2018-2019高中物理 第二章 恒定电流 2.5 焦耳定律课件 新人教版选修3-1.pptVIP

5焦耳定律,一、电功和电功率,自由电荷,电流,IUt,IU,焦耳,J,瓦特,瓦,W,电能,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_成正比，跟_及_成正比。2.表达式：Q=_。3.热功率：(1)定义：单位时间内的_。,电流的二次方,导体的电阻,通电时间,I2Rt,发热量,(2)公式：P热=_，单位：_。(3)物理意义：表示电流_的物理量。,I2R,瓦特(W),发热快慢,【思考辨析】(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。(),提示：(1)。根据电功率公式P=可知，在相等时间内电流做功越多，电功率才越大。(2)。电功率的大小表示做功快慢，不表示做功多少。(3)。电流做功实质上是静电力做功。,(4)。只有在纯电阻电路中热功率等于电功率，非纯电阻电路中热功率小于电功率。(5)。在任何电路中都可以用焦耳定律Q=I2Rt求电热。,【生活链接】如图所示，通电后，电风扇消耗电能，那么你知道电能都转化成了什么能量吗？提示：电能转化成内能和机械能。,知识点一电功和电热的比较探究导入：如图所示的电吹风和电熨斗都是通过电流做功进行工作的电器。,(1)电吹风工作时，将电能转化为什么能？(2)电熨斗工作时，将电能转化为什么能？提示：(1)电吹风工作时，将电能转化为机械能和内能。(2)电熨斗工作时，将电能转化为内能。,【归纳总结】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。,2.电功与电热：,3.电功率与热功率：,【典题通关】【典例】有一个直流电动机，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。(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？,【正确解答】(1)电动机不转时，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能全部转化为内能，此时电动机可看作纯电阻电路，则R=0.5当电压为2V、电流为1A时，电动机正常工作，有机械能输出，此时电动机为非纯电阻电路，消耗的电能等于转化的机械能和内能之和。,转化的热功率为P热=I2R=0.5W总功率P总=UI=2W，则输出功率P出=P总-P热=1.5W。(2)若在电动机正常工作时被卡住，电动机无机械能输出，看作纯电阻电路，此时的电热功率为P热=W=8W。答案：(1)1.5W(2)8W,【规律方法】电功、电热的计算方法(1)判断电路中的用电器是纯电阻用电器还是非纯电阻用电器。(2)分析各用电器之间的连接方式，对纯电阻电路，计算时可以利用串联电路的分压特点或并联电路的分流特点。,(3)由所求问题选取合适的公式，在非纯电阻电路中计算电功只能用W=UIt，计算电热只能用Q=I2Rt。欧姆定律的变形式在纯电阻电路中才能通用。(4)对于含电动机的电路，电动机转动时是非纯电阻用电器，电动机不转动时是纯电阻用电器。,【过关训练】微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为1，当加在它两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，且能正常工作，求：(1)它的额定输入功率多大？(2)工作时由导线发热损失的功率多大？(3)它的最大输出功率多大？,【解析】(1)电动机的额定输入功率为P额=UI=2.00.8W=1.6W。(2)电动机的发热功率为P热=I2R=(0.8)21W=0.64W。(3)根据能量的转化与守恒，电动机的最大输出功率为P出=P额-P热=(1.6-0.64)W=0.96W。答案：(1)1.6W(2)0.64W(3)0.96W,【补偿训练】1.把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串t并为()A.11B.21C.41D.14,【解析】选C。设每根电热丝电阻为R，则R串=2R，R并=。由Q=W=t得t串t并=41。,2.图中虚线框内是一未知电路，测得它的两端点a、b之间电阻是R，在a、b之间加上电压U，测得流过电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是()A.I2RB.C.UID.UI-I2R,【解析】选C。选项A、B的表达式只适用于纯电阻电路，D项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率，虚线框中不知道是哪种元件，功率P=UI总是适用的，C选项正确。