2020人教版选修3-1第二章 第5节焦耳定律课件(27张)
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物理 选修3-1 RJ
第二章 恒定电流
1．两盏额定功率相同的灯泡 A 和 B，其额定电压 UA>UB， 则下列说法正确的是( )
A．两灯正常发光时，灯泡的电流 IA>IB B．两灯电阻 RA<RB C．将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率 PA<PB D．将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率 PA′<PB′
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第二章 恒定电流
3．灯泡 L1、L2 分别标有“24 V 12 W”“12 V 12 W” 的字样，将两个灯泡串联后接入电源电压为 U 的电路中，若要 保证两个灯泡不损坏，则(不考虑灯丝电阻变化)( )
A．电源电压 U 的最大值为 30 V B．两灯泡的实际功率之比为 P1∶P2＝1∶4 C．灯泡 L2 两端电压与电源电压 U 之比为 1∶3 D．电源电压 U 为 36 V 时，灯泡 L1、L2 均能正常发光
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第二章 恒定电流
解析：选 D 由 P＝UR2可知 RA>RB，由 P＝UI 可知额定电流 IA<IB．两灯串联后，由串联电路的功率分配关系可知 P∝R，所 以 PA>PB；两灯并联后，由并联电路的功率分配关系可知 P∝R1， 所以 PA′<PB′，D 正确．
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第二章 恒定电流
2．电功率 (1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的 3 _快__慢___． (2)公式：P＝Wt ＝ 4 _U__I_ (适用于任何电路)． (3)单位：瓦特，符号：W. (4)额定功率：当用电器两端的电压或流过用电器的电流为 额定值时，用电器正常工作．此时用电器的功率就是额定功率．
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4．电功与电热
纯电阻电路
电功
W＝UIt＝I2Rt＝UR2t
电热
Q＝UIt＝I2Rt＝UR2t
关系
W＝Q
第二章 恒定电流
非纯电阻电路 W＝UIt Q＝I2Rt W>Q
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5.电功率与热功率
纯电阻电路
电功率
P 电＝UI＝I2R＝UR2
热功率
P 热＝UI＝I2R＝UR2
第二章 恒定电流
2．现标有“110 V 40 W”的灯泡 L1 和标有“110 V 100 W”的灯泡 L2 及一只最大阻值为 500 Ω 的滑动变阻器 R，将它 们接在 220 V 的电路中，在如图所示的几种接法中，最合理的是 ()
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第二章 恒定电流
解析：选 C L1(110 V 40 W)和 L2(110 V 100 W)的额定 电压相同，由 P＝UR2可知 R1>R2，由串、并联电路电流、电压特 点可知 A、D 中 L1、L2 一定不会同时正常发光；虽然 B、C 能使 L1、L2 同时正常发光，但 B 中 P 总＝2(P1＋P2)，C 中 P 总＝2P2， 故选 C．
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第二章 恒定电流
解析：(1)电动机消耗的总功率 P 总＝UI，电动机的输出功率 等于机械功率 P 机＝Fv＝mgv，电动机的发热功率 P 热＝I2R，而 电动机消耗的总功率、热功率和输出功率之间的关系为 P 总＝P 热 ＋P 机，所以 P 热＝P 总－P 机，则 R＝UI－I2mgv＝6 Ω.
