5、焦耳定律
第五节焦耳定律
R0
课堂练习
B 1．一台直流电动机的电枢线圈的电阻是R，其额定电压是U， 额定功率是P，那么它正常工作时的电流( ) A．等于P/U，且大于U/R B．等于P/U，且小于U/R C．等于P/U，也等于U/R D．不等于P/U，但等于U/R
分析： 对电阻丝：不变量电， 阻 q I , t W qU IUt I2 Rt q 2R W qU t
解析：1.设电阻丝的 电阻为R，
2 q q R 2 由W I Rt, I 得：W t t W2 q 2 W2 16 2 2 W2 32J W1 q1 8 4
解：1.电动机停止转 动，相当于纯电阻电路 U 1 线圈电阻r 1 Ω 2Ω I1 0.5
2.电动机正常转动， 为非纯电阻电路 输入功率P I 2 U 2 2 15W 30W 热功率 P热 I2 2r 8.0W 输出功率P出 P P热 22.0W
练习.如图所示，电路电压为60V，内阻不计，电阻R＝2Ω，电 动机的内阻R0＝1.6Ω，电压表的示数为50V，电动机正常工 作，求电动机的输出功率． 分析： 1.P=IU 2.求出通过电动机的电流I
特别提醒
解决电动机问题注意分两种情况： 1．当电动机正常工作时，要分别搞清电动机的总功率、输 出功率和热功率． 2．当电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电 阻电路．
电动机三功率 P总 P入 IU P热 I2R P出 P入 - P热 功 率 关 系 ：入 P P热 P出 电动机的两种情况 （ 1） 正 常 工 作 P P热 P出 入 （ 2） 卡 机 （ 通 电 不 转 动） 相当于纯电阻电路 电动机的一个效率η P出 P入
物理学中的定律公式
一、物理定律、原理：1、牛顿第一定律（惯性定律）2、阿基米德原理3、光的发射定律4、欧姆定律5、焦耳定律6、能量守恒定律二、物理规律：1、平面镜成像的特点2、光的折射规律3、凸透镜成像规律4、两力平衡的条件和运用5、力和运动的关系6、液体压强特点7、物体浮沉条件8、杠杆平衡条件9、分子动理论10、做功与内能改变的规律11、安培定则12、电荷间的作用规律13、磁极间的作用规律14、串、并联电路的电阻、电流、电压、电功、电功率、电热的分配规律三、应记住的常量：1、热：1标准大气压下，冰水混合物的温度为0℃，沸水的温度为100℃体温计的量程：35℃~42℃分度值为0.1℃水的比热：C水=4.2×103J/(kg.℃)2、速度：1m/s=3.6km/h声音在空气的传播速度：V=340m/s V固>V液>V气光在真空、空气中的传播速度：C=3×108m/s电磁波在真空、空气中的传播速度：V=3×108m/s3、密度：ρ水=ρ人=103kg/m3 ρ水>ρ冰ρ铜>ρ铁>ρ铝1g/cm3=103kg/m3 1L=1dm3 1mL=1cm3g=9.8N/kg4、一个标准大气压：P0=1.01×105Pa=76cm汞柱≈10m水柱5、元电荷的电量：1e=1.6×10-19C一节干电池的电压：1.5V 蓄电池的电压：2V人体的安全电压：不高于36V照明电路的电压：220V 动力电路的电压：380V我国交流电的周期是0.02s,频率是50Hz，每秒换向100次。
1度=1Kw.h=3.6×106 J四、物理中的不变量：1、密度：是物质的一种特性，跟物体的质量、体积无关。
2、比热：是物质的一种特性，跟物质的吸收的热量、质量、温度改变无关。
3、热值：是燃料的一种特性，跟燃料的燃烧情况、质量、放出热量的多少无关。
4、电阻：是导体的一种属性，它由电阻自身情况（材料、长度、横截面积）决定，而跟所加的电压的大小，通过电流的大小无关。
【微课】焦耳和焦耳定律
与
焦耳定律
李华兵.2016.10
焦耳，1818年生 于英国曼彻斯特
道尔顿在数学、哲学 和化学上指导了焦耳。
约翰·道尔顿 John Dalton 1766－1844 英国化学家、物理学家
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。
焦耳定律适用于电流通过一切电阻产 生热量。
焦耳用来测量热功当 量的装置。
由此得到了能量守恒 和转化定律。
1850年，焦耳成为英 国皇家学会会员
詹姆斯·普雷斯特·焦耳 James Prescott Joule
1818－1889 英国物理学家
威斯敏斯特教堂 焦耳的雕塑
电流的5种效应
电流的5种效应一、电流的热效应1. 定义- 当电流通过导体时，导体会发热的现象称为电流的热效应。
这是因为电流通过导体时，导体中的自由电子与导体中的离子（原子实）发生碰撞，将电能转化为内能，使导体温度升高。
2. 焦耳定律- 定量描述电流热效应的规律是焦耳定律，其表达式为Q = I^2Rt。
其中Q表示热量（单位：焦耳，J），I表示电流（单位：安培，A），R表示电阻（单位：欧姆，Ω），t表示时间（单位：秒，s）。
- 例如，在一个电阻为10Ω的导体中，通入2A的电流，经过5s，根据焦耳定律Q=I^2Rt=(2A)^2×10Ω×5s = 200J，即产生200J的热量。
3. 应用与危害- 应用：电热水器、电熨斗、电饭锅等都是利用电流的热效应工作的。
电热水器内部有电阻丝，当电流通过电阻丝时，电阻丝发热，将水加热；电熨斗的发热芯也是利用电流热效应产生热量来熨烫衣物。
- 危害：电流的热效应在一些情况下会造成危害，例如在输电线路中，由于电流通过导线时会产生热量，如果电流过大或者导线电阻较大，产生的热量过多会导致电能损耗增加，同时可能会使导线温度过高，加速导线的老化甚至引发火灾。
为了减少这种危害，在远距离输电时会采用高压输电的方式，根据P = UI，在输送功率P一定时，电压U升高，电流I就会减小，再根据Q = I^2Rt，电流减小则导线上产生的热量Q会大大减少。
二、电流的磁效应1. 发现- 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。
他发现当导线中有电流通过时，其下方的小磁针会发生偏转，这表明电流周围存在磁场。
2. 安培定则（右手螺旋定则）- 对于直线电流，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
- 对于环形电流，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。
- 例如，在一根通有从左向右电流的直导线周围，根据安培定则，其周围的磁感线是以导线为圆心的同心圆，在导线下方，磁感线方向垂直纸面向里；对于一个环形电流，若电流为顺时针方向，那么其中心轴线上的磁感线方向是垂直于环形平面向里的。
5 焦耳定律
η=
机 入
������
×100%= ×100%=75%,选项 D 错误.
12 16
备用习题
1. 图 252 为一电烙铁，电烙铁通电一段时间后，会变得 )
[答案] C
很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，其主要原因是(
[解析]由热功率 P＝I2R 可知，电烙铁 和导线串联，电流相等，导线的电阻
学习互动
非纯电阻电路中的功率分配及计 算 [想一想]含有电动机的电路,正常工作时电流做的功是否等于电热?它的电功
考点二
率和热功率有何关系?
