2017-2018学年高中物理 第二章 直流电路 第8讲 焦耳定律 电路中的能量转化学案 教科版选修
中考物理知识点焦耳定律
中考物理知识点焦耳定律焦耳定律是描述电流通过导体时导体发热的规律，也称为电流热效应。
该定律表明，通过电流i的导体上的热量P和导体电阻R、电流i以及导体的时间t有关。
它的数学表达式为：P=i^2*R*t其中，P表示导体上产生的热量，单位为焦耳(J)；i表示电流的大小，单位为安培(A)；R表示导体的电阻，单位为欧姆(Ω)；t表示电流流过导体的时间，单位为秒(s)。
焦耳定律的应用非常广泛，不仅在物理学中有重要意义，而且在日常生活和工程技术中也有很多实际应用。
以下是几个常见的应用：1.电热水壶：电热水壶通过将电流通过导体丝圈加热水。
根据焦耳定律，导体丝圈的电阻和电流大小决定了加热水的功率，从而决定了烧水的速度。
2.电烤箱：电烤箱的工作原理也是利用焦耳定律。
通过将电流通过导体丝加热空气，然后把热量传递给食物。
3.电吹风：电吹风利用焦耳定律产生热风。
通过将电流通过导体丝，导体丝会产生热量。
然后这个热量会传递给空气，使得空气加热，形成热风。
4.电热毯：电热毯中的发热体实际上就是一根电阻丝，通过把电流通过电阻丝，使得电流产生热量。
热量会传导到被加热物体，使其保持温暖。
5.电灯泡：电灯泡通过将电流通过灯丝加热，使其发出可见光。
根据焦耳定律，电灯泡的功率与电阻和电流的平方成正比。
总之，焦耳定律是描述电流通过导体时导体发热的基本定律。
它在生活中有很多实际应用，如电热水壶、电烤箱、电吹风、电热毯和电灯泡等。
理解和掌握焦耳定律对于理解电热设备的工作原理和使用方法非常重要。
高中物理 第二章 直流电路 6 焦耳定律 电路中的能量转化教案 1
焦耳定律 电路中的能量转化一、电功和电功率 1．电功 (1)实质导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，把电能转化为其他形式的能． (2)表达式W ＝UIt .电功的常用单位还有千瓦时，说明其物理含义，并计算1千瓦时等于多少焦． 提示：1千瓦时表示功率为1千瓦的用电器在1小时内所消耗的电能． 1 kW·h＝1 000 W×3 600 s＝3.6×106J. 2．电功率(1)物理意义：表示电流做功快慢的物理量． (2)定义：单位时间内电流所做的功．(3)公式及单位：P ＝Wt＝UI ，其单位为瓦特，符号为W.电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同，各用什么物理量表示呢？ 提示：电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少，电流做功的快慢用电功率表示，电流做功的多少用电功表示．电流做功的快慢与做功的时间和做功的多少有关．二、焦耳定律1．焦耳定律：电流通过导体时产生的热量(内能)跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比，这一规律叫做焦耳定律．公式表示为Q ＝I 2Rt .2．热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，计算公式为P ＝I 2R . 3．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为内能．4．非纯电阻电路：像含有电动机或电解槽等非纯电阻用电器的电路被称为非纯电阻电路，在非纯电阻电路中，电流做的功除了将电能转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能量．生活中电热的利用主要有哪些实例？ 提示：电热水器、电饭锅、电烤箱、电焊等．考点一 纯电阻电路与非纯电阻电路1．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较3.电功率和热功率的区别与联系(1)区别：电功率是指输入某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U 和通过的电流I 的乘积．热功率是指在这段电路上因发热而损耗的功率，其大小决定于通过这段导体中电流强度的平方和导体电阻的乘积．(2)联系：对于纯电阻电路，电功率等于热功率，计算时可用P ＝IU ＝I 2R ＝U 2R中任一形式进行计算．对非纯电阻电路，电路消耗的电功率等于热功率与机械功率等其他形式的功率之和，即电功率大于热功率．不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都用W ＝UIt ，功率都用P ＝UI ，热量都用Q ＝I 2Rt ，热功率都用P ＝I 2R ，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路．【例1】 规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)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；(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． 审题时应把握以下三点： (1)发热功率为P 热＝I 2R .(2)机械能的功率为：P 机＝P 电－P 热． (3)电动机不转动时，可理解为纯电阻．【答案】 (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W【解析】 (1)排气扇在220 V 的电压下正常工作时的电流为：I ＝P U ＝36220A≈0.16 A，发热功率为P 热＝I 2R ＝(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I ′＝U R ＝22040A ＝5.5 A ，电动机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. 总结提能 排气扇中有电动机，解答有关电动机问题时注意：(1)当电动机不转时可以看成纯电阻电路，P ＝UI ＝I 2R ＝U 2R均成立．(2)当电动机正常工作时，是非纯电阻电路P 电＝UI >P 热＝I 2R ，U ≠IR ，而有U >IR .(3)输入功率是指电动机消耗的总功率．热功率是线圈上的电阻的发热功率．输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率．三者的关系：UI ＝I 2R ＋P 机．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R ，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A 和1.0 V ；重新调节R ，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A 和15.0 V ．