鲁科版选修31 第3章 第3节　焦耳定律 学案.doc

第3节焦耳定律学 习 目 标知 识 脉 络(教师用书独具)1理解电功、电功率的概念、计算公式(重点)2掌握焦耳定律并会用公式qi2rt计算电热(重点)3能识别纯电阻电路与非纯电阻电路，掌握电功率和热功率的区别和联系(重点、难点)自 主 预 习探 新 知知识梳理一、电能电功和电功率电功电功率概念电场力对定向移动的自由电荷所做的功单位时间内电流所做的功公式wquuitpui单位焦耳，符号j瓦特，简称瓦，符号w物理意义描述电能转化为其他形式的能的多少描述电流做功的快慢二、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，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比2公式：qi2rt.3单位：焦耳，简称焦，符号j.三、身边的电热1电热水器、电饭锅等家用电器是利用了电流的热效应，其电阻丝都是由电阻率较大的材料制成的2电焊是在焊接的金属接触面上通过电流，利用接触电阻产生的热量得到适合焊接的高温，从而对接触面进行焊接的一种方法3插头和插座之间、电线连接处如果接触不良，都会产生大电阻，容易发热，甚至迸出火花4电视机和显示器的后盖有很多孔，计算机的cpu要安装散热片及风扇，都是为了散热基础自测1思考判断(1)千瓦时(kwh)是电功的常用单位.1 kwh3.6106 j()(2)电流做功的过程中，电能转化为其它形式的能()(3)电流通过用电器时，电流做的功越多，说明用电器的电功率越小()提示功率是单位时间内做功的多少(4)电功率越大，电流做功一定越快()(5)根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全相同的()提示电功和电热是不同概念，纯电阻电路中电功等于电热(6)wuit可以计算任何电路的电功()(7)qi2rt可以计算任何电路的热量()(8)任何电路都有wq，即uiti2rt.()提示只有纯电阻电路中wq.2电功率的表达式有三个，pui、pi2r、p，下列对这三个表达式的认识正确的是()apui适合于纯电阻电路电功率的计算，对于非纯电阻电路不适用bpi2r适合于一切电路的热功率的计算cp适合于一切电路电功率和热功率的计算d三个公式各自的适用条件与电路的连接方式有关b电路可分为纯电阻电路和非纯电阻电路，pui对两种电路都适用，a错误；pi2r适用于任何电路的热功率的计算，b正确；p只适用于纯电阻电路的电功率和热功率的计算，c错误；pui、pi2r、p的适用条件与电路的连接方式无关，d错误3通过电阻r的电流为i时，在t时间内产生的热量为q，若电阻为2r，电流为，则在时间t内产生的热量为() 【导学号：46242117】a4qb2qc. d.c根据qi2rt得，电阻变为原来的2倍，电流变为原来的，时间不变，则热量变为原来的，c正确有一直流电动机的线圈电阻为1 ，在12 v的电压下，其输出的机械功率为20 w，则这时通过电动机的电流为_解析直流电动机消耗的电能一部分转化为电热，另一部分转化为机械能设在12 v的电压下，电动机的工作电流为i，则p电uii2rp机代入数据得i212i200，解得i2 a或i10 ai10 a时，电热功率p热i2r100 w，远大于输出的机械功率(有用功率)，不符合实际，应舍去答案2 a合 作 探 究攻 重 难电功和电功率电热和热功率1.对电功的理解(1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做功(2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少(3)电功wuitqu对任何电路都适用2对电功率的理解(1)电功率pui对任何电路都适用(2)额定功率和实际功率额定功率：用电器正常工作所消耗的功率实际功率：用电器在实际电压下电流做功的功率3电热和热功率(1)电热的计算公式为qi2rt.(2)热功率的计算公式为p热i2r.(多选)有一内阻为4.4 的直流电动机和一盏标有“110 v60 w”的灯泡串联后接在电压为220 v的直流电源两端，灯泡正常发光，则()a直流电动机消耗的电功率为120 wb直流电动机的发热功率为60 wc直流电动机消耗的电功率为60 wd电路消耗的总功率为120 w思路点拨：流过电动机和灯泡的电流相等根据公式pui和pi2r计算电功率和热功率cd“灯泡正常发光”说明灯泡的实际电压为110 v，电流i a a，电动机两端的电压为110 v，电动机消耗的电功率为110 v a60 w，选项a错误，c正确；直流电动机的发热功率为24.4 w1.3 w，选项b错误；电路消耗的总功率为220 w120 w，选项d正确几个电学公式的适用范围(1)电功wuitqu普遍适用(2)i为电流的定义式，普遍适用(3)i只适用于纯电阻电路(4)电热qi2rt普遍适用针对训练1在现代生活中，充电宝是手机一族出行的必备品当充电宝电量不足时，需要给充电宝充电，此时充电宝相当于可充电的电池，充电过程可简化为如图331所示电路先给一充电宝充电，充电电压为5 v，充电电流为1 000 ma，充电宝的内阻为0.2 .