2012高二物理学案_2.5_焦耳定律

2.5 焦耳定律 学案 2012.10.23

一、电功和电功率

1．电功：电流做功，就是导体中的______________对______________的静电力在做功，驱动自由电荷做定向移动，其结果是电荷的__________减少，而其他形式的能增加．电流做的功简称电功． 计算公式：用W 表示电功，计算公式为：________，表示电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 、电流I 、通电时间t 三者的乘积．

国际单位制中的单位是：________，其他单位还有：千瓦时(kW ·h )，也叫度．

2．电功率：单位时间内电流所做的功叫做________．定义式为：P ＝W

t

计算公式：________，表示电流在一段电路上做功的功率等于电流I 与这段电路两端的电压U 的乘积．

国际单位制中的单位是：________，其他单位还有：千瓦(kW )． 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__________成正比，跟导体的______________成正比，这一规律叫做焦耳定律． 公式表示为：________.

2．热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，定义式为：P ＝Q

t

计算公式为：________.

3．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的________．

4．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________.

课内探究：

一、电功和电功率

1．电流做功的实质是什么？

2．设加在一段电路两端的电压为U ，流过电路的电流为I ，试推导电流做功的表达式．

[要点提炼]

1．电功的计算式：______________. 2．电功率的计算式：____________. 二、焦耳定律

1．什么样的电路是纯电阻电路？

2．电功和电热相等吗？

[要点提炼]

1．焦耳定律的表达式：____________.

2．电功与电热的关系：纯电阻电路中：________________ 非纯电阻电路中： _______.

例题：

例1 一根电阻丝，在通过2 C 的电荷量时电功为8 J ．若在相同的时间内通过4 C 的电荷量，求电阻丝上的电流做的功和所加的电压分别是多少？

变式训练1 有四盏灯，接入如图1所示的电路中，L 1和L 2都标有“220 V ，100 W ”，L 3和L 4都标有“220 V ,40 W ”，把电路接通后，最暗的灯将是( ) A ．L 1 B ．L 2 C ．L 3 D ．L 4

例2 有一个直流电动机，把它接入0.2 V 电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A ．若把它接入2 V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A . (1)求电动机正常工作时的输出功率．

(2)若在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？

变式训练2 某吸尘器中的电动机线圈电阻为1 Ω，接在220 V 的直流电压下，工作电流为1 A ，则吸尘器消耗的电功率为________；发热损耗的功率为________；转化为机械能的功率为________． 【即学即练】

1．通过电阻R 的电流为I 时，在时间t 内产生的热量为Q ；若电阻为2R ，电流为I

2

时，则在时间t

内产生的热量为( )

A ．4Q

B ．2Q

C .Q 2

D .Q

4

2．下列求解电热的公式中，对所有电路均适用的是( ) A ．Q ＝UIt B ．Q ＝I 2Rt

C ．Q ＝U 2

R

t D ．W ＝Pt

3．一台电动机的输出功率是10 kW ，这表明该电动机工作时( ) A ．每秒消耗10 kW 电能 B ．每秒对外做10 kW 功 C ．每秒消耗10 kJ 电能 D ．每秒对外做10 kJ 功

4．电动机的电枢阻值为R ，电动机正常工作时，两端的电压为U ，通过的电流为I ，工作时间为t ，下列说法中正确的是( )

A ．电动机消耗的电能为Uit

B ．电动机消耗的电能为I 2Rt

C ．电动机线圈产生的热量为I 2

Rt D ．电动机线圈产生的热量为U 2t R

课后练习与提高

1. 一灯泡标有“220V ，100W”字样将其接到110V 的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则(

)

A.灯泡的实际功率为50W

B.灯泡的实际功率为25W

C.通过灯泡的电流为额定电流的

2

1 D.通过灯泡的电流为额定电流的4

1

2.下图电路中，电灯L 1、L 2都标有“220V ，100W”；电灯L 3、L 4都标有“220V ，40W”．将A 、B 两端接入电源，最暗的灯是 ( )

A ．L 1

B ．L 2

C ．L 3

D ．L 4

3.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调节滑动变阻器，使两灯都正常发光，两电路中消耗的总功率分别为甲P 和乙P ，可以断定( )

A.甲P 〉乙P

B.甲P 〈乙

P

C.甲P =乙P

D.无法确定

4. 输电线总电阻为r ，输送的电功率是P ，送电电压为U ，则用户得到的功率为( ) A.P B.r )U P (

P 2

-

C.r

U P 2

-

D.r )U

P (

2

5.一个直流电动机所加电压为U ，电流为 I ，线圈内阻为 R ，当它工作时，下述说法中错误的是 （ ） A ．电动机的输出功率为U 2／R B ．电动机的发热功率为I 2R C ．电动机的输出功率为IU-I 2R D ．电动机的功率可写作IU=I 2R=U 2/R

6.图中R 1=4Ω，R 2=9Ω，R 3=18Ω。通电后 （ ）

A ．经R 1和R 3的电流之比I 1：I 3=3：1

B ．R 1两端的电压和R 3两端的电压之比U 1：U 3=4：9

C ．三个电阻消耗电功率之比P 1：P 2：P 3=2：1：2

D ．三个电阻消耗电功率之比P 1：P 2：P 3=2：2：1 7．某一电动机，当电压U 1=10V 时带不动负载，因此不转动，这时电流为I 1=2A 。当电压为U 2=36V 时能带动负载正常运转，这时电流为I 2=1A 。求这时电动机的机械功率是多大？

8．微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3 Ｖ的电压时，通过的电流为0.3 A ，此时电动机不转，

当加在电动机两端的电压为2.0 Ｖ时，电流为0.８ A ，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？

9.一台直流电动机线圈电阻r =1Ω，与一阻值R=10Ω的电阻串联，当所加电压U=150V 时，电动机正常工作电压表示数100V ，求电动机消耗的功率及输出的机械功率。

（选做）10.如图所示是电饭煲的电路图，S 1是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点（103℃）时会自动断开；S 2是一个自动温控开关，当温度低于60℃时会自动闭合，温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热状态时的指示灯，它在保温状态下是不亮的，黄灯是保温状态下的指示灯。限流电阻R 1=R 2=500Ω，加热电阻丝R 3=50Ω，两灯的电阻不计。

（1）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程 （包括加热和保温的过程）。 （2）简要回答，如果不闭合开关S 1，电饭煲能将饭煮熟吗？ （3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。