高中物理人教版1第二章恒定电流第5节焦耳定律-参赛作品

焦耳定律【考纲要求】1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。2．了解电功和电热的关系。了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。3．知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。【自主学习】1.什么是电功和电功率？（1）功是能量转化的量度，电能转化为其他形式的能通过实现。电流做功的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：是电功的普适式，适用于任何电路。单位：。（2）不同电机做功快慢不同，内电流所做的功叫做电功率。公式：P=是电功率的普适式。单位：。适用于任何电路。2.什么焦耳定律和热功率？（1）电流的热效应：电流在通过导体时，导体要发热，能转化为能。这就是电流的热效应。任何电路中电流I通过电阻R时都要产生的热量（电热）。（2）焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的成正比，跟导体的电阻成及通电时间成。（3）表达式：电热Q=。注意：焦耳定律是电流热效应的实验定律，凡是计算电热，都应选用焦耳定律。适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。（4）热功率（P）：定义：称为热功率。表达式：P=。3.电功和电热有何异同？（1）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。在纯电阻电路中，例如电炉、电熨斗、电饭锅，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.同理.（2）电流通过用电器时把能全部转化为的能和能，这样的电路叫做非纯电阻电路。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E其他（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2Rt（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，电功等于电热，；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W>Q，这时电功只能用计算，电热只能用计算，两式不能通用。【考点突破】将标有“220V，100W”和“220V，25W”字样的两个灯泡A和B串联后接入电路，为使两个灯泡都能安全使用，电路两端所加电压的最高值是多少？这时两灯的实际功率之和是多少？R1R2R3典型例题1下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2R1R2R3A、2：3：6B、6：3：2C、1：2：3D、3：2：1下图所示的电路中，三电阻并联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2：P3等于()A、2：3：6B、6：3：2C、1：2：3D、3：2：1答案A，D解析：上述电路为纯电阻电路，且三电阻串联，电流相等，由P=I2R，得功率之比等于电阻之比。三电阻改为并联，各电阻两端电压相等，由P=得功率之比与各电阻成反比。纯电阻串并联中的功率分配（1）串联电路中的功率分配与电阻成，总功率等于各电阻消耗功率。（2）并联电路中的功率分配与电阻成，总功率等于各支路消耗功率。反馈练习1：不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V，40W”的灯泡，下列说法正确的是（）A.接在110V的电路上时的功率为20WB.接在110V的电路上时的功率为10WC.接在440V的电路上时的功率为160WD.接在220V的电路上时的功率为40W典型例题2一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗功率66W，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？解析：（1）因为P入=IU所以I=A=0.3A（2）电风扇正常工作时转化为内能的功率P内=I2R=×20W=W电风扇正常工作时转化为机械能的功率P机=P入-P内=66W=W电风扇正常工作时的效率η=×100%=%(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I=A=11A电动机消耗的电功率P=IU=11×220W=2420W电动机发热功率P内=I2R=112×20W=2420W反馈练习2：一台电动机，线圈电阻为Ω，当它两端所加电压为220V时，通过的电流是5A问：（1）电动机的输入功率多大？（2）电动机每分钟消耗电能多少？（3）电动机每分钟产生的电热多少？产生机械能多少？【考点巩固】1．有两个电阻R1和R2,且R1>R2,下列说法正确的是（）A．由公式P=I2R可知,电阻大的消耗的功率多,所以有P1>P2B.由公式P=U2/R可知,电阻小的消耗的功率多,所以有P1<P2C.由公式P=IU可知,消耗的功率多少与电阻无关,所以有P1=P2D.在所加电压相同的情况下,由公式P=U2/R可知,电阻小的消耗的功率多,所以有P1<P22．一灯泡标有“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25WC．通过灯泡的电流为额定电流的D．通过灯泡的电流为额定电流的3．室内有五种用电器:的电饭锅,200W的电冰箱,750W的取暖器,250W的电视机和2kW的空调机,供电电压是220V,进线处有13A的保险丝,为不使保险丝烧断,下列用电器不能同时使用的是()A.电饭锅和电冰箱B.取暖器和空调机C.电饭锅和空调机D.电冰箱、电视机和空调机4．一个直流电动机所加电压为U，电流为I，线圈内阻为R，当它工作时，下述说法中错误的是（）A．电动机的输入功率为U2／RB．电动机的发热功率为I2RC．电动机的输出功率为IU-I2RD．电动机的功率可写作IU=I2R=U2/R5．如图所示A、B两点间电压为18V，R1=Ω，电动机M的内阻也是Ω，线路中的电流是25A，则此电路中电能转化为机械能的效率是（）％％ABCRRABCRRR7．某一用直流电动机提升重物的装置如图所示．重物的质量m＝50kg，电源电动势ε＝110V．不计内阻及各处的摩擦，当电动机以v＝0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I＝5A，由此可知电动机线圈的电阻R＝Ω。8．有一个直流电动机，把它接入电压的电路时，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）MMAUR电动机9．如图所示的电路中，电炉电阻R=10Ω，电动机线圈电阻r=1Ω，电路两端电压U=100V，电流表的示数为30A，问通过电动机的