第二章5焦耳定律

1、.5焦耳定律学习目的1.理解电功、电功率的概念，并能利用公式进展有关计算.2.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联络.3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别一、电功和电功率1电功1电功是指电路中静电力对定向挪动的电荷所做的功，电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程2电功的计算公式：WIUt.单位：焦耳，符号为J.常用的单位：千瓦时kW·h，也称“度，1 kW·h3.6×106 J.2电功率1定义：单位时间内电流所做的功2公式：PUI.3单位：瓦特，符号：W.4意义：表示电流做功的快慢二、焦耳定律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

2、成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比2表达式：QI2Rt.2热功率1定义：单位时间内的发热量称为热功率2表达式：PI2R.3物理意义：表示电流发热快慢的物理量即学即用1判断以下说法的正误1电功率越大，表示电流做功越多×2电功WUIt可以用来计算所有电路中电流所做的功3电热QI2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热4电功一定等于电热×5电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热2通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，假设电阻为2R，电流为，那么在时间t内产生的热量为_答案解析根据QI2Rt得，电阻变为原来的2倍，电流变为原来的，

3、时间不变，Q2·2R·tI2RtQ.一、电功和电热的理解导学探究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？答案1电吹风工作时，把电能转化为内能和机械能2电熨斗工作时，将电能转化为内能知识深化1纯电阻电路与非纯电阻电路1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内能2非纯电阻电路：含有电动机或电解槽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，还转化为机械能或化学能2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能量转化情况电功和电热的关系WQ即IUtI2RttWQE其他UItI2RtE其他电功率

4、和热功率的关系PP热，即IUI2RPP热P其他即IUI2RP其他欧姆定律是否成立UIRI成立UIRI不成立例1多项选择以下关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的选项是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，UI>I2RD焦耳热QI2Rt适用于任何电路答案BCD解析电功率公式P，表示电功率越大，电流做功越快对于一段电路，有PIU，I，焦耳热Q2Rt，可见Q与P、U、t、R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，B对在非纯电阻电路中，电流

5、做的功焦耳热其他形式的能，所以W>Q，故UI>I2R，C对QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D对例2规格为“220 V36 W的排气扇，线圈电阻为40 ，求：1接220 V的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；2假如接上1中电源后，扇叶卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率答案135 W1 W21 210 W1 210 W解析1排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为I A0.16 A.发热功率为P热I2R0.162×40 W1 W.转化为机械能的功率为P机PP热361 W35 W.2扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流

6、做功全部转化为热能，此时电动机中电流为I A5.5 A.电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：P电P热UI220×5.5 W1 210 W.1WUIt是电功的计算式，P电UI是电功率的计算式，适用于任何电路QI2Rt是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I通过电阻R时在t时间内产生的热量，P热I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路的热功率2只有在纯电阻电路中才有WQ，P电P热，而在非纯电阻电路中WQ，P电P热3在纯电阻电路中，由UItI2Rt得I，即欧姆定律成立；在非纯电阻电路中，由UItI2Rt知UIR，即欧姆定律不成立二、纯电阻电路中的功率分配及计算例3额定电压都是110 V、

7、额定功率PA100 W、PB40 W的灯泡两盏，假设接在电压为220 V的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是答案C解析判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有PUI，可知RARB.对于A电路，由于RARB，所以UBUA，且有UB110 V，B灯被烧毁，UA110 V，A灯不能正常发光对于B电路，由于RBRA，A灯又并联滑动变阻器，并联电阻小于RB，所以UBU并，B灯被烧毁，A灯不能正常发光对于C电路，B灯与滑动变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UAUB110 V，两灯可以正常发光对于D电路，假设滑动变阻器的有效电阻等于A、B的并联电