求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机线圈的电阻．答案：22.0 W 2.0 Ω解析：当电流表和电压表的示数为0.5 A 和1.0 V 时，电动机停止工作，电路中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值r ＝U 1I 1＝1.00.5Ω＝2 Ω.当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A 和15.0 V ，则电动机的总功率P 总＝U 2I 2＝15.0×2.0 W＝30.0 W ，线圈电阻的热功率P 热＝I 22r ＝2.02×2 W＝8.0 W ，所以P 输出＝P 总－P 热＝30.0 W －8.0 W ＝22.0 W. 考点二 串、并联电路中电功率的分析与计算1．额定功率和实际功率(1)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．(2)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．2．串、并联电路中的功率分配 (1)串联电路功率关系⎩⎪⎨⎪⎧各部分电路电流I 相同，根据P ＝I 2R ，各电阻上的电功率与电阻成正比总功率P 总＝UI ＝U 1＋U 2＋…＋UnI＝P 1＋P 2＋…＋Pn(2)并联电路功率关系⎩⎪⎨⎪⎧各支路电压相同，根据P ＝U 2R，各支路电阻上的电功率与电阻成反比总功率P 总＝UI ＝U I 1＋I 2＋…＋I n＝P 1＋P 2＋…＋Pn(3)结论：无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之和．1求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要确定是正比还是反比关系.2当分析用电器的功率问题时，一定要注意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流.【例2】 额定电压都是110 V ，额定功率P A ＝100 W ，P B ＝40 W 的电灯两盏，若接在电压是220 V 的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是图中的哪一个( )哪些电路能使A 、B 灯正常发光⇒哪个电路变阻器消耗能量少⇒哪个电路消耗能量最少【答案】 C【解析】 由P ＝U 2R 和已知条件可知，R A <R B .对于A 电路，由于R A <R B ，所以U B >110 V ，B 灯被烧毁，两灯不能正常发光．对于B 电路，由于R A <R B ，A 灯又并联变阻器，并联电阻更小于R B ，所以U B >U 并，B 灯烧毁．对于C 电路，由于B 灯与变阻器的并联电阻可能等于R A ，所以可能U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．对于D 电路，若变阻器的有效电阻等于A 、B 并联电阻，则U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．比较C 、D 两个电路，由于C 电路中变阻器功率为(I A －I B )×110 V，而D 电路中变阻器功率为(I A ＋I B )×110 V，所以C 电路消耗的电功率最小．如图所示的电路中，两端电压U 保持不变．若电阻R 1、R 2、R 3上消耗的功率相等，则它们的阻值之比R 1R 2R 3为( C )A ．11 1B ．41 1C ．144D ．122解析：R 2、R 3并联，电压U 相等，由P ＝U 2R 可知，P 相等时R 2＝R 3，由U ＝IR 可知I 2＝I 3＝I ，故通过R 1的电流为2I .R 1消耗的功率P ＝(2I )2R 1＝4I 2R 1①R 2消耗的功率P ＝I 2R 2②比较①②得R 2＝4R 1，故R 1R 2R 3＝144，C 正确．1．(多选)关于电功和焦耳热，下列说法正确的是( ACD ) A ．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W ＝I 2Rt B ．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W ＝I 2Rt C ．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q ＝I 2Rt D ．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q ＝UIt解析：电功的计算式W ＝UIt 适用于任何形式的电路，焦耳热计算式Q ＝I 2Rt 也是普遍适用的，但是只有在纯电阻电路中，电功W 才等于焦耳热Q .2．有一台标有“220 V 50 W”的电风扇，其线圈电阻为0.4 Ω，在它正常工作时，下列求其每分钟产生的电热的四种解法中，正确的是( C )A ．I ＝P U ＝522A ，Q ＝UIt ＝3 000 JB ．Q ＝Pt ＝3 000 JC ．I ＝P U ＝522 A ，Q ＝I 2Rt ≈1.24 JD ．Q ＝U 2R t ＝22020.4×60 J＝7.26×106J解析：电流I ＝P U ＝50220 A ＝522A ，电风扇正常工作时产生的电热是由于内阻发热产生的，所以每分钟产生的热量为Q ＝I 2Rt ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫5222×0.4×60 J≈1.24 J，故选C.3．有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V 的直流电路两端，灯泡正常发光，则( C )A ．电解槽消耗的电功率为120 WB ．电解槽的发热功率为60 WC ．电解槽消耗的电功率为60 WD ．电路消耗的总功率为60 W解析：灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V 电压，且干路电流I ＝I 灯＝60 W 110 V，则电解槽消耗的功率P ＝P 灯＝60 W ，C 对A 错；电解槽的发热功率P 热＝I 2R ≈1.3 W，B 错；整个电路消耗的功率P 热＝220 V×60 W110 V＝120 W ，D 错．4．如图所示，已知U AB ＝6 V ，当滑动变阻器触头P 位于正中位置时，额定电压为3 V 的灯泡L 正常发光，当触头滑至最左端时，电灯实际功率为2 W ，求此灯泡的额定功率和变阻器的总电阻．答案：4.5 W 4 Ω解析：设滑动变阻器总电阻为R m ，灯泡电阻为R L ，则根据P 位于正中位置时灯泡正常发光，电压为3 V ，滑动变阻器的电压为3 V ，得R L ＝R m2.P 位于最左端时，变阻器有效电阻R ′＝R m ＝2R L ，则：U L ＝2 V.故：R L ＝U 2LP L ＝222Ω＝2 Ω.灯泡额定功率：P 额＝U 2额R L ＝322W ＝4.5 W.变阻器总电阻：R m ＝2R L ＝4 Ω.5．