【同步备课】2020年高中物理学案人教版选修3-1-2.5-焦耳定律

自主体验一、电功和电功率：1．电功：电流做功，就是导体中的______________对______________的静电力在做功，驱动自由电荷做定向移动，其结果是电荷的__________削减，而其他形式的能增加．电流做的功简称电功．计算公式：用W表示电功，计算公式为：________，表示电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电流I、通电时间t三者的乘积．国际单位制中的单位是：________，其他单位还有：千瓦时(kW·h)，也叫度．2．电功率：单位时间内电流所做的功叫做________．定义式为：P＝eq\f(W,t)计算公式：______，表示电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积．国际单位制中的单位是：________，其他单位还有：千瓦(kW)．二、焦耳定律：1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的__________成正比，跟导体的______________成正比，这一规律叫做焦耳定律．公式表示为：________.2．热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，定义式为：P＝eq\f(Q,t)计算公式为：_______.3．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________．4．非纯电阻电路：含有__________或__________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__________或________.学问探究要点一：电动机模型1．电动机的等效处理电动机是一种非纯电阻性用电器，它把电能转化为机械能和热能．在电路计算中，常把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻rD和无电阻的转动线圈D串联而成，如图2－5－2所示，电流通过rD时把电能转化为热能，而线圈D把电能转化为机械能．2．输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压打算，计算：P总＝UI.3.输出功率：电动机做有用功的功率．如图2－5－3所示，P出＝mg·v(设重物匀速上升)．4．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热、热功率P热＝I2r.5．功率关系P总＝P出＋P热．6．电动机的效率η＝eq\f(P出,P总)×100%.7．解决电动机问题留意分两种状况：(1)当电动机正常工作时，要分别搞清电动机的总功率、输出功率和热功率．(2)当电动机因故障或其他缘由不转动时，相当于一个纯电阻电路.要点二：纯电阻电路和非纯电阻电路的有何区分？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能的用电器欧姆定律遵从欧姆定律I＝eq\f(U,R)不遵从欧姆定律：U>IR或I<eq\f(U,R)能量转化电流做功全部转化为内能电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能元件举例电阻、电炉丝等电动机、电解槽等.1.总结反思2.电功和电热间的有何关系？总结反思项目电功电热电功与电热的比较电功实质是静电力移动电荷做的功，W＝qU＝UIt电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热，Q＝I2Rt电功与电热的联系与区分纯电阻电路中，U＝IR，UIt＝I2Rt＝U2t/R电功等于电热非纯电阻电路中电流通过导体时，不仅发热，而且还能做功、电解、形成磁场等等．在非纯电阻电路中电功大于电热，即W>Q，UIt>I2Rt电功率与电热功率的关系纯电阻电路中，P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)非纯电阻电路中UI>I2R，eq\f(U2,R)t既不能表示电功，也不能表示电热典例剖析题型一：电功的计算【例1】一根电阻丝，通过2C的电荷量所消耗的电能是8J．若在相同的时间内通过4C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是()A．4V,16JB．8V,16JC．4V,32JD．8V,32J题型二：功率问题的试验考查【例2】某同学利用图1所示的电路争辩灯泡L1(6V，1.5W)、L2(6V,10W)的发光状况(假设灯泡电阻恒定)，图2为实物图．图1图2图3(1)他分别将L1、L2接入图1中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6V时，发觉灯泡均能正常发光．在图2中用笔画线代替导线将电路连线补充完整．(2)接着他将L1和L2串联后接入图1中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6V时，发觉其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，消灭这种现象的缘由是__________________________________________________________________________．(3)现有如下器材：电源E(6V，内阻不计)，灯泡L1(6V，1.5W)、L2(6V,10W)、L3(6V,10W)，单刀双掷开关S，在图3中设计一个机动车转向灯的把握电路：当单刀双掷开关S与1相接时，信号灯L1亮，右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮；当单刀双掷开关S与2相接时，信号灯L1亮，左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮．