻为20 接上 220 V 电压后 消耗功率66 W 问 1 电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少 2 电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少 转化为内能的功率是 多少 电动机的效率是多少 3 如果接上电源后 电风扇的风叶被卡住 不能转动 这时通过电动机 的电流 以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少 当堂达标 1 用电器两端电压220V 这意味着 A 1A 电流通过用电器时 消耗的电能为220J B 1C 正电荷通过用电器时 产生220J 的热量 C 1A 电流通过用电器时 电流的发热功率为220W D 1C 正电荷从电势高端移到电势低端时 电场力做功220J 2 一灯泡标有 22
5、0V 100W 字样将其接到110V 的电源上 不考虑灯泡电 阻的变化 则有 A 灯泡的实际功率为50W B 灯泡的实际功率为25W C 通过灯泡的电流为额定电流的 2 1 D 通过灯泡的电流为额定电流的 4 1 3 下图电路中 电灯 L1 L2都标有 220V 100W 电灯 L3 L4都标有 220V 40W 将 A B 两端接入电源 最暗的灯是 A L1B L2 C L3D L4 4 把两个相同的电灯分别接在图中甲 乙两个电路里 调节滑动变阻器 使两灯都正常发光 两电路中消耗的总功率分别为 甲 P和乙P 可以断定 A 甲P 乙PB 甲P 乙PC 甲P 乙PD 无法确定 5 输电线总电阻为
6、r 输送的电功率是P 送电电压为U 则用户得到的 功率为 A P B r U P P 2 C r U P 2 D r U P 2 6 一个直流电动机所加电压为U 电流为I 线圈内阻为R 当它工作时 下述说法中错误的是 A 电动机的输出功率为U 2 R B 电动机的发热功率为I2R C 电动机的输出功率为IU I 2R D 电动机的功率可写作IU I 2R U2 R 7 有一个直流电动机 把它接入0 2V 电压的电路时 电动机不转 测得流 过电动机的电流是0 4A 若把它接入2V 电压的电路中 电动机正常工作 工作 电流是 1A 求 1 电动机正常工作时的输出功率 2 如在正常工作时 转子突然被
7、卡住 此时电动机的发热功率多大 提 示 电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器 8 某一电动机 当电压U1 10V 时带不动负载 因此不转动 这时电流为 I1 2A 当电压为 U2 36V 时能带动负载正常运转 这时电流为I2 1A 求这时电 动机的机械功率是多大 9 微型吸尘器的直流电动机内阻一定 当加上0 3 的电压时 通过的 电流为 0 3 A 此时电动机不转 当加在电动机两端的电压为2 0 时 电流为 0 A 这时电动机正常工作 则吸尘器的效率为多少 拓展提高 1 关于电功 下列说法中正确的有 A 电功的实质是电场力所做的功B 电功是电能转化为内能 C 电场力做功使电能转化成其他形式
8、能量的量度 D 电流通过电动机时的电功率和热功率相等 2 一盏电灯直接接在恒定的电源上 其功率为100W 若将这盏灯先接上 一段很长的导线后 再接在同一电源上 在导线上损失的电功率是9W 那么此 时电灯实际消耗的电功率将 A 大于 91W B 小于 91W C 等于 91W D 条件不足 无法确定 3 A B C 三个灯泡如图所示的方式连接时 各自消耗的实际功率相同 则 PA PB PC为 A 1 1 1 B 1 2 2 C 2 1 1 D 1 4 4 4 图中 R1 4 R2 9 R3 18 通电 后 A 经 R1和 R3的电流之比I1 I3 3 1 B R1两端的电压和R3两端的电压之比U