如图所示是额定电压为220 V 的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120 W.(1)要送冷风，选择开关应放在B 位置；要送热风，选择开关应放在A 位置(均填“A ”“B ”或“C ”)．(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电1 min 电流所做的功是多少？ 答案：7 200 J(3)若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560 W ，则电热丝R 的阻值应为多大？答案：110 Ω解析：(1)送冷风时只有电动机工作，送热风时电动机和电热丝都工作，分析可知填B 、A .(2)电流做的功W ＝P 1t ＝120 W×60 s＝7 200 J. (3)电热丝发热功率为P 2＝560 W －120 W ＝440 W.由P 2＝U 2R 得电热丝的电阻R ＝U 2P 2＝220 V 2440 W＝110 Ω.。
《高二物理焦耳定律》课件
应用焦耳定律可以评估钨丝灯泡使用过程中的热量损耗，以提高灯泡的寿命和能效。
总结
焦耳定律是理解电路中能量转换的重要基础。 学会应用焦耳定律，可以帮助我们解决实际问题。 学习物理除了了解规律，更为重要的是培养科学思维和实验技能。
讲解如何记录实验数据、如何进行数据处理和计算，以验证焦耳定律。
3
思考题与讨论
引导学生思考实验结果的意义，并进行思考题和讨论，加深对焦耳定律的理解。
焦耳定律的实际问题
电线起火问题
焦耳定律可以帮助我们理解电线过载时的热量问题，以预防电线起火等安全隐患。
集成电路散热问题
通过焦耳定律，我们可以分析集成电路中产生的热量，以改善散热设计，提高电路的稳定性。
设计电路元件
焦耳定律的应用可以帮助工程师设计电路中的电阻元件，以满足特定的电流和能耗要求。
研究材料的热性质
通过实验测量电流通过材料时产生的热量，可以研究材料的导电性和导热性等热性质。
焦耳定律实验
1
实验步骤及仪器
详细介绍焦耳定律实验的具体步骤和使用的实验仪器，如安培表、电阻器等。
2
Hale Waihona Puke 实验数据记录与处理《高二物理焦耳定律》 PPT课件
高二物理焦耳定律PPT课件
焦耳定律简介
定义：描述了电流通过电阻时所产生的热量与电流强度、电阻值以及时间的 关系 公式：Q=I^2Rt，其中Q为热量，I为电流强度，R为电阻值，t为时间
焦耳定律的应用
计算电器损耗能量
根据焦耳定律可以计算电器在使用过程中的能量损耗，有助于评估电器的效率和节能性。
《焦耳定律及其应用》课件
焦耳定律在日常生活中的应用
• 电热水壶加热水源 • 电风扇散热降温 • 电热毯提供温暖 • 电子烤箱烘烤食物 • 电烫斗熨烫衣物
总结和回顾
在本课件中，我们详细介绍了焦耳定律的概念、公式和原理，以及它在工程和生活中的广泛应用。通过理论与 实例相结合，我们希望您对焦耳定律有了更深刻的理解，并能灵活运用于实际问题。
《焦耳定律及其应用》 PPT课件
通过本课件，我们将深入介绍焦耳定律的工作原理和应用领域，并通过丰富 的实例与图像，帮助您更好地理解和应用该定律。
焦耳定律的介绍
1 能量转化规律
焦耳定律描述了能量在电路中的转化和传递 规律，揭示了电流通过电阻时会产生热量。
2 定义和发现
该定律由英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦 耳在19世纪提出，他的实验结果揭示了电热 现象的真相。
焦耳定律在工程中的应用
电路设计
工程师利用焦耳定律计算电流流过电阻时产生 的热量，从而合理设计电路和散热系统。
电子仪器
仪器的电阻元件设计和校准基于焦耳定律，保 证仪器的准确度和稳定性。
电热设备
工业领域中的电热设备，如熔炉、电热管等， 都依靠焦耳定律进行能量转化和计算。
能源管理
通过焦耳定律，工程师能够对能源的使用和转 化进行分析和优化，提高能源利用效率。
焦耳定律的公式和原理
公式
电功率 P = I2 × R
原理
电流通过电阻产生热量，热量的产生量与电流强 度的平方成正比。
焦耳定律的应用领域
电子电路设计
焦耳定律在电子电路设计中起着 重要作用，帮助工程师计算能量 转化和电阻选择。
电加热技术
焦耳定律指导着电加热技术的应 用，例如电炉、电暖器和电热水 器等。
2024-2025学年高中物理第二章直流电路6焦耳定律电路中的能量转化教案教科版选修3-1
然而，在教学中也存在一些问题和不足。首先，部分学生在实验操作中不够规范，需要我在今后的教学中加强指导和监督。其次，我在讲解难点部分时，可能过于强调概念和公式，而忽视了学生的实际理解和应用。最后，我在小组讨论的引导上可能有所欠缺，需要我在今后的教学中更加注重学生的思考和交流。
3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。
四、学生小组讨论（用时10分钟）
1.讨论主题：学生将围绕“焦耳定律在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。
2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。
3.学生已学习过能量守恒定律，能够理解电路中电能转化为热能的过程。
核心素养目标
本节课的核心素养目标包括：
1.科学探究能力：学生能够通过实验观察和数据分析，验证焦耳定律，培养实验操作和数据处理的能力。
2.逻辑推理能力：学生能够运用已有的电路知识，推理出焦耳定律的数学表达式，并理解其物理意义。
3.知识应用能力：学生能够将焦耳定律应用于实际问题中，分析电路中的能量转化过程，培养解决实际问题的能力。
-目标设定：引导学生设定学习目标，制定学习计划，鼓励他们持续努力，不断提高自己的学习水平。
-同伴评价：鼓励学生进行同伴评价，互相学习和交流，共同提高学习效果。
重点题型整理
1.题型一：根据焦耳定律计算热量
-题目：一根电阻为10Ω的导线，通过电流为5A的电流，通电时间为10分钟，求产生的热量。
精品2017-2018学年度高中物理上学期第八周 焦耳定律 电路中的能量转化教学设计
