高中物理 第二章 恒定电流 2.5 焦耳定律（1）学案新人教版选修3-1

1、5焦耳定律 第1课时班级 姓名 第 小组【目标1】建立导体中电流形成的情景，理解电流做功和能量转化的关系，会推道电功和电功率的计算公式 请简要说出导体中形成电流的条件，举例说明电流做功及能量转化关系，并推导出电流做功和功率的公式：【目标2】知道电流通过纯电阻（电热元件）时的电能转化，会推导焦耳定律，会结合欧姆定律求电阻上的电功和电功率。1电流通过电热元件（纯电阻）时，把 能转化为 能。由此，请推导电流通过电阻产生的热量Q的表达式和热功率的表达式：根据能量转化和守恒及欧姆定律，可推得电流通过电热元件（纯电阻）时热量和热功率的计算公式有：Q= = = = 。P= = = = 。2请从能量转化关系上

2、说出W=IUt与W=I2Rt，P=IU与P=I2R的区别：【目标3】根据串、并联电路中I、U、R的关系分析各电阻上消耗的电功率与电阻大小的关系。1根据公式P= 可知，串联电路中各个电阻消耗的电功率与它们的电阻成 比。2根据公式P= 可知，并联电路中各个电阻消耗的电功率与它们的电阻成 比。3根据公式P=IU= 和P=IU= 可知，串、并联电路上消耗的总功率与各个电阻上消耗的总功关系是： 。课堂练习（在下面的方框中完成教材P55-2、3、4、5题）2解：3解：5解：4解：课后练习1一根电阻丝，在通过2C的电量时，消耗的电能是8J若在相同的时间内通过4C的电量时，电阻丝上所加的电压U和消耗的电能W各

3、是 （ ）AU=4V，W=16J BU=8V，W=16J CU=4V，W=32J DU=8V，W=32J2有三根阻值相同的电阻丝，把它们串联或并联后接在同一恒定的电压上，要取得相同的热量，则串联与并联两种方法所需时间串与并之比为 （ ）A1:9B9:1 C1:3D3:13三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为（假设灯泡电阻不变）()A30WB20WC15WD10W4不考虑温度对电阻的影响，一个“220V100W”的灯泡，下列说法正确的是( )A接在110V的线路上的功率为50W B接在110V

4、的线路上的功率为25WC接在440V的线路上的功率为400W D接在55V的线路上的功率为25W5功率为l0W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通自织灯应被淘汰。假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近 （ ）A. 8l08 kW.h B.8l0l0kW.h C.8l0llkW.h D.8l013 kW.h6通常一次闪电过程历时约0.20.3s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅4080s，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0109V，

5、云地间距离约为l km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60s。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是 （ ）（ ）A闪电电流的瞬时值可达到1105A B整个闪电过程的平均功率约为l1014W C闪电前云地间的电场强度约为l106V/m D整个闪电过程向外释放的能量约为6106J7.经测定，在夏季雷雨天的一次闪电中，云层与地面间的电势差约为1010V,通过的电荷量为30C。试问：在这次闪电中释放出的电能是多少？如果能把这些能量都利用起来，给拥有600户人家的小区供电，平均每户每天用电1.5度，那么这些能量够该小区用多少天？ 8图甲是一种家用

6、电熨斗的电路原理图(额定电压为220V)R0是定值电阻，R是可变电阻(调温开关)，其电阻值均不受温度影响(1)该电熨斗温度最低时的耗电功率为121W，温度最高时的耗电功率为484W，求R0的阻值及R的阻值变化范围(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示，现在温度为20的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？1有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V,60 W”现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量(B)A日光灯最多 B电烙铁最多 C电风扇最多 D一样

7、多2一根电阻丝，在通过2C的电量时，消耗的电能是8J若在相同的时间内通过4C的电量时，电阻丝上所加的电压U和消耗的电能W各是 （ D ）AU=4V，W=16J BU=8V，W=16JCU=4V，W=32JDU=8V，W=32J3有三根阻值相同的电阻丝，把它们串联或并联后接在同一恒定的电压上，要取得相同的热量，则串联与并联两种方法所需时间串与并之比为 （ B ）A1:9B9:1 C 1:3D3:14三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为(C)A30WB20WC15WD10W（假设灯泡电阻不变）5

