同步导学第2章电流第05节焦耳定律

1、同步导学第2章、第05节 焦耳定律【知能准备】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）W= qU=Ult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

2、路中电流I通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）；P=I2R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，U 2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=I2Rt= U t .R同理 P=UI = I2R=u2（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

3、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.（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 ；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W>Q，这时电功只能用 W=UItR计算，电热只能用 Q=I 2Rt计算，两式不能通用。例1 一台电风扇，内阻为 20 Q,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

4、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？解答 （1）因为P 入=IUP 66所以 I=A=0.3 AU 220(2 )电风扇正常工作时转化为内能的功率2 2P 内=1 R=0.3 X20W=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64.2n=X100%=97.3%66(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U 2201=A=11AR 20电动机消耗的电功率P=IU=11 >220 W=2420 W电动机发热功率2 2P 内=1

5、R=11 X20 W=2420 W4. 串联和并联电路的功率分配(1)串联电路：串联电路的总功率电压等于各部分电路的功率之和P1 p2+ pn串联电路中各个电阻两端的电功率跟它们的阻值成正比PpF2Pn. 2 _ _ IRRR2Rn2.并联电路：I1I b |h . _艮匚.r11U" 并联电路的总功率电压等于各部分电路的功率之和P1 P2 F3+ Pn 并联电路中通过各个电阻的电功率跟它的阻值成反比PR=RR +P2R2 +P3R3 + +巳& =U2例2 如图，已知Ri=6 Q, R2=3 Q, R3=4 Q,则接入电路后这三只电阻的实际功率之比 为。解：本题解法很多，注

6、意灵活、巧妙。经过观察发现三只电阻的电流关系最简单：电 流之比是Ii ：S ：3=1 ：2 ：3;还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2Q，因此电压之比是Ui : U2 : U3=1 ： 1 ：2 ;在此基础上利用 P=UI，得 P1 ： P2 ： P3=1 ：2 ： 6I|I&（例2）例3已知如图，两只灯泡L“ L2分别标有“ 110V 60V”和“110V 100V”，另外有一只滑动变阻器 R，将它们连接后接入 220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个 电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路（）（例3）解：A、C两图中灯泡不能正常发光。B、D中两灯泡都能正常发光，电流、电

7、压都相同，因此消耗的电功率一定相等。 可以直接看出：B图总功率为200W, D图总功率为320W， 所以选B。【同步检测】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 220JB. 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220WD. 1C正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J2. 一灯泡标有“ 220V 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 50WB. 灯泡的实际功率为 25W1C. 通过灯泡的电流为额定电流的一21D. 通过灯泡的电流为

8、额定电流的一43下图电路中，电灯L2都标有“220V 100V” ；电灯L“ L4都标有“220V 40W .将A、B两端接入电源，最暗的灯是（）A . L1 B. L2C. L3D. L4（第 3 题）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P甲和F乙，可以断定（）A. P甲P乙B.卩甲F乙C.P甲=F乙D.无法确定（第 4 题）5. 输电线总电阻为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.P6.个直流电动机所加电压为 中错误的是（）A .电动机的输出功率为B. 电动机的发热功率为C. 电动机的输出功率

9、为D. 电动机的功率可写作UP 2C.PD.（） rrUU，电流为I，线圈内阻为 R，当它工作时，下述说法U2/ R i2r2IU-I 2Riu=i2r=u2/r7. 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. 某商场安装了一台倾角为 30°勺自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下, 以0.4m/s的恒定速率

10、向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW.不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载 的最多人数为多少？（设人的平均质量为 60kg）9 .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10. 微型吸尘器的直流电动机内阻一定, 此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为 工作，则吸尘器的效率为多少？【综合评价】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当加上0.3 V的电压时，通过的电流为

11、 0.3 A，2.0 V时，电流为 0. 8 A，这时电动机正常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 导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是100W，若将这盏灯先接上一段很长的9W，那么此时电灯实际消耗的电功率将（）A.大于91W B.小于91WC.等于91WD.条件不足，无法确定大?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.1:1:1B.1:2:2C.2:1:1D.1:4:4（第 3 题）4. 图中 Ri=

12、4 Q, R2=9 Q, R3=18 Q。通电后（）A .经Ri和R3的电流之比li： b=3 : 1B . Ri两端的电压和 R3两端的电压之比 Ui： U3=4: 9C.三个电阻消耗的电功率之比Pi： P2： P3=2 : 1 : 2D .三个电阻消耗的电功率之比Pi： P2： P3=2：2： i（第 4 题）5. 两个电阻,Ri=8 Q ,R=2 Q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2Q的电阻与R2串联B .用一个阻值为6Q的电阻与R2串联C.用一个阻值为6Q的电阻与Ri串联D .用一个阻值为2Q的电阻与Ri串联6. 定值电阻，通过 2C的电