焦耳定律电路中的能量转化环节一：先填空]环节二：图261：这一过程，电流做功吗？环节三：．一个电阻接入某电路后，消耗的功率为110 W，通过3 C的电荷量时，有环节一：环节二：图262：电动机消耗的电能全部转化为线圈产生的内能吗？环节三：关于电功、电功率和焦耳定律的说法正确的是( ) 【导学号：【解析】 (1)排气扇在220 V 电压下正常工作电流I ＝P U ＝36220 A ＝0.16 A ，发热功率P 热＝I 2R ＝0.162×40 W≈1 W，转化为机械能的功率P 机＝P －P 热＝(36－1) W ＝35 W.(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机相当于纯电阻，电能全部转化为内能，此时通过排气扇的电流I ′＝U R ＝22040 A ＝5.5 A.电动机消耗的功率等于发热功率P ′＝P 热＝I ′U ＝5.5×220 W＝1 210 W ．由于发热量很大，将很快烧坏电动机线圈． 【答案】 (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W 环节四：小结电动机电路的分析方法(1)分清是纯电阻电路还是非纯电阻电路．电动机转动时是非纯电阻电路，电动机不转动时是纯电阻电路．(2)分清要求的是电功还是电热(或热功率)，对照公式的适用条件，合理选择公式． (3)电动机的输入功率即总功率P 入＝IU ，电动机的发热功率P 热＝I 2r ，电动机的输出功率P 出＝P 入－P 热．电 路 中 的 能 量 转 化 环节一：[先填空]1．内电路中的能量转化(1)电源：通过各种作用，将其他形式的能转化为电能，转化功率P ＝IE . (2)内阻：通过电流做功将一部分电能转化为内阻的内能，即P 内＝I 2r .2．外电路上的能量转化：通过电流做功将电源输出的电能转化为其他形式的能，即P 外＝UI . 3．两者之间的关系：由能量守恒定律可知P ＝P 内＋P 外，即EI ＝I 2r ＋UI ，进一步化简可得E ＝U ＋Ir ，可见闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体表现． [再判断]1．电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能．(√)2．电动机是非纯电阻用电器，所以在任何情况下，都不能将电能全部转化为内能．(×)3．在使用电源时，绝对不可以让电源短路，以免造成电源的损坏，甚至引起火灾．(√) [后思考] 外电路的电阻越大，电源做功输出的效率就越高吗？【提示】 由于电源做功输出的效率：η＝P 出P ＝IU 外IE ＝U 外E ＝IR I R ＋r ＝R R ＋r ＝11＋r R ，故外电路的电阻越大，电源做功输出的效率就越高．环节二：[合作探讨]闭合电路中内、外电路都有电阻，当电键闭合，电路中有电流时，内、外电路都做功． 探讨1：电源非静电力做的功与电路中内、外电路电流做的功存在什么关系？ 【提示】 非静电力做功把电源内部储存的其他形式的能转化为电能，电流做功把电能转化为内电路上的电能和外电路上其他形式的能． 探讨2：外电路的电阻越大，外电路消耗的功率就越大吗？【提示】 当外电阻大于内电阻时，外电阻越大，外电路消耗的功率越小．探讨3：外电路的电阻越大，电源做功的效率就越高吗？【提示】 外电阻越大，路端电压越大，电源做功的效率越大．[核心点击]1．闭合电路中的几个功率功率名称 表达式电源功率(总功率)P 总＝EI电源内部消耗功率 P 内＝U 内I ＝I 2r外电路消耗功率 (电源输出功率) P 外＝U 外I ＝(E －U 内)I ＝EI －I 2r三者关系P 总＝P 外＋P 内2.纯电阻电路中电源的输出功率P 出＝UI ＝I 2R ＝E 2RR ＋r2＝E 2R －r 2R＋4r . 电源的输出功率随外电阻的变化关系如图263所示．图263(1)当R ＝r 时，P max ＝E 24r.(2)一个输出功率(除最大功率外)P 对应于两个不同的外电阻R 1和R 2，且r ＝R 1R 2.(3)当R ＜r 时，R ↑→P 出↑；当R ＞r 时，R ↑→P 出↓. 3．电源的效率 η＝P 出P ＝IU 外IE ＝U 外E ＝IR I R ＋r ＝R R ＋r ＝11＋rR. 可见，外电阻R 越大，电源的效率越高．环节三：5．如图264所示，电源电动势E ＝10 V ，内阻r ＝0.5 Ω，“8 V 16 W”的灯泡L 恰好能正常发光，电动机M 绕线的电阻R 0＝1 Ω，求： 【导学号：33410095】图264(1)路端电压； (2)电源的总功率； (3)电动机的输出功率．【解析】 (1)灯泡正常发光，所以路端电压为8 V.(2)设干路总电流为I ，则8 V ＝10 V －I ×0.5 Ω，得I ＝4 A ，故P 总＝EI ＝40 W.(3)又I L ＝P U ＝168A ＝2 A ，故I M ＝I －I L ＝2 A ，P M 总＝8×2 W＝16 W ， P M 出＝16 W －22×1 W＝12 W.【答案】 (1)8 V (2)40 W (3)12 W6．电路图如图265甲所示，乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为15 Ω，定值电阻R 0＝3 Ω.甲 乙图265(1)当R 为何值时，R 0消耗的功率最大，最大值为多少？ (2)当R 为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？【解析】 (1)由题图乙知电源的电动势和内阻为：E ＝20 V ，r ＝|ΔU ΔI |＝152 Ω＝7.5 Ω.由题图甲分析知道，当R ＝0时，R 0消耗的功率最大，最大为P ＝(ER 0＋r)2R 0＝(203＋7.5)2×3 W＝10.9 W. (2)当r ＝R ＋R 0时，即R ＝4.5 Ω时， 电源的输出功率最大，最大值为：。
高中物理焦耳定律知识点
高中物理焦耳定律知识点1、高中物理焦耳定律定义焦耳定律规定：电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比，和通过导体的电流的平方成正比，和通电时间成正比。
该定律是英国科学家焦耳于1841年发现的。
焦耳定律是一个实验定律，它可以对任何导体来适用，范围很广，所有的电路都能使用。
遇到电流热效应的问题时，例如要计算电流通过某一电路时放出热量;比较某段电路或导体放出热量的多少，即从电流热效应角度考虑对电路的要求时，都可以使用焦耳定律。
公式如下：其中Q指热量，单位是焦耳(J)，I指电流，单位是安培(A)，R指电阻，单位是欧姆(Ω)，t指时间，单位是秒(s)，以上单位全部用的是国际单位制中的单位。
2、高中物理焦耳定律公式变形和推导对于纯电阻电路而言当电流所做的功全部产生热量，即电能全部转化为内能，该电路为纯电阻电路，这时有：根据电功的公式，我们有【U指电压，单位是伏特(V)】：或者根据欧姆定律(欧姆定律本身只在纯电阻电路中成立)，我们有：白炽电灯不属于上述情况，因为它还将电能转化为光能;而类似电热水器这样就属于上述情况。
对于非纯电阻电路而言对于非纯电阻电路而言，用得最多的还是焦耳定律的一般形式，不能用上面纯电阻中的两个公式(因为①欧姆定律只在纯电阻电路中成立;②其电能不是全部做功转化为内能，不能用电功的公式。
而对于其电功率和热量比较而言，我们有：对于任何电路而言除了焦耳定律的一般式外，我们还可以根据公式I=q/t 【q表示电荷量，单位是库仑(C)】对公式进行变形(适用于所有电路)：在串联电路中，由于通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。
在并联电路中，由于导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。
3、高中物理焦耳定律使用从焦耳定律公式可知，电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比、跟导体的电阻成正比、跟通电时间成正比。