8、阻，那么UAUB110 V，两灯可以正常发光比较C、D两个电路，由于C电路中滑动变阻器功率为IAIB×110 V，而D电路中滑动变阻器功率为IAIB×110 V，所以C电路消耗电功率最小1串联、并联电阻的功率分配1串联电路：，由PI2R可得，电阻越大，功率越大2并联电路：，由P可得，电阻越大，功率越小2计算纯电阻电路的功率时，可以用PUI，也可以用PI2R或P.做题时要根据题目灵敏选用三、非纯电阻电路功率的分析与计算例4小型直流电动机其线圈内阻为r1 与规格为“4 V4 W的小灯泡并联，再与阻值为R5 的电阻串联，然后接至U12 V的电源上，如图1所示，小灯泡恰好正常发光，

9、电动机正常工作，求：图11通过电动机的电流；2电动机的输出功率P出；3电动机的效率答案10.6 A22.04 W385%解析1流经灯泡的电流IL A1 A流经电阻R的电流IR A1.6 A流经电动机的电流IIRIL0.6 A.2电动机消耗的总功率PULI4×0.6 W2.4 W电动机的热功率P热I2r0.62×1 W0.36 W电动机输出功率P出PP热2.4 W0.36 W2.04 W3电动机的效率：×100%×100%85%.1电动机的功率和效率1电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P入UI.2电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热I2r.3电动

10、机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率，P出IUI2r.4电动机的效率：×100%×100%.2串、并联电路的总功率1串联电路：P总U总IU1U2U3IP1P2P32并联电路：P总UI总UI1I2I3P1P2P3即无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和针对训练如图2所示，有一内电阻为4.4 的电解槽和一盏标有“110 V60 W的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，那么图2A电解槽消耗的电功率为120 WB电解槽的发热功率为60 WC电解槽消耗的电功率为60 WD电路消耗的总功率为60 W答案C解析灯泡能正

11、常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流II灯 A，那么电解槽消耗的电功率PP灯60 W，A错，C对；电解槽的发热功率P热I2R内1.3 W，B错；整个电路消耗的总功率P总220× W120 W，D错1对电功率的理解如图3所示，一幢居民楼里住着生活程度各不一样的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间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，那么计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是图3API2R BPCPIU DPI2R答案C解析家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功

12、率只能用PUI来计算，C正确2对焦耳定律的理解多项选择一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻一样，都通过一样的电流，在一样时间内A电炉放热与电动机放热相等B电炉两端电压小于电动机两端电压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答案ABD3纯电阻电路功率的分配及计算把6个一样的电灯接成如图4甲、乙所示两电路，通过调节供电电压与变阻器R1、R2的阻值，使两组电灯均能正常发光，并且两电路消耗的总电功率也一样，那么R1、R2大小满足图4AR29R1 BR26R1CR23R1 DR1R2答案A解析设每个灯泡正常发光时其电流为I，那么题图甲中总电流为3I，题图乙中总电流为I；要使两电

13、路消耗的总电功率也一样，需使PR1PR2，即3I2R1I2R2，故R29R1，所以选项A正确4非纯电阻电路的功率的分析与计算一台小型电动机在380 V电压下正常工作时，能将30 kg的货物在30 s内匀速提升30 m，通过它的电流是1 A除电动机线圈生热，其他能量损失不计，求在此过程中：g取10 N/kg1拉力对货物做功的功率；2电动机的输出功率；3电动机线圈所产生的热量答案1300 W2300 W32 400 J解析1货物匀速上升，故拉力等于重力，故有Fmg30×10 N300 N，上升的速度为v1 m/s，故拉力的功率为PFv300×1 W300 W.2电动机的输出功率

14、P出P300 W.3由能量守恒定律可知QIUtmgh1×380×30300×30 J2 400 J.一、选择题考点一电功和电热的理解1关于电功W和电热Q的说法正确的选项是A在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，且WQB在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，但W不一定等于QCWUIt、QI2Rt均只有在纯电阻电路中才成立DWUIt在任何电路中都成立，QI2Rt只在纯电阻电路中才成立答案B解析WUIt是电功的定义式，适用于任何电路，QI2Rt是焦耳热的定义式，也适用于任何电路，假如是纯电阻电路WQ，在非纯电阻电路中W>Q，B对，A、C、D错2室内有几种用电器：1

