物理人教版（浙江版）选修3-1课件第二章恒定电流5

第二章

恒定电流5焦耳定律知识内容焦耳定律考试要求必考加试cc课时要求1.理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算.2.知道焦耳定律，会推导热功率的表达式.3.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系，并会进行有关计算.内容索引知识探究题型探究达标检测知识探究1一、电功和电功率导学探究如图1所示，已知电路两端的电势差为U，电路中的电流为I，在t时间内通过导体某截面的电荷量是多少？把这些电荷从左端移到右端，静电力做功是多少？It

IUt答案图1知识梳理1.电功(1)电功是指电路中

力对定向移动的电荷所做的功，电流做功的过程就是

能转化为其他形式能的过程.(2)电功的计算公式：W＝

.单位：

，符号为

.常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1kW·h＝

J.静电电IUt焦耳J3.6×1062.电功率(1)定义：单位

内电流所做的功.(2)公式：P＝

＝

.(3)单位：瓦，符号：W.(4)意义：表示电流做功的快慢.时间UI即学即用判断下列说法的正误.(1)电流做功的实质是静电力对电荷做功.(

)(2)电功率越大，表示电流做功越多.(

)(3)某导体两端电压为10V，当通过2C的电荷时，电流做功的功率为20W.(

)×√×二、焦耳定律导学探究(1)某一电路中只含有某一电阻元件，即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一种，分析哪些属于纯电阻电路，哪些属于非纯电阻电路.答案纯电阻电路有：白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅；非纯电阻电路有：电动机、电容器、电解槽(2)纯电阻电路中，消耗的电能转化为什么形式的能？对于含电动机的电路，消耗的电能转化为什么形式的能？答案内能内能和机械能1.焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟

成正比，跟导体的

及

成正比.(2)表达式：Q＝

.2.热功率(1)定义：

内的发热量称为热功率.(2)表达式：P＝

.知识梳理电流的二次方电阻通电时间I2Rt单位时间I2R

纯电阻电路非纯电阻电路电功和电功率W＝UIt＝I2Rt＝P电＝UI＝I2R＝W＝UItP电＝UI3.纯电阻电路与非纯电阻电路(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的

.(2)非纯电阻电路：含有

或

的电路称为非纯电阻电路.在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为

或

.(3)电功和电热的计算公式比较内能电动机电解槽机械能化学能

电热和热功率

Q＝I2Rt＝UIt＝

P热＝I2R＝UI＝Q＝I2RtP热＝I2R电功和电热关系W＝QW＝Q＋E其他＞Q电功率和热功率关系P电＝P热P电＝P热＋P其他＞P热欧姆定律是否适用I＝

，适用U＞IR，不适用即学即用判断下列说法的正误.(1)电功一定等于电热.(

)(2)电动机消耗了电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热.(

)(3)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热.(

)(4)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功.(

)√×√√2题型探究一、电功、电热电功率、热功率公式的比较例1下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是A.电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B.W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝

只适用于纯电阻电路C.在非纯电阻电路中，UI>I2RD.焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路答案√解析电功率公式P＝

，表示电功率越大，电流做功越快.对于一段电路，有P＝IU，I＝

，焦耳热Q＝()2Rt，可见Q与P、U、t、R都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错.W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝

只适用于纯电阻电路，B对.在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W>Q，即UI>I2R，C对.Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D对.二、纯电阻电路中的功率分配及计算例2

如图2所示电路中，R1＝R3<R2＝R4功，在ab两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为P1、P2、P3、P4，则他们的大小关系是A.P1＝P3<P2＝P4

