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1、5.焦耳定律焦耳定律 一、一、电功和功和电功率功率1电功功(1)定定义：电流流在在一一段段电路路中中所所做做的的功功等等于于这段段电路路两两端端的的电压U、电路中的路中的电流流I、通、通电时间t三者的乘三者的乘积(2)公式：公式：WqUUIt.(3)单位：在国位：在国际单位制中功的位制中功的单位是位是 ，符符号号为 ，常常用用的的单位位还有有：千千瓦瓦时(kWh)，也也称称“度度”，1 kWh3.6106 J.焦耳焦耳J(4)实质：电流流通通过一一段段电路路所所做做的的功功，实质是是电场力力在在这段段电路中所做的功路中所做的功(5)意意义：电流流做做功功的的过程程是是电能能转化化为其其他他形形
2、式式的的能能的的过程程，电流流做做了了多多少少功功，表表明明就就有有多多少少电能能转化化为其其他他形形式式的能，即的能，即电功是功是电能能转化化为其他形式的能的量度其他形式的能的量度2电功率功率(2)单位是位是，符号，符号为 (国国际单位制位制)，常用的，常用的还有千瓦有千瓦(kW)，1 kW1 000 W.瓦特瓦特W(3)用用电器的器的额定功率和定功率和实际功率功率额定定功功率率：用用电器器长期期正正常常工工作作时的的最最大大功功率率，也也就就是用是用电器加上器加上额定定电压(或通以或通以额定定电流流)时消耗的消耗的电功率功率实际功率：用功率：用电器的器的实际工作工作时消耗的消耗的电功率功率
3、二、焦耳定律二、焦耳定律1电热：由由于于导体体的的电阻阻，使使电流流流流过导体体时消消耗耗的的电能中能中转化化为内能的那一部分能量叫内能的那一部分能量叫电热2内内容容：电流流流流过导体体时产生生的的热量量等等于于电流流的的平平方方、导体的体的电阻和通阻和通电时间的乘的乘积3公式：公式：QI2Rt.1在在串串、并并联电路路(纯电阻阻)中中电功功率率的的分分配配与与电阻阻的的关关系系(1)串串联电路路(2)并并联电路路(3)结论：无：无论是串是串联电路路还是并是并联电路，路，电路消耗的路消耗的总功率等于各功率等于各电阻消耗的功率之和阻消耗的功率之和如如右右图所所示示电路路中中，R1R3R2R4，在
4、在ab两两端端接接上上电源源后后，设每每个个电阻阻所所消消耗耗的的电功功率率分分别为P1、P2、P3、P4，则它它们的大小关系是的大小关系是()AP1P3P2P4 BP2P1P3P4CP2P1P4P3 DP1P2P3P4解解析析：根根据据并并联联电电阻阻的的特特点点，R3、R4两两电电阻阻的的并并联联值值R34要要小小于于R3，所所以以根根据据串串联联电电路路中中功功率率分分配配关关系系可可知知，P2P1P34.再再根根据据并并联联电电路路中中功功率率分分配配关关系系可可知知P3P4，故故选选项项B正确正确答案：答案：B2纯电阻阻电路和非路和非纯电阻阻电路的比路的比较解解析析：首首先先要要明明
5、确确，欧欧姆姆定定律律UIR只只适适用用于于纯纯电电阻阻电电路路，因因此此三三个个公公式式在在纯纯电电阻阻电电路路中中没没有有区区别别，但但在在非非纯纯电电阻阻电电路路中中它它们们互互不不相相同同其其次次，PUI表表示示电电功功率率，而而PI2R表表示示热热功功率率因因此此，在在纯纯电电阻阻电电路路中中，UII2R，消消耗耗的的电电能能全全部部转转化化为为热热能能；而而在在非非纯纯电电阻阻电电路路中中，UII2R，即即消耗的电能只有部分转化为热能消耗的电能只有部分转化为热能答案：答案：BC3电功和功和电热的关系的关系关于关于电功功W和和电热Q的的说法正确的是法正确的是()A在任何在任何电路中都
6、有路中都有WUIt、QI2Rt，且，且WQB在在任任何何电路路中中都都有有WUIt、QI2Rt，但但W不不一一定定等等于于QCWUIt、QI2Rt均只有在均只有在纯电阻阻电路中才成立路中才成立DWUIt在在任任何何电路路中中成成立立，QI2Rt只只在在纯电阻阻电路中成立路中成立解解析析：WUIt、QI2Rt适适用用于于一一切切电电路路，但但在在纯纯电电阻阻电电路路中中WQ，在在非非纯纯电电阻阻电电路路中中WQ，B对对，A、C、D错错答案：答案：B No.4 疑难解释疑难解释2什什么么叫叫用用电电器器的的额额定定电电压压，额额定定功功率率和和实实际际功功率率？额定功率与实际功率有何区别？额定功率
