【全程学习方略】版高中物理 3.3焦耳定律课件 鲁科版选修31.ppt

1 关于电功的说法中错误的是 a 导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功b 电流做功的过程 就是电能转化为其他形式的能的过程c 电流做功消耗的能量 由电源供给d 电功就是电能 解析 选d 根据电功的定义及特点 可以判断a b c均正确 电功是电能转化为其他形式的能的量度 功和能是不同的概念 d错 故选d 2 关于电功和焦耳热 下列说法错误的是 a 在纯电阻电路中 计算电功可用公式w i2rtb 在非纯电阻电路中 计算电功可用公式w i2rtc 在非纯电阻电路中 计算焦耳热可以用q i2rtd 在纯电阻电路中 计算焦耳热可以用q uit 解析 选b 计算电功时 公式w uit适用于任何电路 计算电热时 公式q i2rt适用于任何电路 在纯电阻电路中w q 在非纯电阻电路中w q 所以a c d正确 b错误 3 下列关于电功率p电 ui和电热功率p热 i2r的说法正确的是 a p电 ui普遍适用于一切电路求电功率b p热 i2r普遍适用于一切电路求电热功率c 只有在纯电阻电路中 才能用p热 i2r求电热功率d 非纯电阻电路中 电热功率p热 i2r 解析 选a b 公式p电 ui p热 i2r适用于任何电路 故a b正确 c d错误 4 关于功率的三个公式p ui p i2r p 的适用范围 以下说法正确的是 a 第一个公式普遍适用于求电功率 后两个公式普遍适用于求电热功率b 在纯电阻电路中 三个公式既可求电功率 又可适用于求电热功率c 在非纯电阻电路中 第一个公式可用于求电功率 第二个公式可用于求电热功率 第三个公式没有意义d 由u ir可知 三个公式没有任何区别 它们表达相同的意义 既是电功率 也是电热功率 解析 选b c 公式u ir适用于纯电阻电路 则在纯电阻电路中 三个公式既可求电功率 又可适用于求电热功率 在非纯电阻电路中 p ui用于求电功率 p i2r用于求电热功率 而公式u ir不再适用 故p 没有意义 故a d错误 b c正确 5 有规格为 220v1000w 的电炉 问它在正常工作时的电阻 如果电压只有200v 求它实际消耗的功率 解析 由于电炉是纯电阻电路 故p 则r 48 4 当电压为200v时 则实际消耗功率p w 826 4w 答案 48 4 826 4w 典例1 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 1 求它的输入功率 2 工作时由于导线发热损失的功率多大 3 它的输出功率多大 思路点拨 求解此题应把握以下三点 标准解答 电动机正常工作时是非纯电阻电路 则 1 输入功率p入 ui 2 0 0 8w 1 6w 2 由导线发热损失的功率p热 i2r 0 82 1w 0 64w 3 根据能量的转化与守恒 电动机的输出功率p出 p入 p热 1 6w 0 64w 0 96w 答案 1 1 6w 2 0 64w 3 0 96w 互动探究 在上题 1 中若接上电源后 扇叶被卡住 不能转动 求电动机的输入功率和发热功率 这种情况会发生什么后果 解析 扇叶被卡住不能转动 电动机相当于纯电阻 电能全部转化为内能 此时电动机的电流为 i a 2 0a 电动机消耗的电功率等于发热功率 p p热 ui 2 2 0w 4 0w 由于发热功率很大 很容易烧坏电动机线圈 答案 见解析 典例2 如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图 电动机内阻r 0 8 电路中另一电阻r 10 直流电压u 160v 电压表示数uv 110v 1 求通过电动机的电流 2 求输入电动机的电功率 3 若电动机以v 1m s匀速竖直向上提升重物 求该重物的质量 g取10m s2 思路点拨 解答本题应把握以下三点 自主解答 1 ur u uv 160v 110v 50v ir a 5a 由r与电动机串联可得通过电动机的电流im ir 5a 2 电动机输入功率p电 uvim 550w 3 电动机输出功率p p电 p热 uvim im2r 530w 由p fv可得 p mgv 则m 53kg 答案 1 5a 2 550w 3 53kg 变式训练 