坤哥物理 【直流电路】焦耳定律
坤哥物理【直流电路】焦耳定律
【实用版】
目录
1.引言：介绍焦耳定律
2.焦耳定律的定义和公式
3.焦耳定律的应用
4.焦耳定律的理解和注意点
5.结语：总结焦耳定律的重要性
正文
在电学领域，焦耳定律是一个基本的定律，它描述了电流通过导体产生的热量与电流、电阻和时间的关系。
今天我们就来详细了解一下焦耳定律。
首先，我们来看焦耳定律的定义和公式。
焦耳定律的定义是：通过导体的电流在单位时间内产生的热量，与电流的平方、电阻和通电时间成正比。
其公式为 Q=I^2Rt，其中 Q 表示热量，I 表示电流，R 表示电阻，t 表示时间。
然后，我们来看焦耳定律的应用。
在实际生活和工业生产中，焦耳定律被广泛应用。
例如，在家庭用电中，我们可以通过焦耳定律计算电器的功率和能耗；在工业生产中，焦耳定律可以帮助我们设计和选择合适的电器设备，以提高生产效率和降低能耗。
在理解和应用焦耳定律时，有几个注意点需要提醒大家。
首先，焦耳定律适用于直流电路和交流电路；其次，焦耳定律中的热量是导体发热产生的，不包括电磁辐射等其他形式的能量损失；最后，焦耳定律中的电流、电阻和时间都需要使用国际单位制（SI）的单位。
总的来说，焦耳定律是电学领域中的一个基本定律，它描述了电流通
过导体产生的热量与电流、电阻和时间的关系。
坤哥物理 【直流电路】焦耳定律
直流电路中的焦耳定律简介焦耳定律是描述直流电流在电阻中产生热量的定律。
它的原理基于能量守恒定律，即电能转化为热能，从而产生温度变化。
本文将详细介绍焦耳定律的定义、公式及应用，并探讨其在实际电路中的作用。
焦耳定律的定义焦耳定律是由英国物理学家焦耳在19世纪初提出的。
它描述了电阻中通过的直流电流所产生的热量与电流的平方成正比，并与电阻的大小和时间成正比。
焦耳定律的公式焦耳定律的数学表达式如下：Q = I^2 * R * t其中，Q表示通过电阻产生的热量（单位：焦耳），I表示电流强度（单位：安培），R表示电阻值（单位：欧姆），t表示电流通过电阻的时间（单位：秒）。
焦耳定律的应用焦耳定律在实际电路中有广泛应用，下面列举了一些常见的应用场景：1. 电热器电热器是将电能转化为热能的设备，如暖风机、电热水壶等。
根据焦耳定律，可以通过控制电流和电阻的大小来控制电热器的加热效果，实现温度的调节。
2. 电焊在电焊过程中，焊条和工件之间会形成电弧。
电弧通过焊头和工件之间的电阻产生高温，使焊条融化并与工件连接在一起。
电焊的质量和效率与焊接过程中产生的热量有密切关系，而焦耳定律可以帮助我们理解和控制电焊中的热量变化。
3. 计算电阻功率焦耳定律提供了计算电阻功率的方法，可用于评估电路中电阻元件的性能和稳定性。
通过测量电阻值和电流强度，应用焦耳定律的公式可以计算出电阻产生的热量，从而对电阻的工作状态进行分析。
实例分析假设我们有一个电阻值为10欧姆的电阻器，通过它的直流电流为2安培，电流通过电阻的时间为5秒。
根据焦耳定律的公式，我们可以计算出通过电阻器产生的热量：Q = 2^2 * 10 * 5 = 200焦耳因此，通过这个电阻器产生的热量为200焦耳。
结论焦耳定律是描述直流电路中电流通过电阻产生热能的定律。
它通过电阻值、电流强度和时间这三个因素来计算通过电阻器产生的热量。
焦耳定律不仅在理论研究中具有重要意义，也广泛应用于实际电路中的各种设备和系统中。
坤哥物理 【直流电路】焦耳定律
坤哥物理【直流电路】焦耳定律
摘要：
1.焦耳定律简介
2.焦耳定律公式及含义
3.直流电路中的应用
4.实例分析
5.总结与实用建议
正文：
焦耳定律是物理学中关于电流产生的热量与电流、电阻和通电时间之间关系的一个基本定律。
它的公式为Q=IRt，其中Q表示电流产生的热量，I表示电流大小，R表示电阻值，t表示通电时间。
焦耳定律的应用广泛，尤其在直流电路中具有重要意义。
根据焦耳定律，我们可以知道在直流电路中，电流通过电阻时会产生热量，而热量的大小与电流的平方成正比，电阻值和通电时间也有直接关系。
这意味着，当电阻或通电时间增大时，电流产生的热量也会相应增大。
接下来，我们通过一个实例来分析焦耳定律在直流电路中的应用。
假设一个直流电路中，电流I=2A，电阻R=10Ω，通电时间t=10s。
根据焦耳定律，我们可以计算出电流产生的热量Q=IRt=2×10×10=400J。
这意味着在这个电路中，电流在10秒内产生了400焦耳的热量。
总结一下，焦耳定律是描述电流产生的热量与电流、电阻、通电时间之间关系的基本定律。
在直流电路中，我们可以通过焦耳定律来计算和控制电流产
生的热量，以确保电路的安全和稳定运行。
为了更好地应用焦耳定律，我们可以结合实际电路参数，进行具体分析和计算。
实用建议：在设计和使用直流电路时，要充分考虑电流、电阻和通电时间对电流产生的热量的影响。
根据焦耳定律，合理选择电路参数，确保电路安全、高效运行。
坤哥物理 【直流电路】焦耳定律
坤哥物理【直流电路】焦耳定律坤哥物理: 深度探讨直流电路中的焦耳定律1. 引言在学习物理的过程中，直流电路是一个基础的概念。
而在直流电路中，焦耳定律则是一个至关重要的定律。
本文将深入探讨焦耳定律在直流电路中的作用和应用，以帮助读者更全面地理解这一概念。
2. 焦耳定律的基本原理焦耳定律是描述电阻器中电能转化为热能的定律，它规定了电阻器中产生的热功率与通过电阻器的电流强度、电阻值和时间的乘积成正比。
具体表达式为：P=I²R，其中P表示热功率，I表示电流强度，R表示电阻值。
这一定律的提出为我们理解电路中的能量转化提供了重要的理论依据。
3. 焦耳定律的应用焦耳定律不仅在理论上有重要意义，在实际应用中也有着广泛的应用。
在电路设计和电子设备中，我们需要根据焦耳定律来计算电阻器产生的热功率，以保证设备安全稳定地工作。
焦耳定律也为我们提供了一种测量电阻值的方法，通过测量电阻器产生的热功率和电流强度，可以计算出电阻值，为电路设计和故障排查提供了重要的参考。
4. 深入探讨通过对焦耳定律的基本原理和应用进行了简要介绍，接下来我们将从更深入的角度来探讨这一定律。
让我们来分析焦耳定律在电路中的能量转化过程。
当电流流经电阻器时，电子受到电阻的阻碍而产生碰撞，从而使电能转化为热能。
这一过程在能量守恒和热力学定律的基础上得到了严格的数学推导和实验验证。
从这个角度来看，焦耳定律不仅是一个表面上的现象，更是深刻的物理原理的体现。
5. 总结与回顾通过本文的阐述，相信读者已经对焦耳定律在直流电路中的作用有了更深入的理解。
从理论到实际应用，焦耳定律贯穿了整个电路学科，在电子技术和电力系统中都具有重要的价值。
在工程技术和科研领域，对焦耳定律的深入理解更是必不可少的。
我个人认为，要想更好地掌握焦耳定律，只有通过不断学习和实践，才能更好地理解和运用这一定律。
6. 结语焦耳定律作为电路学科中的基础定律，其重要性不言而喻。
通过本文的介绍，希望读者能对焦耳定律有更深入的认识，能够在实际应用中更好地运用这一定律，为电子技术和电力系统的发展做出贡献。
高中物理第二章直流电路第8讲焦耳定律电路中的能量转化教科
不变，则热量变为原来的12，C 正确.