学习互动
[要点总结]
1.从能量转化角度看,电功与电热间的数量关系是W≥Q,即UIt≥I2Rt.
2.在非纯电阻电路中,电流做功时电能除转化为内能(电热)外,还要转化为其他形 式的能,如机械能、化学能等.因此,在非纯电阻电路中,电功大于电热,电功率大于
学习互动
例2 额定电压都是110 V、额定功率分别为PA=100 W和PB=40 W的两盏电灯,若
接在电压是220 V的电路上,可以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2-5-1中的 ( )
图2-51
学习互动
[答案] C [解析] 对灯泡,有
������ 2 P=UI= ,可知 ������
[解析] 2A
P 小灯泡正常工作时， I ＝U ＝
1 入＝I(U－U1－
电动机的输入功率 P IR)＝12 W
线圈电阻消耗的功率 P W
内＝I
2
rM ＝ 4
所以电动机的机械效率 η＝
P入－P内 P入
12－4 × 100%＝ × 100%＝66.7%. 12
2018-2019学年《导与练》高二物理人教版选修3-1课件：第二章 第5节 焦耳定律
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= 6 A,则电解槽消耗的电功率 P=P 灯=60 W,A 错,C 对;电解槽的发热
11 功率 P 热=I2R 内≈1.3 W,B 错误; 整个电路消耗的总功率 P 总=220× 6 W=
11 120 W,D 错.
〚思路探究〛 (1)排气扇正常工作时为非纯电阻电路还是纯电阻电路? (2)排气扇被卡住时为非纯电阻电路还是纯电阻电路? 答案:(1)非纯电阻电路.(2)纯电阻电路.
解析:(1)排气扇在 220 V 的电压下正常工作时的电流为 I= P = 36 A≈ U 220
0.16 A 发热功率为 P 热=I2R=(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,电动机成为纯电阻电路,电流做功全部转化为
解析:W=UIt是电功的定义式,适用于任何电路,Q=I2Rt是焦耳热的定义 式,也适用于任何电路,如果是纯电阻电路W=Q,在非纯电阻电路中 W>Q,B对, A,C,D错.
要点二 纯电阻电路中电功率的分析与计算❶
1.纯电阻电路:电路中只有电阻元件,如:电阻、电炉丝、白炽灯等元件;遵
循欧姆定律 I= U ,电流做功电能全部转化为内能. R
第5节 焦耳定律
【学习目标】 1.理解电功、电功率的概念,知道电流做功的实质.2.能从 能量守恒角度理解焦耳定律.3.理解电功与电热、电功率与热功率的区别 和联系.4.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别,并能利用公式 进行有关计算.
基础知识 核心要点 学习效果 核心素养
基础知识 探究
知识点一 电功和电功率
律的说法中正确的是(BCD )
2025年中考物理总复习第一部分考点梳理第14讲欧姆定律 电功率第5课时焦耳定律
物理
第5课时
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焦耳定律
2025版
物理
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(人教：九年级P99～P103
物理
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北师大：P119～P123)
考点：焦耳定律
定义
电流的
热效应
影响
因素
电流通过导体时 电 能转化为 内 能的现象
在电流、通电时间相同的情况下，电阻越 大 ，产生的
热量越多；在电阻、通电时间相同的情况下，通过的
＋W 机 。在非纯电阻电路中，计算消耗
的电能(电功)只能用W＝Pt＝UIt，计算
电热只能用Q＝I2Rt。
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如图为超市常用塑料袋封口夹的电路原理图中，电源电压为5 V，电
热丝R阻值为1 Ω。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的 热 效应实
现高温封口，3 s内产生的热量为 75 J；若使用时总把塑料袋烫坏，可以
增大 (选填“增大”或“减小”)电热丝的阻值。
2
【思路点拨】由Q＝ t知：U不变时，R越大Q越 小
。
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重难点2：电热的综合计算
已知条件
计、通电
时间中的几个量
W＝I2Rt、W＝UIt、W＝ t
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①纯电阻电路：电流做的功，即消耗的电能，全部转化为内能的电路(
例如电热水器、电炉等一些电热器)，即Q＝W＝Pt＝UIt＝ t＝I2Rt；
理解
②非纯电阻电路：电流做的功，即消耗的电能，有一部分转化为内能
的电路(例如电动机)，即Q＜W；
(2)电热与电阻的关系：
焦耳定律的定义-定义说明解析
焦耳定律的定义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述焦耳定律是描述能量转换和热量传递的物理定律，由19世纪德国物理学家焦耳提出。
焦耳定律的核心概念是热量和功的等价性，即单位能量在不同形式之间的转换是可测量的，并且总能量守恒。
通过焦耳定律，我们可以理解热能是如何转化为功的，以及如何在不同对象之间传递热量。
这一定律在热力学领域具有重要的应用价值，可以帮助我们优化能源利用，提高能量转化效率。
本文将深入介绍焦耳定律的起源、内容和应用，希望读者通过本文的阐述能对焦耳定律有更深入的了解，并认识到焦耳定律在科学研究和实践中的重要性。
1.2 文章结构：本文将分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将对焦耳定律进行概述，介绍文章的结构和目的。
在正文部分，将详细探讨焦耳定律的起源、内容和应用，通过对其原理和实际应用的分析来说明其重要性。
最后在结论部分，将对文章的主要内容进行总结，强调焦耳定律在能量转化中的重要性，并展望未来对焦耳定律的更深入研究和应用前景。
整体结构清晰，层次分明，让读者能够更好地了解焦耳定律的定义及其意义。
1.3 目的本文的目的主要是介绍和解释焦耳定律的定义。
通过对焦耳定律的起源、内容和应用进行详细阐述，旨在帮助读者更深入地理解这一物理定律的重要性和实用性。
同时，通过对焦耳定律的展望，展示其在未来的发展前景和可能的应用领域。
通过本文的阐述，读者将能够更好地理解焦耳定律，并认识到其在物理学和工程领域中的重要性，从而为相关领域的学习和研究提供参考和启发。
2.正文2.1 焦耳定律的起源焦耳定律，也被称为焦耳－汤姆逊定律，最早由英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳在19世纪提出。
焦耳是热学的先驱之一，他对能量转化和热力学定律做出了重要贡献。
焦耳定律的起源可以追溯到焦耳在进行实验研究时的一次重要发现。
他发现了一个关键的现象，即机械能可以转化为热能，反之亦然。
这一发现奠定了能量守恒定律的基础，即能量不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式。
5教案 焦耳定律
电流通过导体是会发热，把它叫电热。
那么，电功、电功率、电热三个物理量之间有何关系呢？ 下面在复习学过内容的基础上，进一步来明确这些问题。 一、电功 电场力（或电流）所做的功叫电功。 描述力对电荷位移的累积效果。 （1）定义式的变形式：W=qU=UIt （2）单位：焦耳（J）、千瓦时（kwh）。1kwh=3.6×106J
注意： 1、公式W=UIt和P=UI是电功和电功率的一般表达式， 表示电流通过用电器做的总电功和总电功率。适用 于任何用电路。 W=I2Rt=U2t/R和P=I2R=U2/R ，则是前面两公式 与欧姆定律结合而导出的，它们实际上只适用于纯 电阻电路。 2、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化 为其它形式的能的过程。 电流通过一段电路做了多少功，电能就减少 多少，其它形式能就增加多少。
例1 关于电功W和电热Q的说法正确的是(
)
A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立 D ． W ＝ UIt 在任何电路中成立， Q ＝ I2Rt 只在纯电阻电路中 成立 解析： W＝UIt、Q＝ I2Rt适用于一切电路，但在纯电阻电
解析： 首先要明确，欧姆定律 U ＝ IR 只适用于纯 电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中没有区别， 但在非纯电阻电路中它们互不相同． 其次， P ＝ UI 表示电功率，而 P ＝ I2R 表示热功 率．因此，在纯电阻电路中，UI＝I2R，消耗的电能 全部转化为热能；而在非纯电阻电路中，UI＞I2R， 即消耗的电能只有部分转化为热能．
答案： BC
典型例题
例2 .“220 V,66 W”的电风扇，线圈的电阻为20 Ω， (1)接上220 V电压后，电风扇消耗功率转化为机械 能的功率和发热功率． (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功率．
焦耳定律的定义
