人教版选修11 电流的热效应 第一课时 学案.docx

1.6 电流的热效应学习目标：1.知道电流热效应的决定因素，学习用实验方法研究导体通电时发热的规律.2.理解焦耳定律的内容，并能用焦耳定律解决一些实际问题重点：知道电流热效应的决定因素，理解焦耳定律的内容，并解决一些实际问题难点：学习用实验方法研究导体通电时发热的规律预习新课：知识点一、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、导体的电阻、通电时间成正比这个规律叫做焦耳定律2公式：如果用q表示热量，用i表示电流、r表示导体的电阻，t表示通电的时间，焦耳定律可以用qi2rt表示二、热功率1定义：在物理学中，把电热器在单位时间消耗的电能叫做热功率如果一个电暖器在时间t内产生的热量为q，那么，它的热功率为pi2r.2单位：在国际单位制中，热功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是w.三、白炽灯1白炽灯的工作原理是利用电流的热效应，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光2以美国发明家爱迪生和英国化学家斯旺为代表的一批发明家，发明和改进了电灯. 知识探究一、电阻和电流的热效应问题设计阅读教材，思考并回答下列问题：1教材在研究电阻与电流的热效应关系时采用了先猜想后实验的研究方法，在实验中研究影响热效应的几个因素时，应用了什么研究方法？2安装在电路中的保险丝是根据什么原理设计的，它的作用是什么？答案1.控制变量法.2.电流的热效应，保护电路要点提炼1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、导体的电阻、通电时间成正比即qi2rt.(2)应用：根据电流的热效应制成各种电热器，如电热水器、电熨斗、电热毯等2电功率：单位时间内电流所做的功叫做电功率公式：pw/tiu，单位：瓦(w)3热功率：电热器在单位时间内消耗的电能叫做热功率公式：pq/ti2r.(1)电动机：电能主要转化为机械能，少部分转化为内能，电功率大于(填 “大于”、“等于”或“小于”)热功率(2)电热器：电能全部转化为内能，电功率等于热功率各种电热器上都有铭牌，上面标明的额定功率就是它的热功率4额定功率是指用电器正常工作时的功率，这时加在用电器两端的电压叫额定电压，通过用电器的电流叫额定电流二、电功和电热的关系问题设计有的用电器消耗电能直接转化为内能，有的用电器消耗电能大部分转化为机械能，部分转化为内能怎样理解纯电阻和非纯电阻电路？答案所谓纯电阻电路，就是电路消耗的电能全部转化为内能的电路，则有：wq，即有iuti2rt，进而得出uir.所以欧姆定律适用于纯电阻电路计算该电路消耗电能的公式和计算在相同时间内产生热量的公式是相同的，可为：wuiti2rtt.同理可得，电功率和热功率关系为：puii2r.所谓非纯电阻电路，就是电路消耗的电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能，则有：wq.即有uiti2rt，进而得出：uir，所以欧姆定律不适用于非纯电阻电路所以计算该电路消耗电能的公式只能用wuit；计算在相同时间内产生热量的公式只能用wi2rt.而公式wuitt不再成立要点提炼1从能量转化的角度来看电功与电热的关系：(1)纯电阻电路把消耗的电能全部转化成了内能；(2)非纯电阻电路把消耗的电能一部分转化成了内能，另一部分转化为其他形式的能2公式适用的范围(1)在计算消耗的电能、电功及电功率时，ewuit，pui对所有的用电器都适用；(2)在计算产生的电热和热功率时，qi2rt，pi2r对所有的用电器都适用；(3)只有纯电阻电路qw，这些公式才通用；对非纯电阻电路wq，这些公式不能通用；欧姆定律只适用于纯电阻电路延伸思考你能说明电风扇在工作时的能量转化情况吗？答案电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能三、白炽灯和节约用电要点提炼1白炽灯(1)原理：利用电流的热效应，使通电的灯丝温度升高，达到白热，从而发光，这就是白炽灯的发光原理(2)能量转化：白炽灯工作时，电能先转化为内能，一部分内能再转化为光能2节约用电的途径(1)家电不要待机；(2)换用节能灯例题一、焦耳定律例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，电流为时，则在时间t内产生的热量为()a4q b2q c. d.解析由功率公式pi2r，则qi2rt，q()2(2r)tt，所以q，只有选项c正确答案c针对训练一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同的时间内()a电炉放热和电动机放热相等b电炉两端的电压大于电动机两端的电压c电炉两端的电压等于电动机两端的电压d电动机消耗的功率大于电炉的功率答案ad解析由于电炉与电动机的电阻相等，电流也相等，由qi2rt得，相同的时间内放热相等，选项a正确；由于电动机消耗的电能有一部分要对外做功，所以电动机消耗的功率大于电炉的功率，由p机u机i，p炉u炉i知，u机iu炉i，所以电动机两端的电压大于电炉两端的电压，因此选项b、c错误，选项d正确二、电功和电热例2下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()a电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多bwuit适用于任何电路，而wi2rtt只适用于纯电阻电路c在非纯电阻电路中，uii2rd焦耳热qi2rt适用于任何电路解析电功率公式p，功率越大，表示电流做功越快对于一段电路，有piu，i，焦耳热q()2rt，可见q与p、u、t都有关，所以p越大，q不一定越大，a错；wuit是电功的定义式，适用于任何电路而i只适用于纯电阻电路，则wi2rtt也只适用于纯电阻电路，b正确；在非纯电阻电路中，电流做的功焦耳热其他形式的能，所以wq，即uii2r，c正确；qi2rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，d正确答案bcd针对训练一台直流电动机的额定电压为u，额定功率为p，电动机内电枢导线的电阻为r，那么它正常工作时的电流是()a等于u/r