《浙江专用2018_2019学年高中物理第二章恒定电流2_5焦耳定律学案新人教版选修3_120190102212》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江专用2018_2019学年高中物理第二章恒定电流2_5焦耳定律学案新人教版选修3_120190102212（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5节焦耳定律研究学考明确要求知识内容焦耳定律考试要求学考c选考c基本要求1.知道电流做功的实质，知道电流做功对应的能量转化。2会推导电功和电功率的表达式。3知道在纯电阻电路中，电能全部转化为导体的内能。4知道焦耳定律，会用焦耳定律推导导体热功率的表达式。5会计算电路中的电功、电功率、电热和热功率。发展要求知道PUI、P、PI2R的区别、联系和适用范围。基 础 梳 理1电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。(2)公式：WqUUIt。(3)单位：国际单位为焦耳，符号为J。常用单位为千瓦时(kWh)。亦称为“度”，1度3.6106
2、J。(4)实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中对电荷做的功。(5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程。电功的大小量度着电能的转化，它标志着有多少电能转化为其他形式的能。2电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。(2)表达式：PUI。(3)单位：瓦特，符号W。常用的单位还有千瓦(kW)，1 kW1_000_W。(4)物理意义：反映电流做功的快慢。(5)额定功率：用电器在额定电压下工作的电功率。特别提醒用电器上标注的功率是它们的额定功率，是用电器的额定电压下(或通过额定电流时)长时间正常工作的最大功率。用电器在实际工作时的电功率为实际功率，实际功率可能
3、大于、小于或等于额定功率，为保护用电器，实际功率应小于或等于额定功率。典 例 精 析【例1】 如图1所示电路中，R1R3R2R4在ab两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为P1、P2、P3、P4，则他们的大小关系是()图1AP1P3P1P3P4CP2P1P4P3 DP1P2P3P4解析设R1、R2、R3、R4的电流分别为I1、I2、I3、I4，则I1I2I3I4，故P1IR1P3IR3，即P2P1P3又因为U3U4，R3I4，即P3P4故P2P1P3P4，综上选项B正确。答案B在纯电阻电路中，WqUUItI2Rt。PUII2R。即 学 即 练1(2018浙江名校协作体模拟)如图为某智能
4、手机电池上的信息，电池支持“9V 2A”快充技术，电池充满仅需约1.3小时，轻度使用状态可使用一天。下列说法正确的是()A9.88 Wh为该电池的电荷量B4.35 V为该电池的电动势C轻度使用时的平均功率约1 WD根据数据可以计算得到该电池的容量约为2 600 mAh解析9.88 Wh为电池储存的电能，A错；3.8 V为该电池的电动势，B错；轻度使用时的平均功率PW0.41W，C错；该电池的容量QIt21 0001.3 mAh2 600 mAh，D正确。答案D基 础 梳 理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)公式：QI2Rt。(
5、3)单位：焦耳，符号是J。(4)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能。特别提醒电热是电能转化为内能的量度。只要电路中有电阻元件，电流通过电路时必产生电热，焦耳定律是一切电路中计算电热的普适公式。2热功率(1)定义：单位时间内的发热量叫热功率。(2)表达式：热功率即电能转化为内能的功率PI2R。(3)单位：瓦特，符号W。(4)实质：电能转化为内能的功率。特别提醒在任何电路中，总有电功率大于或等于热功率，即UII2R。只有在纯电阻电路中，I2RUI。3纯电阻电路和非纯电阻电路(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。(2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽
6、的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能。(3)两种电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路能量转化情况直观图电功和电热的关系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IUI2RP其他欧姆定律是否成立UIRI成立UIRI不成立元件举例电阻电炉丝白炽灯等电动机电解槽等典 例 精 析【例2】 如图2所示的电路中，电源电压为60 V，内阻不计，电阻R2 ，电动机的内阻R01.6 ，电压表的示数为50 V，电动机正常工作，求电动机的输出功率。图2解析电动机正常工作时，电动机两端的电压，U0
7、50 V，此时通过电路中的电流：I5 A。电动机的输出功率P出U0II2R0210 W答案210 W电动机的功率电动机的总功率(输入功率)：P入UI。电动机的热功率：P热I2r。电动机的输出功率(机械功率)：P出UII2r。电动机的效率：1。【例3】 规格为“220 V36 W”的排气扇，线圈电阻为40 ，求：(1)接上220 V的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上(1)中电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。解析(1)排气扇在 220 V的电压下正常工作时的电流为I A0.16 A发热功率为P热I2R(0.16)240 W1 W转化为机械能的
8、功率为P机PP热(361) W35 W。(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流做功电能全部转化为内能，此时电动机中电流为I A5.5 A电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：P电P热UI2205.5 W1 210 W。答案(1)35 W1 W(2)1 210 W1 210 W(1)在纯电阻电路中，电功和电热相等，WQUIttI2Rt，电功率和热功率相等，P电P热UII2R。(2)在非纯电阻电路中，电功大于电热，WQE其他，电功只能用WUIt计算，电功率只能用PUI计算；电热只能用QI2Rt计算，热功率只能用P热I2R计算。即 学 即 练2.电阻R和电动机M串联接到电路中
9、，如图3所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作。设电阻R和电动M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过R做功为W1，产生的热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生的热量为Q2，则有()图3AU1Q2 DW1W2，Q1IRU1，B错误；电流做的功W1U1It，W2U2It故W1UB，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RARBC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PUI可知额定电流IAPB；两灯并联后，由并联电路的功率分配关系可知P，所以PAPB。答案D
10、4(2018浙江金华模拟)锂电池能量密度高、绿色环保。现用充电宝为一手机锂电池(图4甲)充电，等效电路如图乙所示，充电宝的输出电压为U，输出电流为I，该锂电池的内阻为r，则()图4A充电宝输出的电功率为UII2rB电能转化为化学能的功率为UIC锂电池产生的热功率为I2rD锂电池产生的热功率为解析充电宝的输出功率P出UI，A错误；锂电池产生的热功率P热I2r，C正确，D错误；电能转化为化学能的功率PP出P热UII2r，B错误。答案C1下列关于电功率的说法中，正确的是()A用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关B用电器的实际功率取决于用电器的额定功率C白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功
11、率D电功率越小，则电流做功越少解析用电器的额定功率是它正常工作时的功率，其值是由用电器本身的结构决定的，与实际电流和实际电压无关，故A错误，C正确；用电器实际功率的大小是由加在它两端的电压和通过它的电流决定的，B错误；电流做功的多少不仅与功率的大小有关，还与通电时间有关，D错误。答案C2下列说法正确的是()A家庭生活中，常说的“1度”电，指的是电功率的单位B功率是1千瓦的空调正常工作1个小时所消耗的电能是1度C1度等于1 000焦耳D1度等于3.6106瓦解析“度”是电功的单位，1度1 kWh1 000 W3 600 s3.6106 J，故A、C、D错误；功率为1千瓦的空调正常工作1个小时消耗的电能为WPt1 kWh1度，故B正确。答案B3一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R，设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同时间内，下列判断正确的是()A电炉和电动机产生的热量相同B电动机两端电压等于电炉两端电压C电动机消耗的功率等于是电炉消耗的功率D电炉两端的电压大于电动机两端的电压解析对电动机有P1IU1IU