焦耳定律的定义全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：焦耳定律是物理学中的一个重要定律，它描述了热量和功的关系，也被称为能量守恒定律。
该定律是19世纪初由英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳发现并首次提出。
焦耳定律的表达式如下：当一定量的能量转化为热量时，转化的热量与能量的转化程度成正比。
即热量Q等于能量E乘以比例常数J，即Q=JE。
其中J即焦耳定律中的焦耳系数，也被称为热学等效。
焦耳系数是一个物体本身的属性，取决于物体的质量、材料特性等因素。
焦耳定律的实际应用非常广泛，特别在工程和工业领域中。
比如在热力学和热工程中，焦耳定律被用来分析热量的传递和转化过程，以实现能量的高效利用。
在动力学和机械工程中，焦耳定律也被用来计算机械能转化的热量损失。
焦耳定律还可以帮助我们理解一些日常生活中的现象。
比如烧水加热的过程中，焦耳定律可以帮助我们计算热量的转化过程，从而控制加热的时间和能量消耗。
又如温室效应和全球变暖中，焦耳定律可以帮助我们分析地球表面的热量平衡，从而深入理解气候变化的原因和机制。
焦耳定律是研究能量转化和热力学过程的基础定律，具有重要的理论和实际意义。
掌握焦耳定律可以帮助我们更好地理解能量转化和热量传递的规律，促进热工学和热力学领域的发展。
随着科学技术的不断进步和应用领域的不断拓展，焦耳定律将继续在各个领域发挥重要作用，为人类生活和科学研究提供更多的有益帮助。
第二篇示例：焦耳定律是物理学中一个重要的定律，也被称为热力学第一定律，它表明了能量守恒的原理。
焦耳定律是19世纪英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特（James Prescott Joule）发现的，他通过实验验证了能量不会凭空消失或增加，只会在物质之间传递和转化的观点。
焦耳定律的简单形式可以用以下的公式表示：\[ Q = mc\Delta T \]Q是传递的热量，单位是焦耳（J）；m是物质的质量，单位是千克（kg）；c是物质的比热容，单位是焦耳/千克·摄氏度（J/kg·℃）；ΔT是温度的变化，单位是摄氏度（℃）。
焦耳定律
电流的热效应知识梳理：一、电流的热效应1、含义：电能转化成的内能（电流的热效应）2、探究影响电流热效应的因素①时间；②电流大小；③电阻大小研究方法： 与二、焦耳定律1、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
2、计算公式：Rt I Q 2=（适用于所有电路） 在纯电阻电路中：t R U UIt Q W 2=== 注：①焦耳定律公式是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，都可以用它来计算电流所产生的热量，即适用于任何用电器产生热量的计算。
②纯电阻电路：串联电路中常用公式：Rt I Q 2= ；并联电路中常用公式：t R U W 2= 计算总热量常用公式Q 总＝Q 1+Q 2（无论用电器串联或并联）3、在电路中的特点： Q 1：Q 2＝R 1：R 2 （串联与电阻成正比）Q 1：Q 2＝R 2：R 1 （并联与电阻成反比）4、当用电器为纯电阻时，W ＝Q （电能全部转化成内能）特例：电动机为非纯电阻，W ＞Q 。
5、应用——电热器：①定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。
②原理：焦耳定律③组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
④优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。
基础巩固：1、电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，如图所示是我们常见的家用电器，其中主要利用电流的热效应工作的是（ ）A ．电视机B ．电饭锅C ．电冰箱D ．电风扇2、关于如图所示实验的说法中错误的是（）A．该实验研究的是电流的热效应B．实验中采用了控制变量法C．观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少D．实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少（第2题）（第3题）3、为研究通电导体产生热量的多少与电阻的关系，小明找来了如图所示的实验器材，小红问小明“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油”．对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是（）A．因为煤油有颜色便于观察B．因为煤油有比较大的热值C．因为煤油有比较小的密度D．因为煤油有比较小的比热容4、如图所示，将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，用三段阻值不同的电阻丝（R1＜R2＜R3）分别给三个烧瓶中的空气加热，通电一段时间后体积变化最大的气球是（）A．a B．b C．c D．三个相同（第4题）（第5题）（第6题）5、小明和小华想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，A瓶中的金属丝是铜丝，B瓶中的金属丝是镍铬合金丝，温度计显示煤油的温度．（1）这两个瓶中所盛煤油的质量应该．（2）小华问小明“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油？”对于这个问题，应该如何解释．（3）将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制和相同．（4）实验过程中，小明和小华发现B瓶中温度计的示数升高的很快，而A瓶中温度计的示数几乎不变化．这是因为．（5）此实验的设计，除下应用了控制变量法，还应用了什么方法？答：．6、如图所示电路中，已知R1＞R2，闭合开关S后（）A．电流通过R1、R2产生的热量Q1＜Q2 B．通过R1、R2的电流I1＞I2C．R1、R2两端的电压U1＞U2 D．R1、R2消耗的电功率P1＞P27、电炉丝与导线串联接到电路里，通电后电炉丝热得发红，而与之相连的导线却不怎么热，由焦耳定律可知，造成上述现象的主要原因是（ ）A ．通过电炉丝的电流比导线的电流小得多B ．通过电炉丝的电流比导线的电流大得多C ．电炉丝的电阻比导线的电阻小得多D ．电炉丝的电阻比导线的电阻大得多8、把一台电动机接入电压220V 的电路中，通过电动机的电流5A ，电动机线圈的电阻为2Ω，1min 通过线圈的电流产生的热量为 ．9、有2安培的电流通过一电阻器，在一定时间内产生一定的热量，如果电流增加到4安培，在相同的时间内产生的热量是前者的（ ）A ．21倍B ．41倍 C ．4倍 D ．2倍 10、已知电流I 安通过电阻R 欧，t 秒内产生的热量是Q 焦．如果电阻减半，电流变为原来的2倍，在相同的时间内产生的热量将是（ ）A ．2QB ．QC ．Q/2D ．8Q能力提升：一、影响电流热效应大小的因素1、如图是探究电流热效应的实验装置．烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，铜丝和镍洛合金丝的长度、横截面积均相同，则（ ）A ．在甲图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系B ．在乙图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系C ．在甲图中，闭合开关一段时间后，两个瓶中温度计示数相同D ．在乙图中，相同时间内，电流越大，温度计的示数升得越多2、如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析正确的是（ ）A ．甲、乙两次实验都应用了控制变量法B ．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多C ．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系D ．乙实验通电一段时间后，右侧U 形管中液面的高度差比左侧的小3、为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R 1、R 2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R 1＜R 2，装入烧瓶的煤油质量相等，下列有关此探究活动的各种表述，错误的是（ ）A．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关C．比较相同通电时间内a，c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多（第3题）（第4题）4、小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设计了如图所示的实际电路，两个烧瓶A、B中盛有等量、初温相等的煤油，R A与R B是阻值不同的电热丝．（1）R A与R B采用串联的方式，其目的是为了控制通电时间、相等．（2）小明同学为了比较R A与R B阻值的大小，用电压表分别测出R A与R B两端电压的大小，发现U A＜U B，则R A R B（选填“＞”“＜”或“=”）．（3）在相同的时间内，可通过观察来比较电流通过电热丝产生的热量多少；为了升温较快，试验液体选用煤油而不选水，主要是水的比热容比煤油（选填“大”或“小”）．