B．电饭煲消耗的电功率为 1 555 W，洗衣机电动机消耗的 电功率为 155.5 W
C．1 min 内电饭煲消耗的电能为 6.6×104 J，洗衣机电动机 消耗的电能为 6.6×103 J
D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的 10 倍
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第二章 恒定电流
解析：选 C 根据欧姆定律计算电饭煲电阻 R1＝UI1＝44 Ω， 洗衣机电动机线圈两端的电压小于 220 V，故线圈电阻小于 440 Ω，A 选项错误；根据电功率关系式计算电饭煲的电功率，P1＝ U1I1＝1 100 W，洗衣机电动机的电功率 P2＝U2I2＝110 W，B 选 项错误；根据电功公式计算 1 min 内电饭煲消耗的电能为 W1＝ P1t＝6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为 W2＝P2t＝6.6×103 J，C 选项正确；本题中不能求出洗衣机电动机发热的功率，D 选项错误．
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第二章 恒定电流
1．焦耳定律 (1)内容：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． (2)表达式：Q＝ 5 _I2_R_t_. (3)单位：焦耳，符号：J. (4)实质：电流通过做功把电能转化为 6 _内__能．
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2．热功率 (1)定义： 7 _单__位__时__间___内产生的热量． (2)公式：P＝Qt ＝ 8 ___I_2_R___. (3)单位：瓦特，符号：W. (4)实质：电能转化为内能的功率．
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第二章 恒定电流
发光，故 D 错误；因串联电路各处的电流相等，所以由 P＝I2R 可知，两灯泡的实际功率之比：PP12＝II1222RR12＝RR12＝4182＝41，故 B 错 误；由 U＝IR 可知，灯泡 L2 两端电压与电源电压之比：UU2＝ IRI1＋R2R2＝R1＋R2R2＝121＋248＝15，故 C 错误．
第二章 恒定电流
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第二章 恒定电流
3．纯电阻电路和非纯电阻电路 (1)常用的电灯泡、电炉子等为纯电阻电路．电动机、电解 槽等为非纯电阻电路． (2)纯电阻电路服从欧姆定律，而非纯电阻电路不完全服从 欧姆定律． (3)纯电阻电路电流做功时，电能全部转化为电热，而非纯 电阻电路，电流做功将电能一部分转化为电热，一部分转化为机 械能或其他形式的能．
家电器同时使用，测得 A、B 间电压为 U，进线电流为 I，则计
算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( )
A．P＝I2R
B．P＝UR2
C．P＝IU
D．P＝I2R＋UR2
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第二章 恒定电流
解析：选 C 家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功 率只能用 P＝UI 来计算，C 正确．
第二章 恒定电流
第二章 恒定电流
第5节 焦耳定律
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第二章 恒定电流
要固知点识、梳要点理梳理 练能力、课后提升
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第二章 恒定电流
固知识、要点梳理
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第二章 恒定电流
1．电功 (1)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． (2)公式：W＝qU＝ 1 ___U_I_t___ (适用于所有的用电器)． (3)单位：焦耳，符号：J. (4)实质： 2 _电__能___转化成其他形式的能的过程．
关系
P 电＝P 热
第二章 恒定电流
非纯电阻电路 P 电＝UI P 热＝I2R P 电>P 热
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第二章 恒定电流
1．如图所示，一幢居民楼里住着生活水平
各不相同的 24 户居民，所以整幢居民楼里有各
种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、
电脑等．停电时，用欧姆表测得 A、B 间电阻为 R；供电后，各
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第二章 恒定电流
3．串、并联电路中的功率关系 串联电路
功率分配 功率关系
PP12＝RR12 P＝P1＋P2＋…＋Pn
并联电路 PP12＝RR21
P＝P1＋P2＋…＋Pn
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第二章 恒定电流
4.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．
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第二章 恒定电流
2．一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压 220 V 的交 流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作，用电流表分别测 得通过电饭煲的电流是 5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是 0.50 A，则下列说法中正确的是( )
A．电饭煲的电阻为 44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为 440 Ω
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第二章 恒定电流
解析：选 A 由 P＝UI 可得，两灯泡的额定电流：I1＝1224＝ 0.5 A，I2＝1122＝1 A；由 I＝UR可得，两灯泡的电阻：R1＝02.45＝48 Ω，R2＝112＝12 Ω；因要保证两个灯泡不损坏，所以电路中的最 大电流 I＝I1＝0.5 A；因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以电源的最大电压：U＝I(R1＋R2)＝0.5 A×(48 Ω＋12 Ω)＝30 V，故 A 正确；当电源电压 U 为 36 V 时，灯泡 L1、L2 不能正常
(2)电动机不转动时相当于一纯电阻，由欧姆定律得 I′＝UR＝ 20 A，所以，此时电动机消耗的电功率等于发热功率 P＝I′2R＝2 400 W.