15、.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、250 W的电视机和2 kW的空调器假如进线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，以下情况下不能同时使用的是A电饭煲和电冰箱B取暖器和空调器C电饭煲和空调器D电冰箱、电视机和空调器答案C解析电路中允许的最大功率为PmUI2 860 W用电器的功率之和大于Pm时，用电器就不可以同时使用，应选C.3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1所示，此空调运行1小时用电图1A1.0度 B1.5度C2.0度 D2.5度答案B解析从题图可以看出，在1小时内，空调器以0.5 kW工作的

16、时间为20分钟，以2 kW工作的时间为40分钟，故空调器1小时内用电为：WP1t1P2t2kW·h1.5 kW·h1.5度，应选B.4通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，假设电阻为R，电流为2I，那么在时间内产生的热量为A4Q B2Q C. D.答案B考点二纯电阻电路中的功率分配及计算5.如图2所示为某两个电阻的UI图象，那么R1R2的值和把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1P2及并联后接入电路时消耗功率之比P1P2分别是图2A212112B211221C121221D122112答案A6多项选择有两个灯泡L1、L2，额定电压皆为6 V，额定功率分别为6

17、W、3 W，将它们接在电路中，以下说法正确的选项是A假设将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 WB假设将它们串联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 WC假设将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为9 WD假设将它们并联接在电路中，两灯泡的总功率最大为4.5 W答案BC解析当两灯泡串联时，电流相等，L1的额定电流为I11 A，电阻R16 ，L2的额定电流为I20.5 A，电阻R212 .要使两灯泡不致被烧坏，电路中的最大电流为0.5 A，最大功率为PmaxIR1IR24.5 W，故A错误，B正确；当两灯泡并联时，电压相等，当电压为6 V时，两灯皆可正常发光，此时电路最大功率为9 W

18、，故C正确，D错误7.A、B为“220 V100 W的两盏一样的灯泡，C、D为“220 V40 W的两盏一样的灯泡现将四盏灯泡接成如图3所示的电路，并将两端接入电路，各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD.那么实际功率的大小关系为图3APAPB，PCPDBPAPDPBPCCPDPAPBPCDPBPCPDPA答案C解析根据R得，RARBRCRD.由电路图知，UBUC，根据P知PBPC；因为IAID，根据PI2R知，PDPA.A、D电流大于B、C电流，由PI2R知，PAPB，PDPC，所以PDPAPBPC.考点三非纯电阻电路的特点及有关计算8.电阻R和电动机串联接到电路中，如图4所示，电阻R跟电

19、动机线圈的电阻值相等，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和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，那么有图4AU1U2，Q1Q2BU1U2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2DW1W2，Q1Q2答案A解析电动机是非纯电阻，其两端电压U2IRU1，B错；电流做的功W1IU1t，W2IU2t，因此，W1W2，C错；产生的热量由QI2Rt可判断Q1Q2，A对，D错9有一台电风扇，额定电压为220 V，额定电功率为50 W，线圈电阻为0.4 .当电风扇在额定电压下正常工作时，关于它的线圈电阻每分钟产生的热量是多少，有四

20、位同学计算如下，其中正确的选项是AQI2Rt2×0.4×60 J1.24 JBQPt50×60 J3 000 JCQIUt×220×60 J3 000 JDQt×60 J7.26×106 J答案A解析电风扇正常工作时产生的热量是由于内阻发热产生的，所以每分钟产生的热量为QI2Rt1.24 J，A正确10多项选择日常生活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，得到的热风可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，通过的电流为I，消耗的电功率为P，那么以下选项正确的选项是AIUP BIUPCPI2R1R2 DPI2R1R2答案BC解析根据电功率的定义式PUI，可知选项B正确消耗的电功率分为三部分：线圈消耗的热功率、电热丝消耗的热功率、电动机工作时的机械功率，故C正确二、非选择题11电功率的分析与计算有一个