12/10/2021
第二十二页，共二十六页。
解析(jiě xī)
1234
3.(焦耳定律和热功率)一台电动机，额定电压为100 V，电阻为1 Ω.正常工作时，通
过的电流(diànliú)为5 A，则电动机因发热损失的功率为( )
B
A.500 W
B.25 W
C.1 000 W
Байду номын сангаас
第十三页，共二十六页。
答案(dá
2.纯电阻(diànzǔ)电路和非纯电阻(diànzǔ)电路
纯电阻电路
非纯电阻电路
能量转化情况
电功和电热的关系
电功率和热功率的 关系
欧姆定律是否成立
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U2 W＝Q即IUt＝I2Rt＝ R t
P＝P热， U2 即IU＝I2R＝ R U＝IR I＝ U 成立
(2)定义式：W＝UIt. (3)单位：国际单位制：焦耳，符号： . J (4)实质： 电能 转化(zhuǎnhuà)为其他形式的能. (5)适用条件： 任何 电路.
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第四页，共二十六页。
答案(dá
2.电功率
电流所做的功与做这些功所用时间的比值.
(1)定义： 单位(dānw时èi) 间内电流所做的功.
D.475 W
解析(jiě xī) 电动机的热功率P热＝I2r＝52×1 W＝25 W，B正确，A、C、D错误.
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解析(jiě xī)
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4.(闭合电路中的能量转化)如图4所示，电源电动势E＝
30 V，内阻r＝1 Ω，灯泡上标有“6 V 12 W”字样，直流电动
高中物理之焦耳定律知识点
高中物理之焦耳定律知识点功是能量转化的量度，电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，电流做功的多少等于电能转化为其他形式能的数量。
电功和电功率电功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自由电荷的静电力在做功。
自由电荷在静电力的作用下沿着静电力的方向做定向移动，结果电荷的电势能减小，其他形式的能增加。
物理意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能。
电流做的功等于消耗的电能。
电功率单位时间内电流所做的功叫做电功率。
用P表示。
则。
可得：P=IU，表示电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积。
国际单位：瓦特，符号：w物理意义：表示电流做功的快慢。
额定功率和实际功率用电器正常工作的时候的功率叫做额定功率。
当用电器输入电压为额定电压的时候，通过用电器的电流为额定电流，这是用电器的功率就是额定功率。
用电器实际工作的时候消耗的功率是实际功率。
为了保护电器和电路，要求实际功率不要超过额定功率。
串并联电路中的功率关系焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。
物理意义：电流通过导体产生的热。
适用于一切电路。
热功率物理意义：电路中发热的功率。
电流做功，电流全部转化为内能。
电流做功，电流转化为内能和其他形式的用电器。
电功W=UItQ=I2Rt习题演练1.关于电功和电热，下列说法正确的是（）A 含有电动机电路中电功不能用W=UIt来计算B 在一切电路中，电功都等于电热。
C 对任何用电器，电功率P=UI均适用D 当二极管两端加的电压为U，流过它的电流为I，此时二极管的电阻可以用R=U/I来计算。
2.关于额定功率和实际功率，下列说法正确的是（）A 动力机械铭牌上标明的是改机械的额定功率B 额定功率是动力机械工作时必须保持的稳定功率C 在较短时间内，实际功率可以大于额定功率D 在较长时间内，实际功率可以小于额定功率。
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第8讲 焦耳定律 电路中的能量转化[目标定位] 1.知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算.2.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别.4.明确闭合电路中的功率及能量转化．一、电功和电功率1．电功(1)定义：电场力移动电荷所做的功． (2)定义式：W ＝UIt .(3)单位：国际单位制：焦耳，符号：J ． (4)实质：电能转化为其他形式的能． (5)适用条件：任何电路． 2．电功率电流所做的功与做这些功所用时间的比值． (1)定义：单位时间内电流所做的功． (2)公式：P ＝Wt＝IU ．(3)单位：国际单位制：瓦特，符号：W ． (4)物理意义：表示电流做功的快慢． (5)适用条件：任何电路．深度思考(1)两个电阻串联，功率和电阻存在什么关系？ (2)两个电阻并联，功率和电阻存在什么关系？答案 (1)由P ＝I 2R 知，串联电阻的功率与电阻成正比．(2)由P ＝U 2R知，并联电阻的功率与电阻成反比．例1 将两个定值电阻R 1、R 2并联在电压为U 的电源两端，R 1消耗的功率为P 1，R 2消耗的功率为3P 1，当把它们串联在电压为4U 的电源两端时，下列说法正确的是( ) A ．R 1两端的电压为U B ．R 2消耗的功率变小 C ．通过R 2的电流变小D ．两个电阻消耗的总功率为12P 1解析 当R 1、R 2并联在电压为U 的电源两端时，两电阻两端的电压为U ，根据P ＝IU ，功率之比等于电流之比，根据并联电路电流和电阻的关系，可知：R 1＝3R 2；当把它们串联在电压为4U 的电源两端时，电路中的电流I ＝4U 3R 2＋R 2＝UR 2，故通过R 2的电流不变，电压不变，所以R 2的电功率不变，仍为3P 1，故B 、C 错误；R 1两端的电压U 1＝IR 1＝UR 2×3R 2＝3U ，故A 错误；两个电阻消耗的总功率P ＝U ′I ＝4U ·U R 2＝12P 1，故D 正确． 答案 D二、焦耳定律 热功率1．焦耳定律：(1)内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值成正比，跟通电时间成正比． (2)表达式：Q ＝I 2Rt ．(3)焦耳热：电流通过电阻而产生的热量． (4)适用条件：任何电路． 2．热功率(1)定义：电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值，即单位时间内电阻通电所产生的热量．