9、1 U3 4 9 C 三个电阻消耗的电功率之比P1 P2 P3 2 1 2 D 三个电阻消耗的电功率之比P1 P2 P3 2 2 1 5 两个电阻 R1 8 R2 2 并联在电路中 欲使这两个电阻消耗的电功 率相等 可行的办法是 A 用一个阻值为2 的电阻与R2串联B 用一个阻值为6 的电阻与R2串联 C 用一个阻值为6 的电阻与R1串联 D 用一个阻值为2 的电阻与R1串联 6 理发用的电吹风机中有电动机和电热丝 电动机带动风叶转动 电热丝 给空气加热 得到热风将头发吹干 设电动机线圈电阻为R1 它与电热丝电阻 值 R2 串联后接到直流电源上 吹风机两端电压为U 电流为 I 消耗的功率为P
10、则有 A UIPB 21 2 RRIPC UIPD 21 2 RRIP 7 一台直流电动机线圈电阻r 1 与一阻值 R 10 的电阻串联 当所加电压U 150V 电动机正常 工作时电压表示数100V 求电动机消耗的功率及输出 的机械功率 8 如图所示是电饭煲的电路图 S1是一个限 温开关 手动闭合 当此开关的温度达到居里点 103 时会自动断开 S2是一个自动温控开关 当温度低于60 时会自动闭合 温度高于80 时 会自动断开 红灯是加热状态时的指示灯 它在 保温状态下是不亮的 黄灯是保温状态下的指示 灯 限流电阻R1 R2 500 加热电阻丝 R3 50 两灯的电阻不计 1 根据电路分析 叙
11、述电饭煲煮饭的全过程 包括加热和保温的过程 2 简要回答 如果不闭合开关S1 电饭煲能将饭煮熟吗 3 计算加热和保温两种状态下 电饭煲的消耗功率之比 9 一台国产XQB30 13 型全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如 下表 试根据表中提供的数据计算 额定电压220 额定频率50 Hz 额定洗衣 脱水功率360 W 额定洗衣 脱水容量3 kg 整机质量33 kg 外形尺寸 长 宽 高 5 2 550 20 3 1 这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时 通过洗衣机的电流是多大 2 如洗衣 脱水的累计时间为40 min 则洗衣机耗电多少 探究 为什么在非纯电阻电路中U IR 作 业 P55问题与
12、练习2 3 4 5 固镇县新马桥中学 2 5 焦耳定律答案 自主学习 1 电能自由电荷静电力电势能IUtWIUP2 电内 同步导学 例 1 解答 1 因为 P入 IU 所以 I 220 66 U P A 0 3 A 2 电风扇正常工作时转化为内能的功率 P 内 I2R 0 32 20 W 1 8 W 电风扇正常工作时转化为机械能的功率 P机 P入 P内 66 W 1 8 W 64 2 W 电风扇正常工作时的效率 66 2 64 100 97 3 3 电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻 通过电风扇的电流 场强度 的力的属性 场自身决定 F q 向为正电荷在 受力方向 或V m I 20
13、220 R U A 11 A 电动机消耗的电功率 P IU 11 220 W 2420 W 电动机发热功率 P内 I 2R 11 2 20 W 2420 W 当堂达标 1 D 2 BC 3 C 4 C 5 B 6 AD 7 1 5W 8W 8 31W 9 60 拓展提高 1 AC 2 B 3 D 4 AC 5 A 6 AD 7 P IUM 5 100 500W P 热 I 2r 25W P 机 P P热 500 25 475W 8 1 电饭煲盛上食物后 接上电源 S2自动闭合 同时把手动开关S1关闭 这时黄 灯短路红灯亮 电饭堡处于加热状态 加热到80 时 S2自动断开 S1仍闭合待电饭煲中水
14、 烧干后 温度升高到103 时 开关 S1自动断开 这时饭已煮熟 黄灯亮 电饭煲处于保温状 态由于电饭堡散热 待温度下降至70 时 S2自动闭合 电饭煲重新处于加热状态 待温度 上升到 80 时 又自动断开 电饭煲再次处于保温状态 2 不能 因为如果不闭合S1 则只能 将 食物加热至80 3 设电 饭煲处 于加 热状态时 功率为P1 8W 1064W 50050 50050 220 R U P 2 23 2 1 设电饭煲处于保温状态时消耗的功率为P2 则 8W 88W 50500 50500 500 220 RR U P 2 231 2 2 所以 P1 P2 12 1 9 1 1 64 A 2 8 64 105 J