（4）通过实验，发现烧瓶B中煤油吸热多，这表明：在电流、通电时间相同的情况下，电阻（选填“越大”或“越小”），产生的热量越多．（5）小华想改装此实验装置用来“测量煤油的比热容的大小”，则他们应将烧瓶A中煤油换成与其（选填“质量”或“体积”）相等的水，并将电热丝R A换成的电热丝．测量时，水和煤油的初温均为t0，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t水、t ，请写出煤油比热容的表达式：c煤油=．（已知水的比热容为c水）．煤油小明认为这样测量煤油的比热容会有较大的误差，原因主要有：．（只要写出一条即可）二、焦耳定律相关计算1、一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，在5min内产生的热量是J．一支电烙铁标有“220V 40W”，在额定电压下通电10min产生的热量是J．2、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈电阻为2Ω，线圈中电流为10A．这台电动机正常工作10s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（）A．W=38000J，Q=2000J B．W=38000J，Q=38000JC．W=722000J，Q=2000J D．W=722000J，Q=38000J3、某导体电阻为10Ω，通电5min产生的热量是1200J，当通过该导体的电流增大为原来的2倍时，在相等时间内产生的热量是J．4、如图所示电路中，R1=20Ω，电路总电阻为12Ω，电流表示数为0.3A，请计算：（1）电源电压；（2）通电lmin电流通过R1产生的热量；（3）电阻R2的阻值．5、如图所示，电源电压为12V且保持不变，小灯泡L的规格为“6V 3W”，滑动变阻器的最大阻值为12Ω，电流表的量程为0﹣3A．（1）当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R1的阻值为多大？在10min内电流通过R1所产生的热量是多少？（2）当开关S1、S2均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于多少？R2消耗的最大电功率是多少？6、如图所示，电源电压为9伏，滑动变阻器上标有“2安、10欧”字样，电热丝额定电压和额定功率值分别为6伏和7.2瓦，容器内装有煤油100立方厘米，若电压表读数为5伏，加热时间为7分钟，问煤油的温度将升高多少度？（设电热丝放出的热量全部被煤油吸收，电热丝电阻不随温度而变，煤油的密度为0.8×103千克/米3，煤油比热为0.51卡/（克•℃）．三、比值问题1、将一根电炉丝接在电路中，在时间t内产生的热量为Q1；如果将它对折后接在同一电路中，在相同时间内产生的热量为Q2，则Q1：Q2为（）A．4：1 B．1：4 C．2：1 D．1：22、通过甲乙两个电热器的电流之比为1：2，通电时间之比为2：3，产生的热量之比为2：9，则甲乙的电阻之比为（）A．3：4 B．4：3 C．2：3 D．3：23、如图所示电路中，电阻R1=2R2，当开关S闭合后，在相同时间内R1和R2上产生的热量之比是（）A．1：4 B．1：2 C．2：1 D．4：1（第3题）（第4题）4、如图所示，两电阻R1=R2，电源电压相同，要使甲、乙两电路图中产生的总热量相等，则所需时之比t甲：t乙为（）A．4：1 B．1：4 C．2：1 D．1：2课后作业：1、如图所示是探究焦耳定律的实验装置，除了灯丝电阻R 甲＞R 乙外，其余条件均相同．开关闭合，电路接通后，下列对甲、乙两瓶的对比分析和判断．正确的是（ ）A ．因为通过两电阻丝的电流相等，所以两电阻丝两端的电压相等B ．因为通过乙瓶电阻丝的电流大，所以乙瓶的温度计示数变化快C ．因为甲瓶中煤油的比热容要小，所以甲瓶的温度计示数变化快D ．因为甲瓶中电阻丝产生的热量多，所以甲瓶的温度计示数变化快2、如图所示，在四个相同水槽中盛有质量相等和温度相同的纯水，现将阻值为R 1、R 2的电阻丝（R 1＜R 2）分别按图中的四种方式连接放入水槽，并接入相同电源．通电相同时间后，水温最高的是（ ）A ．B ．C ．D ．3、甲电炉的电阻是乙电炉电阻的2倍，加在甲电炉的电压是加在乙电炉上电压的2倍，则在相同的时间里，甲电炉产生的热量与乙电炉产生的热量相比较（ ）A ．乙是甲的2倍B ．甲是乙的2倍C ．甲是乙的4倍D ．甲、乙产生的热量相等4、两个电阻R 1：R 2=3：2的电阻丝，通过的电流之比为I 1：I 2=2：3，在相同的时间内，它们产生的热量之比是（ ）A ．3：2B ．2：3C ．1：1D ．4：95、两根电热丝电阻分别是R 1=100Ω、R 2=40Ω，当将它们串联后接入某一电源使用时，相同时间内产生的热量Q 1：Q 2= ．若将它们并联后接入某电源使用时，相同时间内产生的热量'1Q ：'2Q = ．6、将两只分别标有“PZ220﹣40”和“PZ220﹣60”的电灯并联在电路中，正常工作时通两灯的电流比为 ，两灯在相同时间内产生的热量之比为 ．7、一个“220V ，1000W”的电炉，接到110V 的电源上使用，要求单位时间内产生的热量不变，可采用的方法是（ ）A ．将电炉丝截去21B ．将电炉丝截去41 C ．将电炉丝对折后使用 D ．将电炉丝三等分再并联使用8、有两根电热丝，R 1=mR 2，若单独用R 1对一壶水加热，则所需时间为t 0．若将这两根电热丝同时连入电路，则烧开同一壶水所需的最短时间为（不计热损失）（ ）A ．01t m B ．01t m m + C ．011t m + D ．01t mm +9、在探究“影响电流热效应的因素”的实验中：（1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，该实验通过比较，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少．下面的探究实例中，也是采用这种研究方法的是．A．探究电流与电压、电阻的关系B．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻C．在探究影响动能大小因素的实验中，小车动能的大小通过木块移动的距离来比较．实验中烧瓶内液体小明选择了煤油而不是水，这样选择的理由是．（2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见下表）．实验次数电流/A 通电时间/s 电阻/Ω温度升高量/℃1 0.3 30 10 1.52 0.6 30 10 6.0由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流，其产生的热量．（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中（填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与中图中的烧瓶电阻（填“串联”或“并联”）．（本题中，三个烧瓶中的液体质量相等）（4）小明提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他应选择乙图中（填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成，水和煤油吸热的多少是通过（填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的．10、如图所示电阻R1为8Ω，R2为4Ω．求：（1）当开关S断开时，电流表的示数为0.5A，电压表的示数是多少？（2）当开关S闭合时，电流表和电压表的示数各是多少？通电5min产生多少J的热量？11、如图所示，R1＝400Ω，R2的变阻范围是0—20欧姆，电源电压U＝12V不变。
高中物理人教版选修3-1 第二章 第五节 焦耳定律
这些用电器有什么共同点？ 电能全部转化为内能
电流通过导体产生的热量，即电热应该如何计算？
焦耳定律
知道并理解电流热效应 理解并掌握焦耳定律 理解并掌握热功率
焦耳定律
在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等） 电能全部转化为热能，电功等于电热
焦耳定律：电流通过导体时产生的热量Q 等于电流I的二次方、导体的电阻R 和通电时间 t 三者的乘积 最初是焦耳用实验直接得到的
电炉通电时，电能转化为内能
电动机通电时，电能转化为机械能
蓄电池充电时，电能转化为化学能
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 那么，电流做功如何计算？
电功率
理解额定功率和实际功率 会计算电路中的总功率 理解并掌握电功和电功率
阻
，求电炉A上的电压和它消耗的功率。
电功的实质
电流做功的实质 导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功
自由电荷在静电力作用下沿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
电功的实质
如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中 就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电 流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少?