答案：(1)6 Ω (2)20 A 2 400 W
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第二章 恒定电流
3．某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量 m＝50 kg，电源电压为 120 V．当电动机以 v＝0.9 m/s 的恒定速度向上 提升重物时，电路中的电流 I＝5 A(g＝10 m/s2)．求：
(1)电动机线圈的电阻 R 等于多少？ (2)若因故障电动机不能转动，这时通过电动机线圈的电流 多大？电动机消耗的电功率又为多大？
第二章 恒定电流
1．两盏额定功率相同的灯泡 A 和 B，其额定电压 UA>UB， 则下列说法正确的是( )
A．两灯正常发光时，灯泡的电流 IA>IB B．两灯电阻 RA<RB C．将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率 PA<PB D．将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率 PA′<PB′
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第二章 恒定电流
3．灯泡 L1、L2 分别标有“24 V 12 W”“12 V 12 W” 的字样，将两个灯泡串联后接入电源电压为 U 的电路中，若要 保证两个灯泡不损坏，则(不考虑灯丝电阻变化)( )
A．电源电压 U 的最大值为 30 V B．两灯泡的实际功率之比为 P1∶P2＝1∶4 C．灯泡 L2 两端电压与电源电压 U 之比为 1∶3 D．电源电压 U 为 36 V 时，灯泡 L1、L2 均能正常发光
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第二章 恒定电流
解析：选 D 由 P＝UR2可知 RA>RB，由 P＝UI 可知额定电流 IA<IB．两灯串联后，由串联电路的功率分配关系可知 P∝R，所 以 PA>PB；两灯并联后，由并联电路的功率分配关系可知 P∝R1， 所以 PA′<PB′，D 正确．
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第二章 恒定电流
2．电功率 (1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的 3 _快__慢___． (2)公式：P＝Wt ＝ 4 _U__I_ (适用于任何电路)． (3)单位：瓦特，符号：W. (4)额定功率：当用电器两端的电压或流过用电器的电流为 额定值时，用电器正常工作．此时用电器的功率就是额定功率．
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4．电功与电热
纯电阻电路
电功
W＝UIt＝I2Rt＝UR2t
电热
Q＝UIt＝I2Rt＝UR2t
关系
W＝Q
第二章 恒定电流
非纯电阻电路 W＝UIt Q＝I2Rt W>Q
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5.电功率与热功率
纯电阻电路
电功率
P 电＝UI＝I2R＝UR2
热功率
P 热＝UI＝I2R＝UR2
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2．现标有“110 V 40 W”的灯泡 L1 和标有“110 V 100 W”的灯泡 L2 及一只最大阻值为 500 Ω 的滑动变阻器 R，将它 们接在 220 V 的电路中，在如图所示的几种接法中，最合理的是 ()
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第二章 恒定电流
解析：选 C L1(110 V 40 W)和 L2(110 V 100 W)的额定 电压相同，由 P＝UR2可知 R1>R2，由串、并联电路电流、电压特 点可知 A、D 中 L1、L2 一定不会同时正常发光；虽然 B、C 能使 L1、L2 同时正常发光，但 B 中 P 总＝2(P1＋P2)，C 中 P 总＝2P2， 故选 C．
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第二章 恒定电流
解析：(1)电动机消耗的总功率 P 总＝UI，电动机的输出功率 等于机械功率 P 机＝Fv＝mgv，电动机的发热功率 P 热＝I2R，而 电动机消耗的总功率、热功率和输出功率之间的关系为 P 总＝P 热 ＋P 机，所以 P 热＝P 总－P 机，则 R＝UI－I2mgv＝6 Ω.
