《高中物理第二章恒定电流2.5焦耳定律课件新人教版选修3_1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理第二章恒定电流2.5焦耳定律课件新人教版选修3_1（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5焦耳定律 一 电功和电功率 自由电荷 电流 IUt IU 焦耳 J 瓦特 瓦 W 电能 做功 的快慢 二 焦耳定律1 内容 电流通过导体产生的热量跟 成正比 跟 及 成正比 2 表达式 Q 3 热功率 1 定义 单位时间内的 电流的二次方 导体的电阻 通电时间 I2Rt 发热量 2 公式 P热 单位 3 物理意义 表示电流 的物理量 I2R 瓦特 W 发热快慢 思考辨析 1 电流做功越多 电功率越大 2 电功率越大 电流做功越多 3 电流做功的过程实质上是静电力做功的过程 4 热功率一定等于电功率 5 在任何电路中都可以用Q I2Rt求电热 提示 1 根据电功率公式P 可知 在相等时间内电流
2、做功越多 电功率才越大 2 电功率的大小表示做功快慢 不表示做功多少 3 电流做功实质上是静电力做功 4 只有在纯电阻电路中热功率等于电功率 非纯电阻电路中热功率小于电功率 5 在任何电路中都可以用焦耳定律Q I2Rt求电热 生活链接 如图所示 通电后 电风扇消耗电能 那么你知道电能都转化成了什么能量吗 提示 电能转化成内能和机械能 知识点一电功和电热的比较探究导入 如图所示的电吹风和电熨斗都是通过电流做功进行工作的电器 1 电吹风工作时 将电能转化为什么能 2 电熨斗工作时 将电能转化为什么能 提示 1 电吹风工作时 将电能转化为机械能和内能 2 电熨斗工作时 将电能转化为内能 归纳总结 1
3、 纯电阻电路和非纯电阻电路 1 常用的电灯泡 电炉子等为纯电阻电路 电动机 电解槽等为非纯电阻电路 2 纯电阻电路服从欧姆定律 而非纯电阻电路不完全服从欧姆定律 3 纯电阻电路电流做功时 电能全部转化为电热 而非纯电阻电路 电流做功将电能一部分转化为电热 一部分转化为机械能或其他形式的能 2 电功与电热 3 电功率与热功率 典题通关 典例 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 1 求电动机正常工作时的输出功率 2 若在正常工作时 转子突然被卡住 此时电动机的发热功率为多大 正确解答
4、 1 电动机不转时 说明电动机无机械能输出 它消耗的电能全部转化为内能 此时电动机可看作纯电阻电路 则R 0 5 当电压为2V 电流为1A时 电动机正常工作 有机械能输出 此时电动机为非纯电阻电路 消耗的电能等于转化的机械能和内能之和 转化的热功率为P热 I2R 0 5W总功率P总 UI 2W 则输出功率P出 P总 P热 1 5W 2 若在电动机正常工作时被卡住 电动机无机械能输出 看作纯电阻电路 此时的电热功率为P热 W 8W 答案 1 1 5W 2 8W 规律方法 电功 电热的计算方法 1 判断电路中的用电器是纯电阻用电器还是非纯电阻用电器 2 分析各用电器之间的连接方式 对纯电阻电路 计
5、算时可以利用串联电路的分压特点或并联电路的分流特点 3 由所求问题选取合适的公式 在非纯电阻电路中计算电功只能用W UIt 计算电热只能用Q I2Rt 欧姆定律的变形式在纯电阻电路中才能通用 4 对于含电动机的电路 电动机转动时是非纯电阻用电器 电动机不转动时是纯电阻用电器 过关训练 微型吸尘器的直流电动机的内阻一定 为1 当加在它两端的电压为2 0V时 电流为0 8A 且能正常工作 求 1 它的额定输入功率多大 2 工作时由导线发热损失的功率多大 3 它的最大输出功率多大 解析 1 电动机的额定输入功率为P额 UI 2 0 0 8W 1 6W 2 电动机的发热功率为P热 I2R 0 8 2
6、1W 0 64W 3 根据能量的转化与守恒 电动机的最大输出功率为P出 P额 P热 1 6 0 64 W 0 96W 答案 1 1 6W 2 0 64W 3 0 96W 补偿训练 1 把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上 若要产生相等的热量 则两种方法所需的时间之比t串 t并为 A 1 1B 2 1C 4 1D 1 4 解析 选C 设每根电热丝电阻为R 则R串 2R R并 由Q W t得t串 t并 4 1 2 图中虚线框内是一未知电路 测得它的两端点a b之间电阻是R 在a b之间加上电压U 测得流过电路的电流为I 则未知电路的电功率一定是 A I2RB C UID UI I2
