《2018-2019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《2018-2019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。 (
2、 ) (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
3、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.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0.2 V电压的电路时
4、，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A。若把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A。 (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】 (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2 V、电流为1 A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=0.5 W 总功率P总=UI=2 W，则输出功率P出=P总-P热=1.5 W。 (2
5、)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=8 W。 答案：(1)1.5 W (2)8 W,【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
6、直流电动机的内阻一定，为1 ，当加在它两端的电压为2.0 V时，电流为0.8 A，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=2.00.8 W=1.6 W。 (2)电动机的发热功率为 P热=I2R=(0.8)21 W=0.64 W。 (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=0.96 W。 答案：(1)1.6 W (2)0.64 W (3)0.96 W,【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
7、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.11 B.21 C.41 D.14,【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=41。,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.I2R B. C.UI D.UI-I2R,【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
8、计算 探究导入： 1.将额定电压均为1.5 V，额定功率分别为0.3 W和0.5 W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“220 V 40 W”的白炽灯泡和“220 V 40 W”的电动机，把它们并联后接到220 V的照明电路中，二者都能正常工作，它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
9、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0.5 A，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=1.5 A B.I1.5 A C.P=15 W D.P15 W,【正确解答】选B、D。电路两端的电压为U=I1R1=0.5A 20 =10 V。电动机是非纯电阻用电器，UI2 R2， 所以I2 =1 A。电流表的示数I=I1+I21.5A， 故A错误、B正确。电路总功率为P=U(I1+I2)15 W， 故C错
10、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=mgv。,(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
11、 ( ),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=110 V，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)用如图所示的实验电路研究微 型电动
12、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=0.5 A和U1=2.0 V； 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=2.0 A和U2=24 V。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=48 W D.电动机正常转动时输出的机械功率为P机=32 W,【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
13、P=U2I2=48 W，电动机内 线圈消耗的热功率P线= R线=16 W，故电动机输 出的机械功率P机=P-P线=32 W，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.R1R2=31 B.将R1与R2串联后接于电源上，则电压比U1U2=13 C.将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1I2=13 D.将R1与R2并联后接于电源上，则功率比P1P2=13,【解析】选B。由I-U图象可知R1R2= =13，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U1U2=R1R2=13，选项B正确；将R
14、1与R2并联后接于电源上，则两电阻两 端的电压相等，由欧姆定律I= 可得I1I2=R2R1 =31，由P= 可得P1P2=R2R1=31，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=70 kg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=120 W，额定电压为U0=40 V，额定电流为I0=3.5 A 电机正常工作时输入功率：P入=U0I0=403.5 W=140 W 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=6 m/s 答案：(1)1.63 (2)6 m/s,