拓展探究1：一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U的关系图象如图4(a)所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图(b)所示的电路，接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，它们之间的大小关系有()A．P1＝4PDB．PD＝P/4C．PD＝P2D．P1<4P2题型三：电功和电热的区分【例3】抽油烟机是现代厨卫不行缺少的用具，下表是“惠康牌”家用抽油烟机说明书中的主要技术参数表．用多用表测量得两只电动机的线圈电阻均为R＝90Ω.若保险丝的熔断电流是保险丝允许通过的电流的1.5倍，启动时电动机当作纯电阻处理，则(1)这种抽油烟机保险丝的熔断电流不得低于多少？(2)两电动机每分钟消耗的电能为多少？.2.(3)两电动机每分钟所做的有用功是多少？(4)这种油烟机的机械效率是多少？参数表：额定电压(两电机、照明灯)AC220V50Hz额定输入功率2×185W抽排风量(两电机同时工作)≥15m3风压(两电机同时工作)≥300Pa照明灯40W排烟管内径150mm拓展探究2：日常生活用的电吹风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，则以下选项正确的是()A．IU>PB．IU＝PC．P>I2(R1＋R2)D．P＝I2(R1＋R2)课堂达标1.家用电饭锅有两种工作状态，一是锅内水烧开前的加热状态，一是水烧开后的保温状态，其电路如图2－5－4所示．R1是一电阻，R2是加热用的电阻丝，则电饭锅()A．S闭合时为保温状态B．S断开时为加热状态C．S闭合时为加热状态D．S断开时为保温状态2．在电动机正常工作时，每秒钟电流做功和每秒钟内电枢上产生的热量的关系，下列说法中正确的是()A．电功等于电热B．电功等于电热的2倍C．电功等于电动机输出的机械能D．电热仅为电功的一部分3．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．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q＝I2RtD．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q＝IUt4．用一个额定电压为220V的电热水器煮沸一壶水需要ts，假如不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么()A．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要2tsB．当线路电压为110V时，煮沸一壶水需要4tsC．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要4tsD．当线路电压为55V时，煮沸一壶水需要16ts5.始终流电动机线圈内阻肯定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，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？电动机的机械功率是多少？

课后达标1．关于三个公式：(1)P＝UI；(2)P＝I2R；(3)P＝eq\f(U2,R)，下列叙述正确的是()A．公式(1)适用于任何电路的电热功率B．公式(2)适用于任何电路的电热功率C．公式(1)、(2)、(3)适用于任何电路电功率D．以上都不正确2．一只一般的家用照明白炽灯，额定功率为40W，正常发光时，通过它的电流与下列哪一个值较为接近()A．20AB．2AC．0.2AD．0.02A3．两只灯泡L1、L2分别标有“110V,60W”和“110V,110W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路().3.总结反思总结反思4．如图5所示电路，电动机M转动起来后，将滑动变阻器的滑动触头向左移动时，电动机中产生的电热Q随电压表测得的电压U和电流表测得的电流I而变化的状况是(电动机线圈的电阻可以认为是不变的)()A．Q跟电流I的平方成正比B．Q跟电压U的平方成正比C．Q跟电压U与电流I的乘积成正比D．Q跟电压U与电流I的比值成正比6．两个电阻，R1＝8Ω，R2＝2Ω，并联在电路中，欲使这两个电阻消耗的电功率相等，可行的方法是()A．用一个阻值为2Ω的电阻与R2串联B．用一个阻值为1Ω的电阻与R2串联C．用一个阻值为6Ω的电阻与R1串联D．用一个阻值为2Ω的电阻与R1串联7.一幢居民楼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、电脑等等．停电时，用欧姆表测得A、B间的电阻为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，如图6所示，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＝U2/RC．P＝IUD．P＝eq\f(W,t)二、计算论述题8．一台国产XQB30－13型自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表，试依据表中供应的数据计算：额定电压220V额定频率50Hz额定洗衣、脱水功率360W额定洗衣、脱水容量3kg整机质量33kg外形尺寸(长×宽×高)(542×550×920)mm3(1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流强度是多大？(2)若洗衣、脱水的累计时间为40min，则洗衣机耗电多少？9．某房间