试求：图331(1)充电宝的输入功率；(2)充电宝内阻消耗的热功率；(3)一分钟内充电宝储存的电能解析(1)充电宝的输入功率为p入ui51 000103 w5 w.(2)充电宝内阻消耗的热功率为p热i2r120.2 w0.2 w.(3)一分钟内充电宝储存的电能为qp入tp热t560 j0.260 j288 j.答案(1)5 w(2)0.2 w(3)288 j纯电阻电路和非纯电阻电路1.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器电流、电压、电阻三者的关系遵循欧姆定律i不遵循欧姆定律，由wuiti2rtw其他知uir或i能量转化形式电流做功全部转化为内能：wquiti2rtt电流做功转化为内能和其他形式的能量：电功wuit；电热qi2rt，wqw其他能量转化示意图元件举例电阻、电炉丝、白炽灯电动机、电解槽、电风扇2.对纯电阻电路和非纯电阻电路的三点说明(1)电能全部转化成电热为纯电阻电路，电能转化成电热和其他形式能为非纯电阻电路(2)非纯电阻电路只能用qi2rt计算电热，电功wuit大于q.(3)对于含有电动机的电路，电动机转动时是非纯电阻电路，电动机不转时是纯电阻电路有一个直流电动机，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)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？思路点拨：解析(1)电动机不转时，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能完全转化为热能，此时电动机可看成纯电阻，则r0.5 .当加电压为2 v、电流为1 a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热能之和转化的热功率为p热i2r0.5 w总功率p总ui2 w，则输出功率p出p总p热1.5 w.(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 w8 w.答案(1)1.5 w(2)8 w电动机电路的分析方法(1)明确电路性质：分清是纯电阻电路还是非纯电阻电路电动机转动时是非纯电阻电路，电动机不转动时是纯电阻电路(2)明确求解问题：分清要求的是电功还是电热(或热功率)，对照公式的适用条件，合理选择公式(3)分清三个功率：输入功率p入iu、电热功率p热i2r、输出功率p出p入p热，正确使用公式针对训练2(多选)电阻r和电动机一起串联在电路中，如图332所示已知电阻r跟电动机线圈的电阻相等，开关接通后，电动机正常工作设电阻r和电动机两端的电压分别为u1、u2，经过时间t，电流通过电阻r做的功为w1，产生的电热为q1；电流通过电动机做的功为w2，产生的电热为q2，则有() 【导学号：46242118】图332au1u2，q1q2bw1w2，q1q2cw1w2，q1q2 dw1w2，q1q2ad设电路中的电流为i，则r两端的电压u1ir；对于电动机，欧姆定律不再适用，但电动机线圈上的电压仍有u2ir，而电动机两端的电压u2一定大于u2，所以，应有u1u2.对于r，经过时间t，电流通过电阻r做的功为w1u1it，将电能全部转化为电热q1，则q1w1i2rt；对于电动机，经过时间t，电流通过电动机做的功为w2u2it，所以有w1w2，电流通过电动机线圈产生的电热q2i2rt，故有q1q2.所以选项a、d正确当 堂 达 标固 双 基1(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wuit、焦耳定律公式qi2rt都适合于任何电路，因此w不一定等于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wt适用于任何电路ab任何电路的热功以及焦耳热的求解都可用焦耳定律求解，a正确；b选项中的两个公式均适合于任何电路，但w不一定等于q，b正确；在非纯电阻电路中的电功一定大于焦耳热，c错误；wt只适用于纯电阻电路，d错误2(多选)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图333所示，下列说法正确的是() 【导学号：46242119】图333a甲灯的实际功率一定总是40 wb将乙灯接入110 v电路中，它的额定功率仍为60 wc两灯均正常发光时，甲灯灯丝电阻较大d两灯均正常发光时，甲灯消耗的电能较少bcd灯泡的铭牌上标记的是额定电压和额定功率，当工作电压不是220 v时，灯泡的实际功率不再是额定功率，但额定功率不会随电压变化而变化，a错误，b、d正确；由r可知c正确3国庆期间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100千米左右假设这辆电动彩车的总质量为6.75103 kg，它匀速通过天安门前500 m的检阅区域用时为250 s，驱动电机的输入电流i10 a，电压为300 v，电动彩车行驶时所受阻力为车重的.g取10 m/s2，其他摩擦不计，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的机械功率；(3)驱动电机的内阻和机械效率. 【导学号：4624212