单位： 焦，符号：J 常用单位有千瓦时（kW·h)
物理意义：反映了“多少电能转化为其他形式的能”
电功的反思
电路中如有白炽灯、电炉、电动机等元件，电功与这些元件的种类有关吗？ 电功W（消耗了多少电能）只与元件两端的电压U，通过的电流I和通电时间 t有关，与元件的种类无关。
不同的用电器电流做功的快慢不同
第五节焦耳定律
解析：(1)排气扇在220V电压下正常工作电流
发热功率P热＝I2R＝(0.16)2×40W＝1W
转化为机械能的功率
P机＝P－P热＝(36－1)W＝35W. (2) 扇叶被卡住不能转动后，电机相当于纯电阻，电能 全部转化为热能，此时通过排气扇电流 电机消耗的功率等于发热功率
P′＝P热＝I′U＝5.5×220W＝1210W
自
阅读课本P53-54，回答下列问题：
1、焦耳定律的内容？ 2、焦耳定律的表达式公式？
主 学 习
3、什么是热功率？
4、热功率的公式？
三、 焦耳定律
问 题 归 纳
(1)内容：电流通过导体产生的热量，
跟电流的平方、导体的电提醒： Q＝I2Rt是电热的定义式，可求任 何电路中电流I通过电阻R时产生的 热量。
=(5×220-52×0.4)×60 J
=6.54×104 J。
课堂训练
1、下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中 正确的是 (
BCD)
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
只适用于纯电阻的电路
C．在不是纯电阻的电路中，UI>I2R D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
几种常见家用电器的额定功率
用电路 额定电压 （V） 额定功率 （W） 29吋彩 电 220 ～150 电熨斗 220 300～ 800 电冰箱 220 100～ 150 微波炉 220 800～ 1200 台灯 220 40～60
创
为什么电视机、电扇通电时间长了会
发热？怎样求产生的热量？
设 情 境
电场力所做的功？
一、电功
问 题 归 纳
(1)定义：电流在一段电路上所做的功等于这段
(完整word版)高二物理选修3-1第二章恒定电流第五节焦耳定律非纯电阻电路知识点精讲经典习题特训
学校：包头市百灵庙中学学科：高二物理编写人：史殿斌审稿人：高二物理选修3—1第二章恒定电流第五节焦耳定律非纯电阻电路知识点精讲典型习题特训【知识梳理】1．电功和电功率(1)电流做功，实质上是导体中的恒定电场对的力在做功.电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能量。
(2）电功表达式：（3）电功率表达式：2．焦耳定律（1）内容:电流通过导体产生的热量跟的二次方成正比，跟及通电时间成正比.（2）表达式：（3）电热等于产生的内能。
（4）热功率：3．电功和电热（1）纯电阻电路：（如电灯泡）①电功W电= ；电功率P电=②电热Q= ；热功率P热=③因在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，故有:W电=Q= = =P电=P热= = =④在纯电阻电路中U=(2）非纯电阻电路：（如电动机）①电功W电= ；电功率P电=②电热Q= ；热功率P热=③因在非纯电阻电路中，电能除转化为内能外，更多的转化为其它形式的能,故有：W电= Q + 或W电QP电= P热+ 或P电P热④在非纯电阻电路中U= 或【典型例题】例1:一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后，电风扇正常工作消耗功率66 W，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？【典题特训】1．关于电功和焦耳热，下列说法正确的是( ）A．在纯电阻电路中，计算电功可用W=I2Rt B．在非纯电阻电路中,计算电功可用W= I2RtC．在非纯电阻电路中,计算焦耳热可用Q= I2RtD．在纯电阻电路中，计算焦耳热可以用Q= I2Rt2．用电器两端电压220V，这意味着（）A．1A电流通过用电器时，消耗的电能为220JB．1C正电荷通过用电器时，产生220J的热量C．1A电流通过用电器时，电流的发热功率为220WD．1C正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J3．四盏灯泡接成如图3的电路。
第二章 第5节 焦耳定律
课堂互动探究
析要点、研典例、重应用
★要点一 纯电阻电路与非纯电阻电路 |要点归纳|
1．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．
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．
4.用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通 红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么 热，这是什么原因？
提示：通电导线跟电炉丝是串联在一起的，通过它们的电 流相等，而电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻要大得多．由 焦耳定律 Q＝I2Rt 知在相等的时间内导线产生的热量比电炉丝 产生的热量要少得多．
(3)设物体 A 的重力为 G，t＝10 s 内物体上升的高度为 h，
根据能量守恒定律得 P 出 t＝Gh
h＝PG出t＝4×2010 m＝2 m.
(4) 这 台 电 动 机 的 机 械 效 率 为
η
＝
P出 P入
×100%
＝
4 5
×100%
＝
80%.