7、R 解析 选C 选项A B的表达式只适用于纯电阻电路 D项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率 虚线框中不知道是哪种元件 功率P UI总是适用的 C选项正确 知识点二串 并联电路中电功率的分析与计算探究导入 1 将额定电压均为1 5V 额定功率分别为0 3W和0 5W的小灯泡A B串联起来接在电压为U的电源上 两灯均发光 则两灯泡哪一个较亮 提示 由P 得R 故A B两灯的电阻分别为7 5 和4 5 将它们串联起来接入电路后通过两灯的电流相等 由P I2R可知 A灯较亮 2 标有 220V40W 的白炽灯泡和 220V40W 的电动机 把它们并联后接到220V的照明电路中 二者都能正常工作 它
8、们在相同的时间内产生的电热相同吗 提示 不相同 电动机和灯泡消耗的电能相同 电动机有一部分电能转化为电热 另一部分转化为机械能 灯泡消耗的电能几乎全部转化为电热 归纳总结 串 并联电路中电功率的比较 典题通关 典例 多选 如图所示 电阻R1 20 电动机线圈的电阻R2 10 当电键打开时 电流表的示数是0 5A 当电键合上后 电动机转动起来 电路两端的电压不变 电流表 的示数I和电路消耗的电功率应是 A I 1 5AB I 1 5AC P 15WD P 15W 正确解答 选B D 电路两端的电压为U I1R1 0 5A 20 10V 电动机是非纯电阻用电器 UI2 R2 所以I2 1A 电流表
9、的示数I I1 I2 1 5A 故A错误 B正确 电路总功率为P U I1 I2 15W 故C错误 D正确 规律方法 含电动机电路的功率计算方法含电动机电路是非纯电阻电路 相关各功率的计算总结如下 1 输入功率 也叫电动机的总功率 由电动机电路的电流和电压决定 计算公式 P总 UI 2 发热功率 电动机线圈上有电阻 电流通过线圈时要产生内能 发热功率 P热 I2r 3 输出功率 电动机做有用功的功率 如图所示 对于匀速上升的物体 发动机的输出功率 P出 mg v 4 功率关系 P总 P出 P热 5 电动机的效率 100 过关训练 1 在高速公路隧道内两侧的电灯泡不易更换 为了延长电灯泡的使用寿
10、命 一个接口处通常安装两个完全相同的灯泡 下列说法正确的是 A 两个灯泡串联B 两个灯泡并联C 每个灯泡实际消耗的功率是其额定功率的四分之一D 每个灯泡实际消耗的功率小于其额定功率的四分之一 解析 选A 两个灯泡串联 每个灯泡承受的电压为U V 110V 低于额定电压 灯泡不易损坏 故A正确 两个灯泡并联 每个灯泡承受的电压为U 220V 仍等于灯泡的额定电压 灯泡正常工作 不能延长电灯泡的使用寿命 故B错误 由P 两个灯泡串联时 U变为原来的 由于灯丝较正常发光时 温度偏低 故灯丝电阻较正常发光时小 所以每个灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一 故C D错误 2 多选 用如图所示的实验
11、电路研究微型电动机的性能 当调节滑动变阻器的电阻R使电动机停止转动时 电流表和电压表的示数分别为I1 0 5A和U1 2 0V 重新调节滑动变阻器的电阻R使电动机正常转动时 电流表和电压表的示数分别为I2 2 0A和U2 24V 则 A 微型电动机内线圈电阻为R线 4 0 B 微型电动机内线圈电阻为R线 12 C 电动机正常转动时输出的机械功率为P机 48WD 电动机正常转动时输出的机械功率为P机 32W 解析 选A D 当电动机停止转动时 相当于一个纯电阻元件 根据欧姆定律可知电动机内线圈的电阻R线 4 0 所以A正确 B错误 当电动机正常转动时 电动机消耗的电功率P U2I2 48W 电动
12、机内线圈消耗的热功率P线 R线 16W 故电动机输出的机械功率P机 P P线 32W 故C错误 D正确 补偿训练 电阻R1 R2的I U图象如图所示 则下列说法正确的是 A R1 R2 3 1B 将R1与R2串联后接于电源上 则电压比U1 U2 1 3C 将R1与R2并联后接于电源上 则电流比I1 I2 1 3D 将R1与R2并联后接于电源上 则功率比P1 P2 1 3 解析 选B 由I U图象可知R1 R2 1 3 选项A错误 将R1与R2串联后接于电源上 则通过两电阻的电流相等 由欧姆定律U IR可得U1 U2 R1 R2 1 3 选项B正确 将R1与R2并联后接于电源上 则两电阻两端的电
13、压相等 由欧姆定律I 可得I1 I2 R2 R1 3 1 由P 可得P1 P2 R2 R1 3 1 故选项C D错误 拓展例题 考查内容 电功率综合应用问题 典例 一辆电动自行车的铭牌上给出了如表的技术参数 质量为M 70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶 所受阻力F阻恒为车和人总重的k 0 02倍 g取10m s2 求 1 此车电机的内阻 2 在电机正常工作时 人骑车行驶的最大速度 正确解答 1 由表可知 电机的输出功率为P出 120W 额定电压为U0 40V 额定电流为I0 3 5A电机正常工作时输入功率 P入 U0I0 40 3 5W 140W设电机的内阻为r 则由欧姆定律知 P入 P出 r解得r 1 63 2 设车的质量为m 由题意知 行驶时所受阻力 F阻 k M m g 当达到最大速度vm时 有P出 F阻 vm解得vm 6m s答案 1 1 63 2 6m s