7、与实际功率有何区别？提示：提示：额定电压：表示用电器正常工作时的电压额定电压：表示用电器正常工作时的电压额额定定功功率率：是是用用电电器器长长期期正正常常工工作作时时的的最最大大功功率率，也也就就是是用用电电器器加加上上额额定定电电压压时时消消耗耗的的功功率率，例例“220 V、25 W”的白炽灯的白炽灯实际功率：实际功率：用电器在工作中实际消耗的电功率用电器在工作中实际消耗的电功率若若用用电电器器在在额额定定电电压压下下工工作作，则则P实实P额额，若若用用电电器器工工作电压不等于额定电压，则作电压不等于额定电压，则P实实P额额额定功率和实际功率的区别：额定功率和实际功率的区别：(1)用用电电
8、器器上上标标着着的的功功率率，即即用用电电器器正正常常工工作作时时的的功功率率，额额定定功功率率的的大大小小是是由由用用电电器器本本身身的的因因素素决决定定的的，与与外外加加因因素素无关无关(2)用用电电器器实实际际工工作作时时消消耗耗的的电电功功率率为为了了使使用用电电器器不不被被烧坏，要求其实际功率不能大于额定功率烧坏，要求其实际功率不能大于额定功率3用电器正常工作的分析方法？用电器正常工作的分析方法？提示：提示：(1)用电器正常工作的条件用电器正常工作的条件U实实U额额，I实实I额额，P实实P额额由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余
9、两个条件必然同时满足因此它们是用电器正常工作的等效条件，条件必然同时满足因此它们是用电器正常工作的等效条件，灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程(2)用电器接入电路时的约定用电器接入电路时的约定纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变电阻不变用电器的实际功率超过额定功率时，认为它将被烧毁，用电器的实际功率超过额定功率时，认为它将被烧毁，不考虑其安全系数不考虑其安全系数没有注明额定值的用电器没有注明额定值的用电器(如用于限流的变阻器如用于限流的变阻器)接入接入电路时，认为其工作的物理量均小于其额定
10、值，能安全使用电路时，认为其工作的物理量均小于其额定值，能安全使用. 在在电源源电压不不变的的前前提提下下，增增加加电炉炉的的电热丝在在相相等等的的时间内的内的发热量，可采取的措施是量，可采取的措施是()A增大增大电热丝的的电阻阻B减小减小电热丝的的电阻阻C在在电热丝上并上并联电阻阻D在在电热丝上串上串联电阻阻答案：答案：B 【跟跟踪踪发发散散】11：如如右右图图所所示示，已已知知UAB6 V，当当滑滑动动变变阻阻器器触触头头P位位于于正正中中位位置置时时，额额定定电电压压为为3 V的的灯灯泡泡正正常常发发光光当当触触头头滑滑至至最最左左端端时时，电电灯灯实实际际功功率率为为2 W，求求此此灯
11、泡额定功率和变阻器的总电阻灯泡额定功率和变阻器的总电阻答案：答案：4.5 W4 “220 V,66 W”的的电风扇，扇，线圈的圈的电阻阻为20 ，求接上，求接上220 V电压后，后，电风扇消耗功率扇消耗功率转化化为机械能的功率和机械能的功率和发热功率如果接上功率如果接上电源后，扇叶被卡住，不能源后，扇叶被卡住，不能转动，求，求电动机机消耗的功率和消耗的功率和发热功率功率【思路点拨思路点拨】解解析析：电电风风扇扇工工作作时时，其其电电路路不不是是纯纯电电阻阻电电路路，它它从从电电源源获获取取的的电电功功率率一一部部分分转转化化为为线线圈圈的的发发热热功功率率，另另一一部部分分转转化化为为扇扇叶叶
12、转转动动时时的的机机械械功功率率它它们们三三者者之之间间的的关关系系为为： P电电P热热P机机其中其中P电电UI，P热热I2R.电风扇接在电风扇接在220 V电压下正常工作，电流大小为电压下正常工作，电流大小为I额额P额额/U额额(66/220) A0.3 A.发热功率为发热功率为P热热I2R0.3220 W1.8 W.转化为机械能的功率为转化为机械能的功率为P机机P电电P热热66 W1.8 W64.2 W.电电扇扇的的扇扇叶叶被被卡卡住住不不能能转转动动，电电机机相相当当于于纯纯电电阻阻，电电能能全全部部转转化化为为内内能能，通通过过电电扇扇的的电电流流为为IU/R(220/20) A11