[答案] (1)1 W (2)5 W 4 W (3)2 m (4)80%
2．并联电路
各支路电压相同，根据P＝UR2，各支路电阻 功率关系上的电功率与电阻成反比
总P1＋功P率2＋P总…＝＋UIP＝n UI1＋I2＋…＋In＝
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．
|例题展示| 【例 2】 额定电压都是 110 V，额定功率 PA＝100 W，PB ＝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下图中的哪 一个( )
高中物理 第二章 恒定电流 第5节 焦耳定律(含解析)
第5节焦耳定律1.电功是指电流通过一段电路所做的功，实质是静电力在这段电路中所做的功，其表达式为W ＝UIt 。
2．电功率是指单位时间内电流所做的功，表达式为P ＝Wt。
3．焦耳定律的表达式为Q ＝I 2Rt ，此式适用于任何电路。
4．非纯电阻电路中，由于产热不可避免，所以非纯电阻电路的效率不可能达到100%。
一、电功和电功率 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 ＝IUt 。
(3)国际单位：焦，符号为J 。
(4)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。
(5)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，就有多少电能转化为其他形式的能。
即电功是电能转化为其他形式的能的量度。
2．电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功。
(2)公式：P ＝W t＝IU 。
(3)单位：瓦，符号：W 。
(4)意义：表示电流做功的快慢。
二、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 ＝I 2Rt 。
3．热功率(1)定义：单位时间内的发热量。
(2)公式：P 热＝Q t＝I 2R ，单位：瓦特(W)。
(3)意义：表示电流发热快慢的物理量。
1．自主思考——判一判(1)电功与电能的单位相同，电功就是电能。
(×) (2)电功率越大，电功越大。
(×) (3)1千瓦时＝3.6×106J 。
(√)(4)非纯电阻电路中，电热的表达式是Q ＝I 2Rt 。
(√) (5)电流流过笔记本电脑时，电功一定等于电热。
(×)(6)根据I ＝U R 可导出P ＝U 2R，该公式用于任何用电器。
(×)2．合作探究——议一议(1)用电器额定功率越大，接在电路中电流做的功越多，这样说法对吗？提示：不对。
电流做功一方面与实际功率有关，另一方面还与通电时间有关，只有实际功率与时间乘积大时，电流做功才多。
第二章 5 焦耳定律
5焦耳定律课后篇巩固提升基础巩固1.不考虑温度对电阻的影响,对一个“220 V40 W”的灯泡,下列说法正确的是()A.接在110 V的电路上时的功率为20 WB.接在110 V的电路上时的功率为10 WC.接在440 V的电路上时的功率为160 WD.接在220 V的电路上时的功率为80 WP=U 2R 得,灯泡的电阻R=220240Ω=1 210 Ω,所以电压为110 V时,P=11021210W=10 W。
电压为440V时,超过灯泡的额定电压一倍,灯泡烧坏,P=0。
电压为220 V时,P=40 W,选项B正确。
2.(多选)用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要t s,如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响,那么()A.当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要2t sB.当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要4t sC.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要4t sD.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要16t sQ=U 2R t,煮沸一壶水所需的热量为Q=(220V)2Rt。
当电压变为原来的12时,所需热量没变,因此时间要变为原来的4倍,即4t s,选项B正确。
当电压变为原来的14时,时间要变为原来的16倍,即16t s,选项D正确。
3.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,只有电烙铁是纯电阻用电器,将电能全部转化为内能,故选项B正确。
4.如图所示,有一内阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V60 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 WA,则电解槽消耗,说明电解槽和灯泡均分得110 V电压,且干路电流I=I灯=60110的功率P=P灯=60 W,选项A错误,选项C正确;电解槽的发热功率P热=I2R内=1.3 W,选项B错误;整个电路消耗的总功率P总=220×60W=120 W,选项D错误。
5 焦耳定律
5焦耳定律记一记焦耳定律知识体系4个概念——电功、电功率、电热、热功率4个公式——W＝IUt、P＝IU、Q＝I2Rt、P＝I2R2种电路——纯电阻电路和非纯电阻电路辨一辨1.电流做功越多，电功率越大．(×)2．电功率越大，电流做功越多．(×)3．电流做功的过程实质上是静电力做功的过程．(√)4．热功率一定等于电功率．(×)5．在任何电路中都可以用Q＝I2Rt求电热．(√)6．电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功．(√) 7．电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热．(√)想一想1.纯电阻电路和非纯电阻电路的区别是什么？提示：纯电阻电路中消耗的电能全部转化为内能，而非纯电组电路中消耗的电能只是部分转化为内能．2．在一般电路中消耗的电能和产生的内能有什么关系？提示：在任何电路中，产生的内能不会大于消耗的电能，即E内≤E电．3．一个电路消耗的总功率和各部分消耗电功率的关系与电路结构有关吗？提示：在任何电路中，整个电路消耗的定功率都等于各部分电路消耗的功率之和，与电路结构无关．思考感悟：练一练1.[2019·山东省普通高中学业水平考试]如图所示为某品牌的扫地机器人，其内部电机的电阻为0.5 Ω，额定功率为24 W，额定工作电压为8 V，锂电池容量为9 A·h，则该扫地机器人正常工作时()A．额定工作电流为3 AB．额定工作电流为16 AC．充满电后最长工作时间约为9 hD．每秒消耗能量为128 J答案：A2．[2019·湖北广水一中月考]有一台电风扇，标有“220 V 50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中正确的是()A．Q＝U2tR B．Q＝PtC．Q＝(PU)2Rt D．以上三种方法均正确答案：C3.[2019·山东实验中学期中]如图所示的电路中，电源的输出电压恒为U，电动机M的线圈电阻与电炉L的电阻相同，电动机正常工作，在相同的时间内，下列判断正确的是()A．电炉放出的热量大于电动机放出的热量B．电炉两端电压小于电动机两端电压C．电炉两端电压等于电动机两端电压D．电动机消耗的电功率等于电炉消耗的电功率答案：B4．[2019·湖南湘潭市一中期中考试]如图甲所示的电路，三个小灯泡并联后与电阻箱串联，如图乙所示的电路，三个小灯泡与电阻箱串联，两个电路中的小灯泡均完全相同．现将两个电路接在相同的电压两端，调节电阻箱的旋钮使所有的灯泡正常发光．电路甲消耗的电功率为P1，电路乙消耗的电功率为P2.则下列关系式正确的是()A.P1P2<3 B.P1P2＝3C.P1P2>3 D.P1P2<13答案：B要点一纯电阻电路和非纯电阻电路1.如图所示电路中，R1＝R3<R2＝R4，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，则它们的大小关系是()A．P1＝P3<P2＝P4B．P2>P1>P3>P4C．P2>P1>P4>P3D．P1>P2>P3>P4解析：根据并联电阻的特点，R3、R4两电阻的并联值R34要小于R3，所以根据串联电路中功率分配关系可知，P2>P1>P34.再根据并联电路中功率分配关系可知P3>P4，故B项正确．答案：B2．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()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＝UI＝U2R，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不能正常发光，A项错误．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．答案：C3．加在某电动机上的电压是U(V)，电动机消耗的电功率为P(W)，电动机线圈的电阻为r(Ω)，则电动机线圈上消耗的电热功率为()A．P B.U2 rC.P2rU2D．P－P2rU2解析：由P＝UI知电路中的电流I＝PU，所以线圈消耗的热功率P Q＝I2r＝(PU)2r＝P2rU2.即C项正确．答案：C4．