(2)表达式：P 热＝Q t＝I 2R ． (3)适用条件：任何电路． 深度思考电风扇、电冰箱消耗的电能等于I 2Rt 吗？电风扇、电冰箱消耗的电能转化成什么形式的能量？答案 不等于；电风扇、电冰箱消耗电能没有全部转化为热能，有大部分转化为机械能，小部分转化为电热．例2一台电动机，额定电压为100 V，电阻为1 Ω.正常工作时，通过的电流为5 A，则电动机因发热损失的功率为( )A．500 W B．25 WC．1 000 W D．475 W解析电动机的热功率P热＝I2r＝52×1 W＝25 W，B正确，A、C、D错误．答案 B三、电路中的能量转化1．电源是将其他形式的能转化为电能的装置，电源转化为电能的功率IE，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和，即：IE＝IU＋I2r．2．纯电阻电路和非纯电阻电路例3如图1所示的电路中，电源电压为60 V，内阻不计，电阻R＝2 Ω，电动机的内阻R0＝1.6 Ω，电压表的示数为50 V，电动机正常工作，求电动机的输出功率．图1解析 电动机正常工作时，电动机两端的电压U 0＝50 V ，此时通过电路中的电流：I ＝U R ＝E －U 0R＝5 A ，电动机的输出功率P 出＝U 0I －I 2R 0＝210 W. 答案 210 W电动机的功率电动机的总功率(输入功率)：P 入＝UI 电动机的热功率P 热＝I 2r .电动机的输出功率(机械功率)：P 出＝UI －I 2r电动机的效率：η＝P 出P 入＝UI －I 2r UI ＝1－IrU.说明：注意区分电动机的几种功率，从能量守恒角度去分析和考虑电动机问题．例4 如图2所示的电路中，电源电动势E ＝10 V ，内阻r ＝0.5 Ω，电动机的电阻R 0＝1.0 Ω，定值电阻R 1＝1.5 Ω.电动机正常工作时，电压表的示数U 1＝3.0 V ，求：图2(1)电源释放的电功率；(2)电动机消耗的电功率及将电能转化为机械能的功率； (3)电源的输出功率．解析 (1)电动机正常工作时，总电流为I ＝U 1R 1＝3.01.5A ＝2 A ，电源释放的电功率为P 释＝EI＝10×2 W ＝20 W.(2)电动机两端的电压为U ＝E －Ir －U 1＝(10－2×0.5－3.0)V ＝6 V.电动机消耗的电功率为：P电＝UI＝6×2 W＝12 W.电动机消耗的热功率为：P热＝I2R0＝22×1.0 W＝4 W.根据能量守恒得P机＝P电－P热＝(12－4)W＝8 W.(3)电源的输出功率为P出＝P释－P内＝P释－I2r＝(20－22×0.5)W＝18 W.答案(1)20 W (2)12 W 8 W (3)18 W1．(电功和电功率)(多选)如图3所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后，灯泡都正常发光，且两个电路的总功率相等．则下列对这两个电路中的U甲、U乙、R甲、R乙之间的关系的说法，正确的是( )图3A．U甲＞2U乙 B．U甲＝2U乙C．R甲＝4R乙 D．R甲＝2R乙答案BC解析设灯泡的电阻为R，正常发光时电流为I，电压为U，由于两个电路的总功率相等，P ＝U甲I＝U乙·2I，得U甲＝2U乙；又由U甲＝2U＋IR甲，U乙＝U＋2IR乙，得R甲＝4R乙，故正确答案为B、C.2．(焦耳定律)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，电流为I2，则在时间t内产生的热量为( )A．4Q B．2QC.Q2D.Q4答案 C解析 根据Q ＝I 2Rt 得，电阻变为原来的2倍，电流变为原来的12，时间不变，则热量变为原来的12，C 正确．3．(焦耳定律和热功率)一台电动机，额定电压为100 V ，电阻为1 Ω.正常工作时，通过的电流为5 A ，则电动机因发热损失的功率为( ) A ．500 W B ．25 W C ．1 000 W D ．475 W 答案 B解析 电动机的热功率P 热＝I 2r ＝52×1 W ＝25 W ，B 正确，A 、C 、D 错误．4．(闭合电路中的能量转化)如图4所示，电源电动势E ＝30 V ，内阻r ＝1 Ω，灯泡上标有“6 V 12 W ”字样，直流电动机线圈电阻R ＝2 Ω，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率．图4答案 36 W解析 因灯泡正常发光，所以I ＝P U ＝126 A ＝2 AU 内＝Ir ＝2×1 V ＝2 V所以电动机两端电压为U M ＝E －U 内－U ＝30 V －2 V －6 V ＝22 V电动机输出的机械功率为P 机＝U M I －I 2R ＝22×2 W －22×2 W ＝36 W.题组一 对电功、电功率的理解和计算1．(多选)关于电功，下列说法中正确的有( ) A ．电功的实质是静电力所做的功 B ．电功是电能转化为其他形式能的量度C ．静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大D ．电流通过电动机时的电功率和热功率相等 答案 AB2．两个精制电阻，用锰铜电阻丝绕制而成，电阻上分别标有“100 Ω 10 W ”和“20 Ω 40 W ”，则它们的额定电流之比为( )A.5∶5B.10∶20C.5∶10 D ．1∶2 000 答案 C解析 由公式P ＝I 2R 得：I ＝PR，所以I 1∶I 2＝5∶10. 3．电压都是110 V ，额定功率P A ＝100 W ，P B ＝40 W 的灯泡两盏，若接在电压为220 V 的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是( )答案 C解析 判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有P ＝IU ＝U 2R，可知R A ＜R B .对于A 电路，由于R A ＜R B ，所以U B ＞U A ，且有U B ＞110 V ，B 灯被烧毁，U A ＜110 V ，A 灯不能正常发光．对于B 电路，由于R B ＞R A ，A 灯又并联变阻器，并联电阻更小于R B ，所以U B ＞U 并，B 灯被烧毁．对于C 电路，B 灯与变阻器并联电阻可能等于R A ，所以可能U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．对于D 电路，若变阻器的有效电阻等于A 、B 的并联电阻，则U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．比较C 、D 两个电路，由于C 电路中变阻器功率为(I A －I B )×110 V ，而D 电路中变阻器功率为(I A ＋I B )×110 V ，所以C 电路消耗电功率最小．4．两盏额定功率相同的灯泡A 和B ，其额定电压U A >U B ，则下列说法正确的是( )A ．