B．电饭煲消耗的电功率为 1 555 W，洗衣机电动机消耗的 电功率为 155.5 W
C．1 min 内电饭煲消耗的电能为 6.6×104 J，洗衣机电动机 消耗的电能为 6.6×103 J
D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的 10 倍
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第二章 恒定电流
解析：选 C 根据欧姆定律计算电饭煲电阻 R1＝UI1＝44 Ω， 洗衣机电动机线圈两端的电压小于 220 V，故线圈电阻小于 440 Ω，A 选项错误；根据电功率关系式计算电饭煲的电功率，P1＝ U1I1＝1 100 W，洗衣机电动机的电功率 P2＝U2I2＝110 W，B 选 项错误；根据电功公式计算 1 min 内电饭煲消耗的电能为 W1＝ P1t＝6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为 W2＝P2t＝6.6×103 J，C 选项正确；本题中不能求出洗衣机电动机发热的功率，D 选项错误．
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第二章 恒定电流
1．焦耳定律 (1)内容：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． (2)表达式：Q＝ 5 _I2_R_t_. (3)单位：焦耳，符号：J. (4)实质：电流通过做功把电能转化为 6 _内__能．
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2．热功率 (1)定义： 7 _单__位__时__间___内产生的热量． (2)公式：P＝Qt ＝ 8 ___I_2_R___. (3)单位：瓦特，符号：W. (4)实质：电能转化为内能的功率．
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第二章 恒定电流
发光，故 D 错误；因串联电路各处的电流相等，所以由 P＝I2R 可知，两灯泡的实际功率之比：PP12＝II1222RR12＝RR12＝4182＝41，故 B 错 误；由 U＝IR 可知，灯泡 L2 两端电压与电源电压之比：UU2＝ IRI1＋R2R2＝R1＋R2R2＝121＋248＝15，故 C 错误．
第二章 恒定电流
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第二章 恒定电流
3．纯电阻电路和非纯电阻电路 (1)常用的电灯泡、电炉子等为纯电阻电路．电动机、电解 槽等为非纯电阻电路． (2)纯电阻电路服从欧姆定律，而非纯电阻电路不完全服从 欧姆定律． (3)纯电阻电路电流做功时，电能全部转化为电热，而非纯 电阻电路，电流做功将电能一部分转化为电热，一部分转化为机 械能或其他形式的能．
家电器同时使用，测得 A、B 间电压为 U，进线电流为 I，则计
算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( )
A．P＝I2R
B．P＝UR2
C．P＝IU
D．P＝I2R＋UR2
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第二章 恒定电流
解析：选 C 家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功 率只能用 P＝UI 来计算，C 正确．
第二章 恒定电流
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第5节 焦耳定律
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第二章 恒定电流
要固知点识、梳要点理梳理 练能力、课后提升
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第二章 恒定电流
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第二章 恒定电流
1．电功 (1)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． (2)公式：W＝qU＝ 1 ___U_I_t___ (适用于所有的用电器)． (3)单位：焦耳，符号：J. (4)实质： 2 _电__能___转化成其他形式的能的过程．
关系
P 电＝P 热
第二章 恒定电流
非纯电阻电路 P 电＝UI P 热＝I2R P 电>P 热
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第二章 恒定电流
1．如图所示，一幢居民楼里住着生活水平
各不相同的 24 户居民，所以整幢居民楼里有各
种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、
电脑等．停电时，用欧姆表测得 A、B 间电阻为 R；供电后，各
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第二章 恒定电流
3．串、并联电路中的功率关系 串联电路
功率分配 功率关系
PP12＝RR12 P＝P1＋P2＋…＋Pn
并联电路 PP12＝RR21
P＝P1＋P2＋…＋Pn
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第二章 恒定电流
4.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．
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第二章 恒定电流
2．一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压 220 V 的交 流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作，用电流表分别测 得通过电饭煲的电流是 5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是 0.50 A，则下列说法中正确的是( )
A．电饭煲的电阻为 44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为 440 Ω
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第二章 恒定电流
解析：选 A 由 P＝UI 可得，两灯泡的额定电流：I1＝1224＝ 0.5 A，I2＝1122＝1 A；由 I＝UR可得，两灯泡的电阻：R1＝02.45＝48 Ω，R2＝112＝12 Ω；因要保证两个灯泡不损坏，所以电路中的最 大电流 I＝I1＝0.5 A；因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以电源的最大电压：U＝I(R1＋R2)＝0.5 A×(48 Ω＋12 Ω)＝30 V，故 A 正确；当电源电压 U 为 36 V 时，灯泡 L1、L2 不能正常
(2)电动机不转动时相当于一纯电阻，由欧姆定律得 I′＝UR＝ 20 A，所以，此时电动机消耗的电功率等于发热功率 P＝I′2R＝2 400 W.
答案：(1)6 Ω (2)20 A 2 400 W
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3．某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量 m＝50 kg，电源电压为 120 V．当电动机以 v＝0.9 m/s 的恒定速度向上 提升重物时，电路中的电流 I＝5 A(g＝10 m/s2)．求：
(1)电动机线圈的电阻 R 等于多少？ (2)若因故障电动机不能转动，这时通过电动机线圈的电流 多大？电动机消耗的电功率又为多大？