8、下表为某饮水机铭牌上的一部分内容. 根据表中的信息，可计算出在额定电压下工作5分钟消耗的电能约为 （ B ）A.0. 41kWh电器名称饮水机制冷功率500 W额定电压220 V额定容量4.0 LB.0.041kWhC.0.25kWhD.0.025kWh6不考虑温度对电阻的影响，一个“220V100W”的灯泡，下列说法正确的是(B)A接在110V的线路上的功率为50W B接在110V的线路上的功率为25WC接在440V的线路上的功率为400W D接在55V的线路上的功率为25W7功率为l0W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通自织灯应被淘

9、汰。假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近 （ B ）A. 8l08 kW.h B.8l0l0kW.h C.8l0llkW.h D.8l013 kW.hL1L2L10X1X2X108某实物投影机有10个相同的强光灯L1L10（24V/200W）和10个相同的指示灯X1X10（220V/2W），将其连接在220V交流电源上，电路见右图。若工作一段时间后L2灯丝烧断，则 （C ）AX1的功率减小，L1的功率增大BX1的功率增大，L1的功率增大CX2的功率增大，其它指示灯的功率减小DX2的功率减小，其它指示灯的功率增大9电吹风机中有电动机和电热丝两

10、部分，已知电动机线圈的电阻为R1，它和阻值为R2的电热丝串联设电吹风机工作时两端的电压为U，通过线圈的电流为I，消耗的电功率为P，则下列关系式正确的是 （ D ）APUI BPI2(R1R2)CUI(R1R2) DPI2(R1R2)10一台电动机，额定电压是100V，电阻是1。正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为A.500W B.25W C.2500W D.10000W11关于电功和电热.以下说法正确的是 （ CD ）A.外电路电流做的功一定等于电热 B.外电路中电流所做的功一定大于电热C.只有在外电路是纯电阻的情况下.电功才等于电热D.当外电路有电动机、电解槽的情况下电流

11、做的功将转化为热能、机械能、化学能，因此，电功大于电热12通常一次闪电过程历时约0.20.3s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅4080s，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0109V，云地间距离约为l km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60s。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是 （ A C ）（注意“闪电”与“闪击”的区别）A闪电电流的瞬时值可达到1105A B整个闪电过程的平均功率约为l1014W C闪电前云地间的电场强度约为l106V/mD整个闪电过程向外释放的能量约为6

12、106J【合作探究】计算与分析13、在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在10的高压下被加速，形成mA的平均电流求每秒钟轰击荧光屏的电子数目是多少？电子轰击荧光屏所消耗的功率是多少？显像管耗电多少度？ 6.2510个20W210kWh；14.经测定，在夏季雷雨天的一次闪电中，云层与地面间的电势差约为1010V,通过的电荷量为30C。试问：在这次闪电中释放出的电能是多少？如果能把这些能量都利用起来，给拥有600户人家的小区供电，平均每户每天用电1.5度，那么这些能量够该小区用多少天？解答：W=qU=301010=31011J。小区每天用电W0=6001.53.6106J=3.24109J能

13、供该小区用310113.24109=92天。15图甲是一种家用电熨斗的电路原理图(额定电压为220V)R0是定值电阻，R是可变电阻(调温开关)，其电阻值均不受温度影响(1)该电熨斗温度最低时的耗电功率为121W，温度最高时的耗电功率为484W，求R0的阻值及R的阻值变化范围(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示，现在温度为20的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？【解析】(1)温度最低挡P1温度最高挡P2由两式联立解得R0100Rmax300所以变阻器阻值范围是0到300(2)此时电熨斗表面温度

14、与环境温度之差t22020200由图象知电熨斗每秒钟散发的热量q440J要保持电熨斗的表面温度不变，则电熨斗的电功率P440WP，440W可得R10，故应将R调至10.16有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A.若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A.求电动机正常工作时的输出功率，如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率为多大?解析电动机卡住时，电压全部被加在电机的内电阻上，由此可求出电动机的内电阻r，即电动机正常工作时，由能量转化关系，有P出P总P内UII2R1.5W.正常工作时，突然卡住电动机，此时电压将全部加在内电阻上，电能将全部转化为热能，有.显然，这容易引起电动机内部线圈过热而损坏电机.17下表是一辆电动自行车的部分技术指标.其中额定车速是指自行车于满载的情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度.额定车速18km/h电源输出电压36V整车质量40kg充