两灯正常发光时，灯泡的电流I A >IB B ．两灯电阻R A <R BC ．将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率P A <P BD ．将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率P A ′<P B ′ 答案 D解析 由P ＝U 2R可知R A >R B ，由P ＝IU 可知额定电流I A <I B ，故A 、B 错误；两灯串联后，由串联电路的功率分配关系可知P ∝R ，所以P A >P B ，故C 错误； 两灯并联后，由并联电路的功率分配关系可知P ∝1R，所以P A ′<P B ′，故D 正确．5．用稳压电源和三根电阻丝R 1、R 2、R 3来加热一桶水，三根电阻丝采用如图所示的几种连接方式，则供热最快的是( )答案 B解析 A 选项总电阻为R 1＋R 2＋R 3，B 选项的总电阻小于R 1、R 2、R 3三个电阻的任何一个电阻，C 选项的总电阻大于R 3，D 选项的总电阻大于R 1，可知B 选项的总电阻最小，根据P ＝U 2R知，电功率最大，供热最快．故B 正确． 题组二 焦耳定律的理解 非纯电阻电路计算6．(多选)关于四个公式①P ＝IU ；②P ＝I 2R ；③P ＝U 2R ；④P ＝Wt，下列叙述正确的是( )A ．公式①④适用于任何电路的电功率的计算B ．公式②适用于任何电路的热功率的计算C ．公式①②③适用于任何电路电功率的计算D ．以上均不正确 答案 AB解析 P ＝IU 、P ＝W t 适用于任何电路的电功率的计算，而P ＝I 2R 、P ＝U 2R只适用于纯电阻电路的电功率的计算，故A 正确，C 、D 错误．P ＝I 2R 适用于任何电路的热功率的计算，P ＝IU 、P＝U 2R只适用于纯电阻电路的热功率的计算，故B 正确． 7．额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间．比较它们产生的热量，结果是( )A．电风扇最多 B．电烙铁最多C．日光灯最多 D．一样多答案 B解析在三种用电器中，只有电烙铁能将电能全部转化为内能，电风扇将部分电能转化为机械能，日光灯将部分电能转化为光能，故B选项正确．8．有一内阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V 的直流电路两端，灯泡正常发光，则( )A．电解槽消耗的电功率为120 WB．电解槽消耗的电功率为60 WC．电解槽的发热功率为60 WD．电路消耗的总功率为60 W答案 B解析灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且流过电解槽的电流I＝I灯＝60110A＝611A，则电解槽消耗的电功率P＝IU＝P灯＝60 W，A选项错误，B选项正确；电解槽的发热功率P热＝I2r≈1.3 W，C选项错误；电路消耗的总功率P总＝IU总＝611×220 W＝120W，D选项错误．9．(多选)如图1所示，电阻R1＝20 Ω，电动机线圈的电阻R2＝10 Ω.当开关断开时，电流表的示数是0.5 A，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I 和电路消耗的电功率P应是 ( )图1A．I＝1.5 A B．I＜1.5 AC．P＝15 W D．P＜15 W答案BD解析电路两端的电压为：U＝I1R1＝0.5 A×20 Ω＝10 V．电动机是非纯电阻用电器，UI2＞I22R2，所以I2＜UR2＝1 A．电流表的示数I＝I1＋I2＜1.5 A，A错误，B正确．电路总功率为P ＝U (I 1＋I 2)＜15 W ，C 错误，D 正确．题组三 综合应用10．规格为“220 V 36 W ”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求：(1)接上220 V 的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上(1)中电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．(计算结果均保留为整数)答案 (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W解析 (1)排气扇在 220 V 的电压下正常工作时的电流为I ＝P U ＝36220A ≈0.16 A 发热功率为P 热＝I 2R ＝(0.16)2×40 W ≈1 W转化为机械能的功率为P 机＝P －P 热＝(36－1)W ＝35 W.(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为I ′＝U R ＝22040A ＝5.5 A 电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：P 电′＝P 热′＝UI ′＝220×5.5 W ＝1210 W.11.如图2所示，电源电动势E ＝10 V ，内阻r ＝0.5 Ω，标有“8 V 16 W ”的灯泡L 恰好能正常发光，电动机线圈的电阻R 0＝1 Ω，求：图2(1)电源的总功率；(2)电动机的输出功率．答案 (1)40 W (2)12 W解析 (1)L 正常发光，路端电压等于灯泡额定电压8 V.内电压U 内＝(10－8)V ＝2 V ，则总电流I ＝U 内r＝4 A ， 电源总功率为P 电＝IE ＝4×10 W ＝40 W.(2)流经电动机的电流I M ＝I －P U＝2 A.输入电动机的总功率P M 总＝U ·I M ＝8×2 W ＝16 W.电动机内阻消耗功率P M 内＝I 2M R 0＝4×1 W ＝4 W.故电动机的输出功率P M 出＝(16－4)W ＝12 W.12．表中是一辆电动自行车说明书上的一些技术参数，根据表中提供的信息，探究以下问题：(g 取10 m/s 2，计算结果均保留两位有效数字)(1)在额定电压下工作时，该电机的内阻是多少？其效率为多大？(2)假设行驶过程中所受阻力是车和人总重的0.02倍，在最大载重量的情况下，人骑车行驶的最大速度为多大？答案 (1)1.6 Ω 86% (2)4.0 m/s解析 (1)由题目提供的数据表可知，电机的输出功率为P 出＝120 W ，额定电压为U 0＝40 V ，额定电流为I 0＝3.5 A电机正常工作时输入功率为P 入＝U 0I 0＝40×3.5 W ＝140 W所以电机的效率为η＝P 出P 入×100%＝120140×100%≈86% 设电机的内阻为r ，则由欧姆定律知P 入－P 出＝I 20r解得r ≈1.6 Ω(2)由题意知，行驶时所受阻力为F 阻＝k (M ＋m )g当达到最大速度v max 时，应有P 出＝F 阻v max解得v max ＝4.0 m/s.。