某直流电动机提升重物的装置如图所示 重物质量m 50kg 电源电压u 110v 当电动机以v 0 8m s的恒定速度向上提升重物时 电路中的电流i 5a 试问 g取10m s2 1 电动机的线圈电阻r为多少 2 若电动机功率不变 则当重物速度v 0 4m s时 重物加速度为多大 解析 1 由电功与电热的关系知 直流电动机p电 p机 p热 即ui mgv i2r 所以r 6 2 当v 0 4m s时 ui fv i2r所以f 1000n a 10m s2 答案 1 6 2 10m s2 典例3 一微型吸尘器直流电动机线圈内阻一定 用手握住转轴使其不能转动 在线圈两端加电压为0 3v时 电流为0 3a 松开转轴 在线圈两端加电压为2v时 电流为0 8a 电动机正常工作 求该电动机正常工作时 输入的电功率是多少 电动机的效率是多少 思路点拨 解答该题应把握以下三点 标准解答 电动机不转动时 其消耗的电功全部转化为内能 故可视为纯电阻电路 由欧姆定律得电动机线圈内阻 r 1 电动机转动时 消耗的电能转化为内能和机械能 其输入的电功率为p入 i1u1 0 8 2w 1 6w电动机的机械功率p机 p入 i12r 1 6w 0 82 1w 0 96w所以其效率 100 100 60 答案 见标准解答 1 2010 温州高二检测 一台正常工作的电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同 通以相同的电流 则在相同时间内 a 电炉放热与电动机放热相等b 电炉两端电压大于电动机两端电压c 电炉两端电压等于电动机两端电压d 电动机消耗的功率大于电炉的功率 解析 选a d 由q i2rt可知 电炉放热与电动机放热相等 故a正确 电炉是纯电阻电路 两端电压等于ir 电炉的功率为ui 而电动机是非纯电阻电路 两端电压大于ir 电动机消耗的功率大于ui 故b c错误 d正确 2 2010 金华高二检测 理发用的电吹风机中有电动机和电热丝 电动机带动风叶转动 电热丝给空气加热 吹出热风将头发吹干 设电动机线圈的电阻为r1 它与电热丝的电阻r2相串联 接到直流电源上 电吹风机两端电压为u 电流为i 消耗的电功率为p 则有 a ui pb p i2 r1 r2 c ui pd p i2 r1 r2 解析 选c d 电吹风机两端电压为u 电流为i 消耗的电功率为p 则p ui 故a错误 c正确 电吹风机是非纯电阻电路 则p i2 r1 r2 故b错误 d正确 3 2010 宁波高二检测 在如图所示的电路中 定值电阻的阻值为10 电动机m的线圈电阻值为2 a b两端加有44v的恒定电压 理想电压表的示数为24v 由此可知 a 通过电动机的电流为12ab 电动机消耗的功率为48wc 电动机线圈在1分钟内产生的热量为480jd 电动机输出的功率为8w 解析 选b c 通过电动机的电流与通过定值电阻的电流相同为i a 2a 故a错误 电动机消耗的功率为p u1i 24 2w 48w 故b正确 电动机线圈在1分钟内产生的热量q i2rt 22 2 60j 480j 故c正确 电动机的热功率p热 i2r 22 2w 8w 电动机的输出功率p出 p p热 48w 8w 40w 故d错误 4 2010 嘉兴高二检测 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 则电动机线圈上消耗的电热功率为 a pb c d 解析 选c 电热功率p热 i2r 因为p ui 则i 所以p热 故正确答案为c 5 2010 锦州高二检测 灯泡l1和l2串联在电路中 l1的电阻比l2大 在相等的时间里 下列说法正确的是 a l1灯做的功多b l2灯做的功多c 两灯一样多d 无法确定 解析 选a 两灯串联 通过两灯的电流相同 时间也相等 由w uit和u ir得w i2rt 可知电功与电阻成正比 而l1的电阻大于l2的电阻 所以l1做功多 本题应选a 1 5分 现在某电动机厂家因生产的电动机不合格 在进行生产线的调整 其研究小组在研究电动机的性能时 测得某电动机内阻为r 在两端加的电压为u 流过的电流为i 通电时间为t 则产生的电热 a 可用求电功和电热b 不能用i2rt求电热c 不能用uit求电热d 不能用uit求电功 解析 选c 