高二物理人教选修31课件第2章第5节焦耳定律

1、第二章恒定电流,第5节焦耳定律,1理解电功及电功率，理解电能和其他形式的能量转化的关系 2知道焦耳定律的物理意义，掌握焦耳定律在生活中的应用 3从能量的转化和守恒理解电功和电热的区别，知道纯电阻电路和非纯电阻电路,要点一电功和电功率 1电功 (1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积 (2)公式：WIUt.,(3)国际单位：焦，符号：J. (4)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功 (5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能即电功是电能转化为其他形式的能的量度,W

2、UIt适用于任何电路,(5)额定功率和实际功率 用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额U额I额 用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率,3串、并联电路中的功率关系,“负载”、“负荷”与“电阻”的区别 “负载”或“负荷”是对用电器功率特征的一种习惯称谓通常说“负载”或“负荷”大，是指用电器的功率大，并不是用电器的“电阻”大在一般情况下，“负载”大的用电器电阻反而小，如“220 V60 W”与“220 V100 W”的两个灯泡，后者功率较大，电阻

3、却较小,要点二焦耳定律 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成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比 (2)公式：QI2Rt. (3)单位：焦耳，符号是J.,(4)焦耳定律的微观解释：在电场力的作用下，金属中做定向移动的自由电子频繁地与金属正离子发生碰撞，不断地把定向移动的动能传递给正离子，使离子热运动加剧，从而把电能转化为内能，温度升高 (5)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能,电热是电能转化为内能的量度只要电路中有电阻元件，电流通过电路时必产生电热，焦耳定律是一切电路中计算电热的普适公式,3纯电阻电路与非纯电阻电路 (1)两种电路的比较,(2)电功与电

4、热,不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都用WUIt，功率都用PUI，热量都用QI2Rt，热功率都用PI2R，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路,关于电功和电热，下面说法正确的是() A任何电路中的电功WUIt，电热QI2Rt，且WQ B任何电路中的电功WUIt，电热QI2Rt，且W有时不等于Q,C电功WUIt在任何电路中都适用，QI2Rt只在纯电阻电路中适用 D电功WUIt，电热QI2Rt，只适用于纯电阻电路 【分析】WUIt和QI2Rt两公式的适用条件是判断问题的依据 【解析】WUIt适用于求一切电路中的电功，QI2Rt适用于求一切电路中的电热在纯电阻电路中，WQ，在非纯电阻电

5、路中，WQ.B选项正确 【答案】B,【方法总结】 处理电路中的能量转化问题时，一要明确电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路，二要清楚题目求解的是电功还是电热，再选用相应的公式求解,某种材料的圆柱形金属导体两端加上电压U后，通过电流为I，导体中的自由电子的移动速率为v，则() Av与电流大小无关 Bv与电压成正比 C导体上电功率与U成正比 D电流在导体上做功大于焦耳热,变式训练 1-1,答案：B,某投影机有10个相同的强光灯L1L10(“24 V 200 W”)和10个相同的指示灯X1X10(“220 V2 W”)，将其连接在220 V交流电源上，电路如图，若工作一段时间后，L2灯丝烧断，则(),A

6、X1的功率减小，L1的功率增大 BX1的功率增大，L1的功率增大 CX2功率增大，其他指示灯的功率减小 DX2功率减小，其他指示灯的功率增大,【答案】C,(2015成都模拟)如图为学校自备发电机在停电时为教学楼教室输电的示意图，发电机输出电压恒为220 V，发电机到教学楼的输电线电阻用图中r等效替代若使用中，在原来工作着的日光灯的基础上再增加教室开灯的盏数，则(),变式训练 2-1,A整个电路的电阻将增大，干路电流将减小 B因为发电机输出电压恒定，所以原来工作着的日光灯的亮度将不变 C发电机的输出功率将减小 D输电过程中的损失功率(即输电线路消耗的功率)将增大,解析：用电器属于并联连接方式，增

7、加并联用电器的个数，总阻值减小，干路电流变大，A选项错误；输电线电阻分压UrIr，根据闭合电路欧姆定律得，UULUr，输出电压U恒定，干路电流变大，Ur变大，则日光灯两端电压UL变小，亮度变小，B选项错误；用电器增大，发电机的输出功率增大，C选项错误；输电过程中的损失功率PrI2r增大，D选项正确 答案：D,(2014杨浦区一模)如图所示是一提升重物用的直流电动机的电路图已知电动机的内阻 R机0.5 ，电源电压U4 V，电压表的示数U3 V，电流表的示数I0.1A，g取10 m/s2.求：,(1)电动机的输入功率P入； (2)如果重物质量m0.1 kg，在t3 s内匀速上升65 cm.那么，这

8、个直流电动机的效率是多少？ 【答案】(1)0.3 W(2)72%,【方法总结】 含电动机电路的分析与计算： 并不是所有含有电动机的电路都是非纯电阻电路，要注意区分电动机正常工作和被卡住两种情况 (1)当电动机正常工作时，要注意分清电功和电热的关系，电动机消耗的电能也就是电流做的功WUIt，电动机产生的内能必须用QI2Rt来求，另外，还要注意能量守恒定律的应用即WQE(E为其他形式的能)或P入P机P热，其中，P入UI，P热I2R，P机为机械功率 (2)当电动机被卡住时，电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能，WQ，即UItI2Rt.,(2015北京六十七中期中)某品牌洗衣机的铭牌上所列的主要

9、技术参数如下表所示. 根据表中提供的数据，计算出此洗衣机在额定电压下脱水时，通过洗衣机的电流约为() A0.49 AB0.73 A C2.1 AD2.8 A,变式训练 3-1,答案：B,1下列关于电功的说法中，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：根据电场力做功的定义及特点，可以判断A、B、C均正确电功是电能转化为其他形式能量的量度，功和能量是不同的概念，D错 答案：D,2(2014扬州模拟)在下列四组用电器中，属于纯电阻用电器的一组是() A电风扇和电动机B白炽灯和电烙铁 C洗衣机和电冰箱D电解槽和电吹风 解析：用电器没有其他形式的能的输出，只有电热的产生的属于纯电阻用电器，电风扇、电动机、洗衣机、电吹风、电冰箱、电解槽等都属于非纯电阻用电器，白炽灯和电烙铁只有电热的产生，属于纯电阻用电器，B选项正确 答案：B