,知识点二串、并联电路中电功率的分析与计算探究导入：1.将额定电压均为1.5V，额定功率分别为0.3W和0.5W的小灯泡A、B串联起来接在电压为U的电源上，两灯均发光，则两灯泡哪一个较亮？,提示：由P=得R=，故A、B两灯的电阻分别为7.5和4.5，将它们串联起来接入电路后通过两灯的电流相等，由P=I2R可知，A灯较亮。,2.标有“220V40W”的白炽灯泡和“220V40W”的电动机，把它们并联后接到220V的照明电路中，二者都能正常工作，它们在相同的时间内产生的电热相同吗？,提示：不相同。电动机和灯泡消耗的电能相同，电动机有一部分电能转化为电热，另一部分转化为机械能；灯泡消耗的电能几乎全部转化为电热。,【归纳总结】串、并联电路中电功率的比较,【典题通关】【典例】(多选)如图所示，电阻R1=20，电动机线圈的电阻R2=10。当电键打开时，电流表的示数是0.5A，当电键合上后，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应是()A.I=1.5AB.I1.5AC.P=15WD.PR2，所以I2=1A。电流表的示数I=I1+I21.5A，故A错误、B正确。电路总功率为P=U(I1+I2)15W，故C错误、D正确。,【规律方法】含电动机电路的功率计算方法含电动机电路是非纯电阻电路，相关各功率的计算总结如下：(1)输入功率：也叫电动机的总功率，由电动机电路的电流和电压决定，计算公式：P总=UI。(2)发热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要产生内能，发热功率：P热=I2r。,(3)输出功率：电动机做有用功的功率。如图所示，对于匀速上升的物体，发动机的输出功率：P出=mgv。,(4)功率关系：P总=P出+P热。(5)电动机的效率：=100%。,【过关训练】1.在高速公路隧道内两侧的电灯泡不易更换，为了延长电灯泡的使用寿命，一个接口处通常安装两个完全相同的灯泡，下列说法正确的是(),A.两个灯泡串联B.两个灯泡并联C.每个灯泡实际消耗的功率是其额定功率的四分之一D.每个灯泡实际消耗的功率小于其额定功率的四分之一,【解析】选A。两个灯泡串联，每个灯泡承受的电压为U=V=110V，低于额定电压，灯泡不易损坏，故A正确；两个灯泡并联，每个灯泡承受的电压为U=220V，仍等于灯泡的额定电压，灯泡正常工作，不能延长电灯泡的使用寿命，故B错误；由P=，两个灯泡串联时，U变为原来的，由于灯丝较正常发光时,温度偏低，故灯丝电阻较正常发光时小，所以每个灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一，故C、D错误。,2.(多选)用如图所示的实验电路研究微型电动机的性能。当调节滑动变阻器的电阻R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为I1=0.5A和U1=2.0V；重新调节滑动变阻器的电阻R使电动机正常转动时，电流表和电压表的示数分别为I2=2.0A和U2=24V。则(),A.微型电动机内线圈电阻为R线=4.0B.微型电动机内线圈电阻为R线=12C.电动机正常转动时输出的机械功率为P机=48WD.电动机正常转动时输出的机械功率为P机=32W,【解析】选A、D。当电动机停止转动时，相当于一个纯电阻元件，根据欧姆定律可知电动机内线圈的电阻R线=4.0，所以A正确、B错误；当电动机正常转动时，电动机消耗的电功率P=U2I2=48W，电动机内线圈消耗的热功率P线=R线=16W，故电动机输出的机械功率P机=P-P线=32W，故C错误、D正确。,【补偿训练】电阻R1、R2的I-U图象如图所示，则下列说法正确的是(),A.R1R2=31B.将R1与R2串联后接于电源上，则电压比U1U2=13C.将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1I2=13D.将R1与R2并联后接于电源上，则功率比P1P2=13,【解析】选B。由I-U图象可知R1R2=13，选项A错误；将R1与R2串联后接于电源上，则通过两电阻的电流相等，由欧姆定律U=IR可得U1U2=R1R2=13，选项B正确；将R1与R2并联后接于电源上，则两电阻两端的电压相等，由欧姆定律I=可得I1I2=R2R1=31，由P=可得P1P2=R2R1=31，故选项C、D错误。,【拓展例题】考查内容：电功率综合应用问题【典例】一辆电动自行车的铭牌上给出了如表的技术参数：,质量为M=70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力F阻恒为车和人总重的k=0.02倍。g取10m/s2，求：(1)此车电机的内阻。(2)在电机正常工作时，人骑车行驶的最大速度