1.讲义(精简版)-高中焦耳定律(有答案).

第05节 焦耳定律

【知能准备】

1.电流做功的多少等于 转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对 的 力在做功，电荷的 减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。

2.电流通过用电器时把 能全部转化为 能，这样的电路叫做纯电阻电路。 【同步导学】 1.电功和电功率

（1）电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能（电场能、机械能、化学能或内能等）的量度。 （2）W= qU=UIt 是电功的普适式，P= UI 是电功率的普适式，适用于任何电路。 2.焦耳定律和热功率

（1）电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度.

（2）Q=I 2Rt 是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R 时在t 时间内产生的热量（电热）；P=I 2R 是热功率的计算式，

3.电功和电热

（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。

这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W=UIt=I 2

Rt=t R U 2.同理P=UI=I 2

R=R

U 2. （2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难

以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.这时电路消耗的电能，即W=UIt 分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I 2R t （电枢的电阻生热）.这里W=UIt 不再等于Q=I 2Rt ，应该是W=E 其他＋Q.

（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I 2R t=t R

U 2

；

在非纯电阻电路中，电功大于电热，W>Q ，这时电功只能用W=UIt 计算，电热只能用Q=I 2Rt 计算，两式不能通用。

1．一只普通的家用照明白炽灯泡正常发光时，通过它的电流值与下列哪一数值较为接近( )

A ．20 A

B ．2 A

C ．0.2 A

D ．0.02 A

解析：普通的家用照明白炽灯泡正常发光时，其功率一般为几十瓦，根据P ＝UI ，可得I ＝P

U ，显然电流值

与0.2 A 最接近．

答案：C

2．如图所示，图中画出了RA 、RB 、RC 三个电阻的伏安特性曲线．将这三个电阻并联后接在电路中，其中消耗电功率最大的是：

A ．RA

B ．RB

C ．RC

D ．条件不足，无法确定

【答案】A

3．有一只电风扇，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，正确的是( )

A ．Q ＝U 2·t/R

B ．Q ＝Pt

C ．Q ＝(P/U)2·Rt

D ．以上三种方法均正确

答案：C

4. 一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V 电压后，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？

解答 （1）因为P 入=IU

所以I=

220

66=U P

（2）电风扇正常工作时转化为内能的功率 P 内=I 2R=0.32

电风扇正常工作时转化为机械能的功率 P 机=P 入-P 内=66 W-

电风扇正常工作时的效率 η=

66

2.64

(3)电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻，通过电风扇的电流 I=

20

220=R U

电动机消耗的电功率 P=IU

电动机发热功率 P 内=I 2R=112

5．(16分)电动机的额定电压是110 V ，额定功率是2.2 kW ，线圈的电阻是0.5 Ω，求： (1)电动机正常工作时的电流多大？ (2)1 s 时间内线圈上产生的热量是多少？ (3)1 s 时间内转化的机械能有多少？

(4)用此电动机提升质量为100 kg 的重物，匀速运动时的速度多大？

解析：(1)根据P ＝UI 可得，I ＝P

U ；(2)1 s 时间内线圈上产生的热量Q ＝I 2Rt ＝200 J ；(3)根据能量转化和守恒

定律可知，1 s 时间内转化的机械能E 机＝E 电－Q ＝UIt －I 2Rt ＝2000 J ；(4)电动机输出的机械功率P 机＝UI －I 2R ，

因为P 机＝F v ，重物匀速运动时，F ＝mg ，所以v ＝P 机F ＝P 机

mg

，代入数据即得v ＝2 m/s.

答案：(1)20 A (2)200 J (3)2000 J (4)2 m/s 6．(16分)观察某洗衣机的铭牌，解答问题：

防触电保护类别I 类 额定洗涤容量5 kg 额定电压220 V 电源频率50 Hz 洗涤功率330 W 甩干功率650 W 水加热功率1950 W

最大工作电流10 A

自来水压力 0．05 MPa ≤p ≤1 MPa

重量72 kg 出厂日期： 1997年8月28日 出厂编号：

9 7 0 8 2 8 2 5 3

(1)正常洗涤时，通过洗衣机电流量多大？ (2)给水加热的电阻丝电阻有多大？ 答案：(1)1.5 A (2)24.8 Ω

7．在某段电路中，其两端电压为U ，通过的电流为I ，通电时间为t ，若该电路电阻为R ，则关于电功和电热的关系，下列结论正确的是 （ ）

A ．在任何电路中，电功UIt=I 2

Rt

B ．在任何电路中，电功为UIt ，电热为I 2

Rt

C ．在纯电阻电路中，UIt=I 2

Rt

D ．在非纯电阻电路中，UIt>I 2

Rt 【答案】BCD 8．加在某台电动机上的电压是U ，电动机消耗的电功率为P ，电动机线圈的电阻为R ，则电动机的机械功率为（ ） A ．P

B ． 2/U R

C ．P 2

R/U 2

D ．P －P 2

R/U 2

【答案】D

9．(12分)如图所示，电源电动势为E=30V ，内阻为r=1Ω，电灯上标有“6V ，12W”字样，直流电动机线圈电阻R=2Ω。若闭合开关后，电灯恰能正常发光，

求：（1）流过电灯的电流是多大？ （2）电动机两端的电压是多大？ （3）电动机输出的机械功率是多少？ 【答案】（1）2A （2）22V （3）36W