小明准备参加玩具赛车比赛，他想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中．请问：(1)(2)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？(3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能是多少？(4)该玩具电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少？解析：(1)电动机不转动时，是纯电阻电路，根据欧姆定律得：r＝U rI r＝0.20.4Ω＝0.5 Ω(2)当电动机正常工作时，P机＝UI－I2r＝(2×1－12×0.5) W＝1.5 W(3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能E＝UIt＝2×1×60 J＝120 J(4)电能转化为机械能的效率η＝P机P总×100%＝1.52×100%＝75%.答案：(1)0.5 Ω(2)1.5 W(3)120 J(4)75%要点二串、并联电路中电功率、电功和电势的综合分析与计算5.(多选)[2019·山东济南二中高二检测]如图所示，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()A．U甲>2U乙B．U甲＝2U乙C．R甲＝4R乙D．R甲＝2R乙解析：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B、C 两项正确．答案：BC6．三只电阻R1、R2和R3按如图所示连接，在电路的A、B 端加上恒定电压后，电阻R1消耗的功率最大，则三只电阻的阻值大小关系为()A．R1>R2>R3B．R2>R1>R3C．R3>R2>R1D．R1>R3>R2解析：电阻R1、R2并联，电阻两端的电压相等，因为电阻R1消耗的功率最大，由功率公式P＝U2R，可判断R2>R1，由串、并联电路的特点可知，通过电阻R1的电流小于通过电阻R3的电流，根据功率公式P＝I2R，可判断R1>R3，故选B项．答案：B7．将两个定值电阻R1、R2并联在电压为U的电源两端，R1消耗的功率为P1，R2消耗的功率为3P1，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UB ．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：由P 2＝U 2R 2＝3P 1＝3U 2R 1得：R 1＝3R 2.R 1、R 2串联后接在4U 电路中，由U 1U 2＝R 1R 2得：U 1＝3U ，U 2＝U ，所以A 、B 、C 三项均错误．R 1、R 2消耗的总功率P ＝U 21R 1＋U 22R 2＝9U 2R 1＋U 2R 2＝12P 1.即D 项错误．答案：D基础达标1.关于电功率的下列说法中，正确的是( )A ．用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关B ．用电器的实际功率取决于用电器的额定功率C ．白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率D ．电功率越小，则电流做功越少解析：用电器的额定功率是它正常工作时的功率．其值是由用电器本身的结构决定的，与实际电流和电压无关，故A 项错误，C 项正确；而用电器实际功率是多大，是由加在它两端的电压和通过的电流决定的，故B 项错误；电流做功的多少不仅与功率的大小有关，还与时间有关，故D 项错误．答案：C2．一台电动机，额定电压是100 V ，电阻是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 WB ．25 WC ．1 000 WD ．475 W解析：电动机的热功率P ＝I 2r ＝(5 A)2·1 Ω＝25 W ，B 项正确，A 、C 、D 三项错误．答案：B3．有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V60 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 W110 V，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60 W，C项正确，A项错误；电解槽的发热功率P热＝I2R≈1.3W，B项错误；整个电路消耗的功率P总＝220 V×60 W110 V＝120 W，D项错误．答案：C4．[2019·江苏海安高级中学期末考试]如图为A、B两灯泡的I－U图象，把它们串联接在220 V的恒压电源上．根据图象，计算A、B两灯泡的实际功率分别约为()A．5 W、17 W B．22 W、48.4 WC．48.4 W、22 W D．50 W、170 W解析：由两灯泡串联接在220 V的恒压电源上，可知两灯泡中的电流相等，且总电压为220 V，则由题图可知，电流约为0.1 A，A灯泡的电压为50 V，B灯泡的电压约为170 V，则由P＝UI可知，A灯泡的功率为5 W，B灯泡的功率为17 W，A项正确．答案：A5．(多选)对电功及焦耳定律公式的理解正确的是()A．焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解B．电功公式W＝UIt、焦耳定律公式Q＝I2Rt都适合于任何电路，因此W一定等于QC．非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热D．电功的另一表达式W＝U2R t只适用于纯电阻电路解析：任何电路的焦耳热的求解都可用焦耳定律求解，A项正确；B项中的两个公式均适合于任何电路，但W不一定等于Q，B项错误；非纯电阻电路中的电功一定大于焦耳热，C项错误；W＝U2R t只适用于纯电阻电路，D项正确．答案：AD6．三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10 W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为()A．30 W B．20 WC．15 W D．10 W解析：连接后电路如图，其中L3两端电压最高，它消耗的电功率为10 W时，因L1与L2串联，且电阻相等，则分配在L1与L2两灯电压都是灯L3两端电压的一半．所以P1＝P2＝(U2)2R＝U24R＝P34＝104W＝2.5 W则整个电路消耗的功率P＝P1＋P2＋P3＝(2.5＋2.5＋10) W＝15 W.答案：C7．[2019·北京师大二附中期中考试]取两根完全相同的电阻丝，第一次将两电阻丝串联，第二次将两电阻丝并联，两次在电阻丝两端加相同的电压．若两次两电阻丝产生的热量均为Q ，第一次用时t 串，第二次用时t 并，则先后两次所用时间之比为( )A ．1∶1B ．2∶1C ．4∶1D ．1∶4解析：设每个电阻丝的电阻为R ，则R 串＝2R ，R 并＝R 2，由Q ＝U 2R t 得t 串∶t 并＝4∶1，C 项正确．答案：C8．(多选)[2019·重庆南开中学期中考试]一台直流电动机的电阻为R ，额定电压为U ，额定电流为I ，当其正常工作时，下列叙述正确的是( )A ．电动机所消耗的电功率I 2RB ．t 时间内所产生的电热为UItC ．t 时间内所产生的电热为I 2RtD ．t 时间内输出的机械能为(U －IR )It解析：电动机所消耗的电功率P ＝UI ，所以A 项错误；I 2R 计算的是电动机的内阻发热的功率，所以t 时间内产生的电热为I 2Rt ，所以B 项错误，C 项正确；t 时间内所产生的机械能为电动机的总功减去电热，所以产生的机械能为(UIt －I 2Rt )，D 项正确．答案：CD9．一个电阻接到某电路后，消耗的功率为110 W ，通过3 C 的电荷量时，有330 J 的电能转化为内能，则( )A ．电阻所加电压为330 VB ．通过电阻的电流为1 AC ．电阻通电时间为3 sD ．这个电阻的阻值为110 Ω解析：由W ＝qU 得U ＝W q ＝330 J 3 C ＝110 V ，故A 项错误．由W ＝pt 得t ＝W P ＝330 J 110 W ＝3 s ，又由q ＝It 得I ＝q t ＝3 C 3 s ＝1A ，故B 、C 两项正确．由W＝Q＝I2Rt得R＝W＝110 Ω.故D项正确．I2t答案：BCD10．电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等元件，技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用，灯泡还和一只开关并联，然后再接到市电上(如图所示)，下列说法正确的是()A．开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B．开关接通时，灯泡熄灭，只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小C．开关断开时，灯泡发光，电烙铁也通电，消耗的总电功率增大，但电烙铁发热较少D．开关断开时，灯泡发光，可供在焊接时照明使用，消耗总电功率不变解析：开关接通时，灯泡被短路，灯泡熄灭，电路的总电阻变小，电路的总电功率变大，电烙铁的电功率变大，A项正确，B项错误；开关断开时，电路总电阻变大，电路的总电功率变小，C、D两项错误．答案：A11．