B.P2>P1>P3>P4C.P2>P1>P4>P3

D.P1>P2>P3>P4答案解析图2√设R1、R2、R3、R4的电流分别为I1、I2、I3、I4，则I1＝I2＝I3＋I4，故P1＝

即P2>P1>P3，又因为U3＝U4，R3<R4，所以P3>P4，故P2>P1>P3>P4，综上选B.总结提升1.串联、并联电阻的功率分配(1)串联电路：

(由P＝I2R可得)，电阻越大，功率越大.(2)并联电路：

(由P＝

可得)，电阻越大，功率越小.2.计算纯电阻电路的功率时，可以用P＝UI，也可以用P＝I2R或P＝

.做题时要根据题目灵活选用.设“220V

40W”灯的电阻为R1，“220V

15W”灯的电阻为R2，当两灯串联后，总电阻大于R2，根据P＝

可知，总功率小于P2，A、B错；在串联电路中，功率P与R成正比，由于R1＜R2，所以串联后P1＜P2，C错，D对.针对训练1

把标有“220V

40W”和“220V

15W”的甲、乙两盏灯串联接在220V电压下，则下面分析正确的是A.两盏灯的总功率等于55WB.两盏灯的总功率大于15W，小于40WC.甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率D.乙灯的实际功率大于甲灯的实际功率答案解析√三、非纯电阻电路功率的分析及计算电动机的功率和效率(1)电动机的输入功率指电动机消耗的总功率：P入＝UI.(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2r.(3)电动机的输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝IU－I2r.(4)电动机的效率：排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为I＝

≈0.16A发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40W≈1W转化为机械能的功率为P机＝P－P热＝(36－1)W＝35W.例3规格为“220V

36W”的排气扇，线圈电阻为40Ω，求：(1)接上220V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；答案解析35W

1W扇叶被卡住不能转动后，电动机成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5W＝1210W.(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率.答案解析1210W

1210W总结提升1.纯电阻电路中，W＝UIt＝I2Rt＝

P＝UI＝I2R＝电动机不转时，无机械功率输出，属纯电阻电路.2.非纯电阻电路中，W＝UIt＞Q＝I2Rt，P＝UI＞P热＝I2R.电动机转动时，向外输出机械功率，属非纯电阻电路.3.电动机的效率等于输出的机械功率与总消耗的电功率之比，即η＝

×100%.针对训练2

(2016·台洲中学期中)在研究微型电动机的性能时，应用如图3所示的实验电路.当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V.重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V.则这台电动机正常运转时输出的机械功率为A.32W B.44W C.47W D.48W图3答案解析√电动机停止转动时，线圈的电阻r＝

＝4Ω，电动机恢复正常运转时，电功率P＝UI＝48W，热功率为P热＝I2r＝16W，电动机输出的机械功率P机＝P－P热＝32W，选项A正确.达标检测3A.6.8A B.4.1A

C.1.2A D.0.24A1.下表为某电热水壶铭牌上的一部分内容，根据表中的信息，可计算出电热水壶在额定电压下以额定功率工作时的电流约为答案√1234由铭牌读出电热水壶额定功率为P＝900W，额定电压为U＝220V.由P＝UI得，电热水壶的额定电流为：I＝

≈4.1A.解析型号DF－938额定功率900W额定电压220V额定容量1.2L2.通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流强度为

，则在时间t内产生的热量为A.4Q

B.2Q

C. D.答案√根据Q＝I2Rt得，当电阻为2R，电流强度为

时，在时间t内产生的热量解析12343.电阻R1、R2的I－U图象如图4所示，则下列说法正确的是A.R1∶R2＝3∶1B.将R1与R2串联后接于电源上，则电压比U1∶U2＝1∶3C.将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1∶I2＝1∶3D.将R1与R2并联后接于电源上，则功率比P1∶P2＝1∶3答案解析√图41234由图象可知，当I＝1A时，U1＝1V，U2＝3V，所以R1＝

＝1Ω，R2＝

＝3Ω，则R1∶R2＝1∶3，A错.R1与R2串联时，U1∶U2＝R1∶R2＝1∶3，B正确.R1与R2并联时，I1∶I2＝R2∶R1＝3∶1，P1∶P2＝R2∶R1＝3∶1，C、D均错.12344.一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额