《焦耳定律》学案全集1（人教版1）

焦耳定律【学习目标】（一）知识与技能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。（二）过程与方法通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。（三）情感态度与价值观通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。【自主学习】想一想：电灯泡能够发光、电动机可以对外做功，那么它们消耗的电能怎么计算呢？填一填：功是能量转化的量度，故各种用电器消耗的电能等于电流所做功，而电流所做功等于电荷q定向移动过程中静电力所做的功，即W=Uq=UIt，故电流通过某用电器时的功率P=UI。填一填：当电路中的用电器是纯电阻时，由欧姆定律可知：I=U/R，故此时电流做的功W=I2Rt，此时用电器消耗的电能完全转化为内能（热量Q），其热功率为P=I2R。点一点：电功是从电场理论出发的概念，是电能减小的量度，故P=IU适用于任何电路；电热是电路中的热现象（电流的热效应），是电能减小的一部分，故P=I2R适用于纯电阻电路和非纯电阻电路中热功率的计算。【典例剖析】【例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解析：正确选项为BD。（法一）由得灯泡的电阻Ω＝1210Ω∴电压为110V时，W=10W电压为440V时，超过灯炮的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P=0.（法二）由。可知R一定时，P∝U2，∴当U=110V=，P=P额/4=10W【例2】一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为，电流为0.3A。松开转轴，在线圈两端加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少?解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为P入=I1U1＝×2W＝W电动机的机械功率P机=P入-I12r=W=【例3】潮汐发电是利用涨落潮的水位差来工作的，潮差越大，海水流量越大，发电功率也越大。我国潮汐能的可供开发的总装机量为×１０7kW。1980年8月，在浙江江厦建成第一座潮汐电站，装机量为3×103kW，平均年发电量为×107kW·h，其规模居世界第二位。（1）试根据上文中给出的数据，计算我国建造的江厦潮汐电站平均每天满负荷工作几小时?（2）设江厦潮汐电站涨潮和落潮时的平均潮差为6m，计算每次涨潮时流量是多大?（设潮汐电站的总能量转换效率为50%）【例4】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=Ω，R=10Ω，U=160V，电压表的读数为110V，求（1）通过电动机的电流是多少？（2）输入到电动机的电功率是多少？（3）在电动机中发热的功率是多少？（4）电动机工作1h所产生的热量是多少？解析：（1）设电动机两端的电压为U1，电阻R两端的电压为U2，则U1=110V，U2=U-U1=（160-110）V=50V通过电动机的电流为I，则I==A=5A（2）输入到电功机的电功率P电，P电=U1I=110×5W=550W（3）在电动机中发热的功率P热，P热=I2r=52×W=15W（4）电动机工作1h所产生的热量Q，Q=I2rt=52××3600J=54000J【课堂训练】1．下列关于电功和电功率的说法中，正确的是()A.电流做功就是电场力做功，把电能转化为其他形式的能B.电流做功越多，则功率越大C.电功率越小，则电流做的功一定越小D.额定电压相同的用电器A和B，额定功率PA＞PB，两者串联后接在电路中，持续一段时间后，实际消耗的电能WA＞WB2．直流电动机线圈的电阻为R，当电动机工作时通过的电流强度为I，两端电压为U，则其输出的功率是：A．UI，B．C．D．3.一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），则在相同的时间内[]A．电炉和电动机产生的电热相等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4．一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为[]A．U＝4VB．U=8VC．E＝16JD．E=32J5．两个绕线电阻分别标有“100Ω、10w”和“20Ω、40W”，则它们的额定电流之比为[]A．B.C.D.6．把两根同样材料制成的电阻丝分别连在两个电路中。A电阻丝长为L，直径为d；B电阻丝长为3L，直径为3d，要使两电阻丝消耗的电功率相等，加在两电阻丝上的电压之比应是：A．B．C．D．7．由甲地向乙地输电，输送的电功率一定，输电线的材料一定。设输电电压为U，输电线的横截面积为S，输电线因发热损失的电功率为P，下列说法中正确的是：A．若U一定，则P与S成反比。B．若U一定，则P与成反比。C．若S一定，则P与U成反比。D．若S一定，则P与成反比。8、如图所示，将电压U直接接在电阻R两端.R消耗的功率为9W，将电压U用较长的导线接在R两端，R消耗的功率为4W，则此时导线上消耗的功率为W9、如图所示，金属圆环半径为r，单位长度的电阻为R0，∠AOC为120°，电流从A点流进圆环，从B点流出圆环时，圆环消耗的功率为108W，若电流从A点流进，从C点流出时，圆环消耗的功率为多少W.(AB为直径，电压U保持不变)10.如图所示电路中，灯A和灯B的规格分别为220V/15W，220V/60W，要使两灯串联在电路中都不烧坏，则两端电压U最多可加到V，此时灯B的实际功率为___________W.11、由于供电电压的降低，使电路中用电器的电功率降低了19%，知这时电源的电压比原来降低了多少？12、一台小型电动机在3V电压下工作，通过它的电流强度为0.2A，用此