选修3-三维设计-第2章5节焦耳定律

第二章理解

新知把握热点考向应用创新演练第5节知识点一知识点二考向一考向二［

］1.电功定义：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

和通电时间t三者的乘积。公式：W＝IUt。国际单位：焦，符号：J。实质：导体中的恒定电场对

电荷的静电力

在做功。2.电功率(1)定义：单位

时间内电流所做的功。W(2)公式：P＝

t

＝

IU

。单位：瓦，符号：W。意义：表示电流做功的快慢。[重点诠释]1.串、并联电路中的功率关系串联电路并联电路功率分配P1

R1P

＝R2

2P1

R2P

＝R2

1功率关系P＝P1＋P2＋…＋PnP＝P1＋P2＋…＋Pn2.额定功率和实际功率用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U

额时，电流达到额定电流I

额，电功率也达到额定功率P

额，且P

额＝U

额I

额。用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。1.一的时间内通过

4电能分别是A.4

V,16

JB.8

V,16

JC.4

V,32

JD.8

V,32

J解析：设电阻丝电阻为R，开始所加电压为U1，则W1＝q1U1，即8＝2U1，故U1＝4

V。设后来所加电压为U2，产生的热量为W2，则q2

U2I2＝

t

＝

R

①q1

U1又

I1＝

t

＝

R

②q2U

4由①②得

U2＝q1

1＝2×4

V＝8

VW2＝q2U2＝4×8

J＝32

J答案：D[

]1.焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。公式：Q＝

I2Rt

。对应单位：1

J＝1

A2·Ω·s。适用范围：可求任何电路中的

电热

。二次方2.热功率(1)定义：单位时间内产生的

电热

。Q(2)公式：P＝

t

＝

。I2R[重点诠释]1.纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式能的用电器电流、电压、电阻三者的关系遵循欧姆定律

IU＝R不遵循欧姆定律，U>IR或

I

U<R纯电阻电路非纯电阻电路能量转化形式电流做功，电能全部转化为内能：W＝Q＝UIt2

U2＝I

Rt＝

R

t电流做功，电能转化为内能和其他形式的能量：电功

W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W＝Q＋W

其他元件举例电阻、电炉丝、白炽灯电

、电解槽2.电功与电热的区别与联系2U2(1)纯电阻电路：W＝Q＝UIt＝I

Rt＝

R

t电

热2U2RP

＝P

＝UI＝I

R＝

。(2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W＞Q；电功率P

电＝UI，热功率P

热＝I2R，P

电＞P

热。[特别提醒]在非纯电阻电路中，只能用

W＝UIt，P＝UI

计算电功和电功率；Q＝I2Rt

及P

热＝I2R

计算电热和热功率。对于含有电 的电路，电 转动时是非纯电阻电路，电不转时是纯电阻电路。2U22.关于三个公式

P＝UI、P＝I

R、P＝

R

的适用范围，以下说电法正确的是

(

)A.第一个公式普遍适用

电功率，后两式普遍适用热功率B.在纯电阻电路中，三个公式既可适用

电功率，又可适用

电热功率C.在非纯电阻电路中，第一个公式可适用

电功率，第二个公式可用

电热功率，第三个公式没有意义D.由U＝IR

可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所示P

即是电功率解析：首先要明确，欧姆定律

U＝IR

只适用于纯电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中没有区别，但在非纯电阻电路中它们互不相同。其次，P＝UI

表示电功率，而P＝I2R

表示电热功率。因此，在纯电阻电路中，UI＝I2R，消耗的电能全部转化为热能；而在非纯电阻电路中，UI>I2R，即消耗的电能只有部分转化为热能。答案：BC工作时的电阻。若电网220

V

电压下，如果平均每天使用电炉2消耗多少度电？(一个月＝30

天)[思路点拨]

电炉当纯电阻看待，当电压小于额定电压时，电炉达不到额定功率，电能的单位在生活中通常用“度”表示，1

度＝1

kW·h。[解析]U2设电炉电阻为

R，由P＝

R

得U22202R＝

P

＝2

000

Ω＝24.2

Ω当电压为U′＝200

V

时，电炉的实际功率为P′＝U′2R2002＝24.2

W＝1

653

W在220

V

的电压下，一个月耗用电能W＝Pt＝2×30×2

kW·h＝120

kW·h。[答案]

24.2Ω 1653W 120度(1)当用电器电压达不到额定电压时，其实际功率小于额2定功率。(2)电炉是纯电阻用电器，计算其电功率或热功率时可用U2公式：P＝UI＝I

R＝

R

。不考虑温度对电阻的影响，对一个“220

V,40

W”的灯泡，下列说法正确的是

(

)接在

110

V

的电

时的功率为

20

W接在

110

V

的电

时的功率为

10

W接在

440

V

的电

时的功率为

160

W接在

220

V

的电

时的功率为

40

WU2额解析：法一：由P

额＝

R

得灯泡的电阻R＝U2P额额

2202＝

40Ω＝1210ΩU21102∴电压为

110

V

时，P＝

R

＝1210

W＝10

W电压为440

V

时，超过灯泡的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P＝0U22法二：由P＝

R

可知R

一定时，P∝U

，所以，当U＝110V1＝2U

额时，PP额＝

4

＝10

W。故选B、D。答案：BD[例2]Ω，求：规格为“220

V36

W”的排气扇，线圈电阻为40接上

220 V

的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电

消耗的功率和发热的功率。[审题指导]审题时应把握以下三点：发热功率为P

热＝I2R。机械能的功率为：P

机＝P

电－P

热。(3)电不转动时，可理解为纯电阻。[解析I＝P＝

36

A≈U

220发热功率为P

热＝I2R＝(0.16)2×40

W≈1

W。转化为机械能的功率为：P

机＝P－P

热＝36

W－1

W＝35

W。(2)扇叶被卡住不能转动后，

电 成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电 中电流为U

220I′＝R＝40

A＝5.5

A，电 消耗的功率即电功率等于热功率：P

电′＝P

热′＝UI′＝220×5.5

W＝1

210

W。[答案]

(1)35W 1W (2)1

210

W 1210W2.如图

2－5－1

所示，R1＝20

Ω，电

M绕组R2＝10Ω，当开关打开时，电流表示数为0.5

A；当开关合上时，若电压U

不变，电流表的示数

I

及电路消耗的功率P

应是图2－5－1(

)A.I＝1.5AC.P＝15

WB.I<1.5

AD.P<15

W解析：当开关打开时，U＝I1