13、荷量时，消耗的电能是8J,若在相同时间内通过 4C的电荷量，那么电阻两端的电压和消耗的电能分别为（）D.8V，32JA.4V，i6J B.8V，i6JC.4V，32J7 如图甲所示电路，滑动变阻器的最大电阻为R，负载电阻为 Ro。当滑动变阻器的滑动端S在某位置时，Ro两端电压为U/2，滑动变阻器上消耗的功率为位置互换，接成图乙所示电路时，滑动触头A . Ro两端的电压将小于 E/2B . Ro两端的电压将等于 E/2C .滑动变阻器上消耗的功率一定小于D 滑动变阻器上消耗的功率可能大于S的位置不变，则（PpP。若将Ro与电源）aL（第 7 题）8.图中M , N接稳压电源，a, b间断开时，U

14、ab=120V, a, b间接入“ 220V 100W” 的灯泡时，Uab=110V .则此时电源输入 M、N的电功率为 （）A. 25W B . 27. 27W C. 102. 27W D . 2. 27W（第 8 题）9如图所示，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同且功率较大的电炉，a靠近电源，b、c离电源较远，而离用户电灯 L很近，输电线有电阻。关于 电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是（）A .使用电炉a时对电灯的影响最大B .使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大C.使用电炉c时对电灯几乎没有影响D .使用电炉b或c时对电灯影响几乎一样（第 9 题

15、）10. 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（）A. 电炉和电动机产生的热量相同B. 电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率C. 电炉两端电压小于电动机两端电压D. 电炉和电动机两端电压相等11. 一辆电瓶车，质量为500kg，由内阻不计的蓄电池组向直流电动机提供24V的电压，当电瓶车在水平地面上以 0.8m/s的速度匀速行驶时，通过电动机的电流为5A，设车所受的阻力是车重的0.02倍（g=10m/s2），则此电动机的内阻是（）A . 4.8 QB. 3.2 QC. 1.6 QD . 0.4 Q12. 理发用的电吹风机中有电动机

16、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，则有（）A. P =UI B. P = I 2（R1 R2）C. P UI D. P I 2（R1 R2）13. 一个电阻为20 Q的导体，当它每通过 3C电荷量时，电流做功18J，那么此导体两端所加电压为 V，通过3C电荷量所用时间为 s.14. 把两个标有“6V 3W和“6V 4W的小灯泡串联，则串联电路允许达到的最大功率是W ;把这两个小灯泡并联，则并联电路允许达到的最大功率是 W。15. 一台电阻为2Q的电动机

17、，接在110V电路中工作时，通过电动机的电流为10A，则这台电动机消耗的电功率为 ，发热功率为 ，转化成机械功率为 ，电动机的效率为。16. 有一电风扇上标有 “ 220V55W',若风扇的电动机线圈电阻为8 Q,当它正常工作时，电源供给的电功率是 W，转化为风的电功率是 W，电动机的发热功率是W.17. 微型吸尘器中直流电动机的线圈电阻一定。当加在电动机上的电压为0.3V，电流为0.3A时，电动机不转动。当加在电动机上的电压为2.0V，电流为0.8A时，电动机正常工作。此时电动机内电热转换的电功率是W ;电能转化为机械能的功率是W。18. 某地强风风速v=20m/s，风力发电机的扇叶

18、总面积为S=20m2,若风能的70%转化为电能（即n =70%，其电功率为7x104w。那么利用上述物理量计算空气密度的表达式p =其大小是 P =°19. 某滑动变阻器上标有 “ 20Q 0.2 A字样，现将固定端A和滑动端P接在3V的电源上，并保持电压不变，如图所示。在P由B端向A端滑动过程中，AP段电阻允许消耗的最大功率是多少？这时 AP段电阻值多大？（第10题）20. 一小型水电站，给用户输电的导线的总电阻是10 Q,输送的电功率是 20kW.若输电线在1h内因发热损耗的电能是1kWh,那么该电站的输出电压是多少 ？用户得到的电压是多少？21. 一台直流电动机线圈电阻r =1

19、 Q，与一阻值 R=10Q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。一 U 4（第 21 题）22. 如图所示是电饭煲的电路图，Si是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点（103C）时会自动断开；S2是一个自动温控开关，当温度低于60C时会自动闭合，温度高于80C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Ri=R2=500 Q，加热电阻丝R3=50 Q，两灯的电阻不计。（1）根据电路分析，叙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Si，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。220 V（第 22 题）23.一台国产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 V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X宽稿)(54 2X550X9 20) mm 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如洗衣、脱水的累计时间为40 min，则洗衣机耗电多少？参考答案：第五节焦耳定律【知能准备】1电能 自由电荷 静电力 电势能 W = IUt P