13、A.电机消耗的功率电机消耗的功率P等于发热功率等于发热功率P热热，即，即PP热热IU11220 W2 420 W.这时电机将被烧坏这时电机将被烧坏答案：答案：64.2 W1.8 W2 420 W2 420 W【反思总结反思总结】(1)电动机的等效处理电动机的等效处理电电动动机机是是一一种种非非纯纯电电阻阻性性用用电电器器，它它把把电电能能转转化化为为机机械械能能和和热热能能在在电电路路计计算算中中，常常把把电电动动机机等等效效为为阻阻值值等等于于其其内内阻阻的的电电阻阻rD和和无无电电阻阻的的转转动动线线圈圈D串串联联而而成成，如如右右图图所所示示，电电流流通通过过rD时时把把电电能能转转化化
14、为为热热能能，而而线线圈圈D把把电电能能转转化化为为机机械能械能(2)输输入入功功率率：电电动动机机的的总总功功率率由由电电动动机机电电路路的的电电流流和和电压决定，计算：电压决定，计算：P总总UI.(3)输输出出功功率率：电电动动机机做做有有用用功功的的功功率率如如右右图图所所示示，P出出mgv(设重物匀速上升设重物匀速上升)(4)热热功功率率：电电动动机机线线圈圈上上有有电电阻阻，电电流流通通过过线线圈圈时时要要发发热、热功率热、热功率P热热I2r.【跟踪发散跟踪发散】21：在研究微型电动机的性能时，可：在研究微型电动机的性能时，可采用如下图所示的实验电路当调节滑动变阻器采用如下图所示的实
15、验电路当调节滑动变阻器R，使电动，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和和1.0 V；重新调节；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为的示数分别为2.0 A和和15.0 V求：求：(1)这这台台电电动动机机正正常常运运转转时时的的输输出出功功率率和和电电动动机机的的线线圈圈电电阻阻(2)电电动动机机正正常常工工作作状状态态时时匀匀速速提提升升一一个个2 kg的的物物体体，该该物体竖直上升的速度多大？物体竖直上升的速度多大？(g10 m/s2)答案：答案：(1)22.0 W
16、2 (2)1.1 m/s 1如如下下图所所示示是是电阻阻R1和和R2的的伏伏安安特特性性曲曲线，并并且且把把第第一一象象限限分分为、三三个个区区域域现在在把把电阻阻R1和和R2并并联在在电路路中中，消消耗耗的的电功功率率分分别为P1和和P2，并并联总电阻阻设为R，下下列列关关于于P1与与P2的的大大小小关关系系及及R的的伏伏安安特特性性曲曲线应该在在的的区区域正确的是域正确的是()A特性曲特性曲线在在区，区，P1P2B特性曲特性曲线在在区，区，P1P2C特性曲特性曲线在在区，区，P1P2 D特性曲特性曲线在在区，区，P1P2答案：答案：C 2. (漳漳州州高高二二检测)一一台台电动机机，额定定
17、电压是是100 V，电阻阻是是1 .正正常常工工作作时，通通过的的电流流为5 A，则电动机机因因发热损失的功率失的功率为()A500 W B25 WC1 000 W D475 W解解析析：电电动动机机的的热热功功率率PI2r(5 A)21 25 W，B正确，正确，A、C、D错误错误答案：答案：B3通通过电阻阻R的的电流流为I时，在在时间t内内产生生的的热量量为Q；若若电阻阻为2R，电流流为I/2时，则在在时间t内内产生生的的热量量为()A4Q B2QCQ/2 DQ/4答案：答案：C4(包包集集高高二二检测)室室内内有有几几种种用用电器器：1.5 kW的的电饭煲、200 W的的电冰冰箱箱、750
18、 W的的取取暖暖器器、250 W的的电视机机和和2 kW的的空空调器器如如果果进线处有有13 A的的保保险丝，供供电电压为220 V，下列情况下不可能同，下列情况下不可能同时使用的是使用的是()A电饭煲和和电冰箱冰箱 B取暖器和空取暖器和空调器器C电饭煲和空和空调器器 D电冰箱、冰箱、电视机和空机和空调器器解解析析：电电路路中中允允许许的的最最大大功功率率为为PmUI2 860 W用用电电器器的的功功率率之之和和大大于于Pm时时，用用电电器器就就不不可可以以同同时时使使用用，故故选选C.答案：答案：C 5如下如下图所示，所示，电路中的路中的电阻阻R10 ，电动机的机的线圈圈电阻阻r1 ，加在，加在电路两端的路两端的电压U100 V已知已知电流表流表读数数为30 A，则通通过电动机机线圈的圈的电流流为多少？多少？电动机机输出功率出功率为多少？多少？答案：答案：20 A1 600 W