电功的计算公式为w uit 电热的计算公式为q i2rt 在这两个公式的基础上 结合部分电路欧姆定律i 可以推导出很多公式 因为i 只适用于纯电阻电路 所以推导出的公式也只适用于纯电阻电路 电动机电路是非纯电阻电路 所以不能求电功或电热 只能用i2rt求电热 用uit求电功 综上所述c正确 2 5分 一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36w与36v 若把此灯泡接到输出电压为18v的电源两端 则灯泡消耗的电功率 a 等于36wb 小于36w 大于9wc 等于9wd 小于9w 解析 选b 当灯泡两端加36v的电压时 灯泡能够正常工作 消耗的电功率为36w 此时灯泡的电阻为36 当灯泡两端加上18v的电压时 灯泡不能正常工作 消耗的电功率必然小于36w 而此时灯丝的温度要比加36v时的低 则工作时的电阻必然小于36 则由公式p 可以得出此时消耗的电功率要大于9w 故b选项正确 3 5分 如图为甲 乙两灯泡的i u图象 根据图象 计算甲 乙两灯泡并联在电压为220v的电路中 实际发光的功率约为 a 15w 30wb 30w 40wc 40w 60wd 60w 100w 解析 选c 从图象的横坐标 u 为220v的刻度可找出对应的纵坐标 i 的值分别为i甲 0 18a i乙 0 28a 则p甲 u i甲 40w p乙 u i乙 62w 即c项正确 4 5分 如图所示为一未知电路 现测得两个端点a b之间的电阻为r 若在a b之间加上电压u 测得通过电路的电流为i 则该未知电路的电功率一定为 a i2rb c uid ui i2r 解析 选c 不管电路是否为纯电阻电路 电路的电功率一定为p ui 选项c正确 只有电路为纯电阻电路时 才有p ui i2r 故a b错误 而ui i2r为电路转化为其他形式能量的功率 故d错误 5 8分 某商场安装了一台倾角为30 的自动扶梯 该扶梯在电压为380v的电动机带动下以0 4m s的恒定速率向斜上方移动 电动机的最大输出功率为4 9kw 不载人时测得电动机中的电流为5a 若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同 则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为多少 设人的平均质量为60kg 重力加速度g 10m s2 解析 电梯空载时 电压为380v 电流为5a 由于电流很小 电动机线圈的内阻很小 电动机的输入功率与电动机的空载消耗功率可视为一致 当载人时 则电动机的最大输出功率为4 9kw 减去电动机空载时消耗功率则为载人功率 即p 4 9kw 5 380 w 3000w 设乘载的最多人数为n 则p fv nmgvsin 所以n 人 25人 答案 25 6 5分 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间的电阻为r 供电后 各家用电器同时使用 测得a b间的电压为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 i2rb p c p uid p 解析 选c 题中给出的已知量为r i u 可以看出d不正确 又因为居民楼内只有电炉 灯泡等为纯电阻 其余电器为非纯电阻 所以计算总功率只能用p iu 故c正确 a b错误 7 8分 夏天空调器正常工作时 制冷状态与送风状态交替运行 一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图 求 1 此空调器运行1小时用多少度电 2 其平均功率为多少 解析 1 1小时内消耗的电能为e p1t1 p2t2 0 5 2 kw h 1 5kw h 2 平均功率 答案 1 1 5度 2 1 5kw 8 9分 如图所示 2009年国庆群众游行队伍中的国徽彩车不仅气势磅礴而且还是一辆电动车 充一次电可以走100公里左右 假设这辆电动彩车总质量为6 75 103kg 当它匀速通过天安门前500m的检阅区域时用时250s 驱动电机的输入电流i 10a 电压为300v 电动彩车行驶时所受阻力为车重的0 02倍 g取10m s2 不计电动机内部摩擦 只考虑驱动电机的内阻发热损耗的能量 