[2019·山东师大附中期中考试]如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成，当闭合开关S1、S2后，电动机正常工作，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出，断开开关S1，电吹风吹冷风．已知电吹风的额定电压为220 V，吹热风时的功率为1 000 W，吹冷风时的功率为120 W，关于该电吹风，下列说法正确的是()A．当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为1 000 JB.当电吹风吹冷风时，电热丝每秒消耗的电能为120 JC．电热丝的电阻为55 ΩD.电动机线圈的电阻为1 2103Ω解析：吹热风时，电势丝和电动机并联，即电路消耗的电功率等于电热丝消耗的电功率与电动机消耗的电功率之和，故1 000 W＝120 W＋P热，则电热丝的功率为P热＝880 W，根据公式W＝Pt，可得当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为880 J，根据公式P＝U2R可得电热丝的电阻为R＝U2P热＝55 Ω，A项错误，C项正确；当吹冷风时，只有电动机工作，电热丝不工作，电热丝消耗的电能为0，B项错误；因为电动机是非纯电阻用电器，所以不能根据公式R＝U2P求解线圈电阻，D项错误．答案：C12．如图所示，用输出电压为1.4 V，输出电流为100 mA 的充电器对内阻为2 Ω的镍—氢电池充电．下列说法错误的是()A．充电器输出的电功率为0.14 WB．充电时，电池消耗的热功率为0.02 WC．电能转化为化学能的功率为0.12 WD．充电器每秒把0.14 J的能量存储在电池内解析：充电器输出的电功率P电＝UI＝1.4×0.1 W＝0.14 W，A项正确；充电时，电池消耗的热功率为P热＝I2r＝0.02 W，B 项正确；电能转化为化学能的功率为P化＝P电－P热＝0.12 W，C项正确；充电器每秒把0.12 J的能量存储在电池内，D项错误．答案：D能力达标13.[2019·四川乐山中学高二月考]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/s2，计算结果均保留两位有效数字)大？(2)假设行驶过程中所受阻力是车和人总重的0.02，在最大载重量的情况下，人骑车行驶的最大速度为多大？解析：(1)由题目提供信息可知，电机的输出功率为P出＝120 W，额定电压为U0＝40 V，额定电流为I0＝3.5 A.电机正常工作时输入功率为P入＝U0I0＝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P入－P出＝I20r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.答案：(1)1.6 Ω86%(2)4.0 m/s14．[2019·天津静海县第一中学期中考试]有一个用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m＝50 kg，电路电压为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，求：(取g＝10 m/s2)(1)电动机线圈的电阻尺等于多少？(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少？(3)若因故障电动机不能转动，这时通过电动机的电流是多大，电动机消耗的电功率又为多大？解析：(1)电动机提升重物时，根据能量守恒定律得P 电＝P 热＋P 机，即UI ＝I 2R ＋mg v解得R ＝6 Ω(2)根据P 电＝P 热＋P 机，得P 机＝P 电－P 热＝UI －I 2R ＝－R (I －U 2R )2＋U 24R当I ＝U 2R 时，P 机有最大值U 24R即I ＝120 V 2×6 Ω＝10 A 时，P 机max ＝12024×6W ＝600 W 根据P 机max ＝mg v max 得v max ＝600 W 50×10 Ω＝1.2 m/s (3)若因故障电动机不能转动，则由欧姆定律得通过电动机线圈的电流为I ′＝U R ＝1206 A ＝20 A电动机消耗的电动率为P ′串＝I ′2R ＝2 400 W答案：(1)6 Ω (2)1.2 m/s (3)20 A 2 400 W。
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一、电功和电功率 1. 电功：电流做功的实质是导体中的恒定电场 对自由电荷的静电力做功.
静电力对电荷做功，电荷的电势能减少，电 势能转化为其他形式的能.
q=It W=qU
W=UIt
一、电功和电功率
（1）定义：在一段电路中电场力对自由电荷所做的 功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功 ． （2）公式： 适用于一切电路
W UIt
电流在一段电路上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． （3）单位：焦耳(J) 千瓦时(kWh) 1kW· h＝3.6×106J
（4）意义：电功是电能转化为其他形式的能的量度
一、电功和电功率 2．电功率
（1）定义：单位时间内电流所做的功，用P表示。 （2）公式：
二、电热和热功率
1、电热
(1)、定义:电流通过导体产生的热量. (2)、公式: Q=I2 R t
2．焦耳定律
推导： (1)内容：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二 电能全部转化为内能： 次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积 ． Q=W=IUt 2 （2）公式： Q=I2 R t Q I Rt 欧姆定律：U=IR （3）焦耳定律适用条件：适用于纯电阻电路，也适用 于非纯电阻电路的电阻部分． 思考：转子被卡住的电动机是？
3.电热: Q
= I Rt
2
Q 2 4.热功率: P I R t
典例精讲
例1：对计算任何用电器的电功率都适用 的公式是( )
Ａ．P I R
2
U Ｂ．P R
2
W Ｃ．P UI Ｄ．P t
典例精讲
例2、一个电动机，线圈电阻是0.4 ，当它两端所加的 电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机每分钟所 做的机械功有多少?如果以5m/s的速度匀速提升重物，问 这重物的质量为多少？
随堂演练
练习、有一个玩具直流电动机，把它接入0.2V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？
思考与讨论
怎样使用空调最省电？
几种常见家用电器的额定功率
用电路 29寸彩 电 220 ～150 电熨斗 电冰箱 微波炉 台灯
额定电压（ V） 额定功率（ W）
220
220
220
220
300～ 800
100～ 150
800～ 1200
40～60
二、电热和热功率
电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的 过程． 电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化 为化学能；电热器把电能转化为热能． 在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电 势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力 作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞， 使离子热运动加剧，将电能完全转化为内能． • 纯电阻电路：只含有电阻的电路如电炉、白炽灯、 电烙铁、电熨斗、电饭锅等 • 非纯电阻电路：电路中含有电动机、电解槽等
W P UI t
适用于一切电路
一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U 和电路中电流I的乘积． （3）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位 还有千瓦（kW）1KW=1000W （4）意义：电功率表示电流做功的快慢．
一、电功和电功率 ３.额定功率和实际功率
用电器铭牌上所标称的功率是额定功率 用电器在实际电压下工作的功率是实际功率． 用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定 功率．
W =E其它
2Rt +I
W=UIt > I2Rt =Q
P P热 P UI P热 I R 电 电
2
本堂小结
一.电功和电功率
1.电功: W
IUt
对纯电阻电路: 电功=电热 电功率=热功率 对非纯电阻电路: 电功>电热 电功率>热功率
二.电热和热功率
W 2.电功率: P IU t
电能全部转化为热能:电功等于电热 电能 W 内能 Q
W UIt I Rt Q 2 W U 2 P P热 UI I R 电
2
U=IR
三、电功和电热的关系
2、在非纯电阻电路中 电路消耗的电能:大部分转化为其他形式的能,另一小部 分不可避免地转化为电热.
M
W
E其他
U>IR
二、电热和热功率 3．热功率
(1)定义:单位时间内的发热量，叫做热功率。 （2）公式：
QI R
2
热功率P等于通电导体中电流 I 的二次方与导体电 阻R的乘积．
（3）适用条件：适用于纯电阻电路，也适用于非纯电 阻电路的电阻部分．
(4)、单位：瓦(W)
千瓦(kW)．
三、电功和电热的关系
1、在纯电阻电路中