b等于p/uc大于u/r d大于p/u答案b解析由于电动机电路不是纯电阻电路，uir，所以选项a、c不正确电动机的额定功率p是电动机的输出功率piu，所以i，故选项d不正确，选项b是正确的. 作业：1.通电导体发热的规律是由下列哪位物理学家总结的()a.欧姆 b.焦耳 c.安培 d.法拉第答案b2.下列用电器的工作原理是利用电流的热效应的是()a.电烙铁 b.电炉子 c.电磁炉 d.微波炉答案ab解析电烙铁、电炉子是电流通过电热丝而发热，是利用了电流的热效应，故a、b正确；电磁炉是利用交变电流产生交变的磁场，从而在锅体中产生涡流而发热；微波炉的工作原理是电流在微波管中产生了电磁波(微波)，微波使水分子高速振荡而加热食物，所以c、d项错误.3.电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热，这是因为()a.通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少b.电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热c.通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多d.铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少答案d解析电炉丝和铜导线是串联关系，故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于：前者的电阻大，后者的电阻很小，根据电流通过电阻发热的公式qi2rt，在电流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多.因此我们看到电炉通电后，电炉丝热得发红而与之相连的铜导线却不那么热.4.有三个用电器，其中一个为“220 v，60 w”的电风扇，一个为“220 v，60 w”的白炽灯，另一个是“220 v，60 w”的电热器，都在额定电压下工作相同的时间，比较这三个用电器产生的热量是()a.电风扇最多 b.白炽灯最多c.电热器最多 d.都一样答案c解析三个用电器的电功率相同，工作相同的时间消耗的电能相同.电风扇把电能大部分转化为机械能，只有一小部分转化为内能；白炽灯把电能全部转化为内能，又有很少部分的内能转化为光能；电热器把电能全部转化为内能并全部以热量的形式放出.所以a、b、d项错误，只有c项正确.5.两个电阻并联在同一电路中，下列说法正确的是()a.电阻大的发热多 b.电阻小的发热多c.一样多 d.无法比较答案b6.从白炽灯上标有“220 v，100 w”的数据中，我们可以确定(不考虑温度对电阻的影响)()a.该电灯的额定电压为220 v，额定功率为100 wb.给电灯加上220 v的直流电压，通过它的电流一定为 ac.该电灯的电阻为48.8 d.该电灯在电路中发光时，它实际消耗的电功率可能不是100 w答案abd解析用电器铭牌上的数字为额定值，故选项a正确；给电灯加上220 v的直流电压，通过它的电流为i a a，故选项b正确；电灯的电阻根据r得r为484 ，故选项c错误；而“220 v，100 w”为正常发光的值，当不正常发光时电功率可能小于100 w，故选项d正确.7.不考虑温度对电阻的影响，一个“220 v，100 w”的灯泡，下列说法正确的是()a.接在110 v的线路上的功率为50 wb.接在110 v的线路上的功率为25 wc.接在440 v的线路上的功率为400 wd.接在55 v的线路上的功率为6.25 w答案bd解析不考虑温度对电阻的影响，电灯的电阻为定值，即r 484 .由p，将110 v和55 v分别代入求得实际功率分别为25 w和6.25 w.而当灯两端电压为440 v时，已超过额定电压，灯将被烧坏.8.一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为r，设通过的电流相同，则(在相同时间内)下列说法正确的是()a.电炉和电动机的产生的电热相等b.电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率c.电炉两端电压小于电动机两端电压d.电炉和电动机两端电压相等答案abc解析由qi2rt知a正确；由piu知b正确；对于电炉uir，而电动机uir，所以c正确，d错误.9.浙江临海括苍山风电场总装机33台，其中1号风场10台，2号风场7台，3号风场16台，总容量1.98107w.在家电中待机能耗较大是电视机，现阶段我国平板电视保有量达到2.5亿台，平均每台待机功率为8 w.请估算括苍山风电场发电多久可供全国的平板电视待机一天()a.一天 b.一个月c.一百天 d.一年答案c解析2.5亿