求 1 驱动电机的输入功率 2 电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率 3 驱动电机的内阻和机械效率 解析 1 驱动电机的输入功率p入 ui 300 10w 3000w 2 电动彩车通过天安门前的速度v 2m s电动彩车行驶时所受阻力为f 0 02mg 0 02 6 75 103 10n 1 35 103n电动彩车匀速行驶时f f 故电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率p机 fv 1 35 103 2w 2700w 3 设驱动电机的内阻为r 由能量守恒定律得 p入t p机t i2rt解得驱动电机的内阻r 3 驱动电机的机械效率 100 90 答案 1 3000w 2 2700w 3 3 90 1 一盏电灯直接接在电压恒定的电源上 其功率为100w 若将这盏灯先接上一段很长的导线后 再接在同一电源上 在导线上损失的电功率是9w 那么此时电灯实际消耗的电功率将 a 等于91wb 小于91wc 大于91wd 条件不足 无法确定 解析 选b 设电灯电阻为r 电源电压为u 则p1 100w 若接上一段很长的导线 导线电阻设为r 则p2 故此时外电路的总功率小于100w 电灯实际消耗的电功率小于91w b正确 2 2008年北京奥运会时 环保汽车为场馆提供服务 某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车 其质量m 3 103kg 当它在水平路面上以v 36km h的速度匀速行驶时 驱动电机的输入电流i 50a 电压u 300v 在此行驶状态下 1 求驱动电机的输入功率p电 2 若驱动电机能够将输入功率的90 转化为用于牵引汽车前进的机械功率p机 求汽车所受阻力与车重的比值 g取10m s2 3 设想改用太阳能电池给该车供电 其他条件不变 求所需太阳能电池板的最小面积 结合计算结果 简述你对该设想的思考 已知太阳辐射的总功率p0 4 1026w 太阳到地球的距离r 1 5 1011m 太阳光传播到达地面的过程中大约有30 的能量损耗 该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15 解析 1 驱动电机的输入功率p电 ui 1 5 104w 2 在匀速行驶时p机 0 9p电 fv fv 则f 得汽车所受阻力与车重之比 0 045 3 当阳光垂直电池板入射时 所需电池板面积最小 设最小面积为s 距太阳中心为r的球面面积s0 4 r2 若没有能量损耗 太阳能电池板接收到的太阳能功率为p 设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为p p 1 30 p 由于p电 15 p 所以电池板的最小面积分析可行性并提出合理的改进建议如下 由于所需太阳能电池板面积过大 101m2 远超过一般汽车的面积 因此只有大幅度提高电池板的效率 才可以投入实际应用 答案 1 1 5 104w 2 0 045 3 101m2分析见解析 3 一台国产xqb30 13型全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表 试根据表中提供的数据计算 1 这台洗衣机在额定电压下脱水时 通过洗衣机的电流是多少 2 如洗衣 脱水累计时间为40min 则洗衣机耗电多少度 解析 1 已知工作时功率为360w 额定电压为220v 则工作电流i a 1 64a 2 若工作时间为40min 则w pt 360 10 3 度 0 24度 答案 1 1 64a 2 0 24度 4 某个家庭有 220v40w 的电烙铁一把 220v100w 的白炽灯一只 220v25w 的白炽灯两只 220v300w 的电熨斗一只 若当地的电源电压为210v 每个用电器平均每天使用2h 每度电的价格是0 5元 则该家庭一个月 按30天计算 该交纳多少电费 解析 全部用电器的额定功率之和 p额 40 100 25 2 300 w 490w 额定电压下的总电阻 r 实际电压210v低于额定电压 认为电阻不变 则实际功率 p 490w 446w 0 446kw 实际消耗电能w p