高二物理3-1焦耳定律教案(3)
二、學(xué)習(xí)過(guò)程
1.電功和電功率
(1)電功是電流通過(guò)一段電路時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能(電場(chǎng)能、機(jī)械能、化學(xué)能或內(nèi)能等)的量度。
(2)W= qU=UIt是電功的普適式，P= UI是電功率的普適式，適用于任何電路。
2.焦耳定律和熱功率
(1)電熱則是電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度.
(2)Q=I2Rt是電熱的計(jì)算式，可以計(jì)算任何電路中電流I 通過(guò)電阻R時(shí)在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量(電熱);P=I2R是熱功率的計(jì)算式，
3.電功和電熱
(1)在純電阻電路中：電流通過(guò)用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、電飯鍋，電烙鐵、白熾燈泡等。?這時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電功等于電熱，即W=UIt=I2Rt= .同理P=UI=I2R= .
(2)在非純電阻電路中：電流通過(guò)用電器是以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能以外的形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是難以避免的內(nèi)能損失。例如電動(dòng)機(jī)、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等.?這時(shí)電路消耗的電能，即W=UIt分為兩部分，一大部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能(例如電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能);另一小部分不可避免地轉(zhuǎn)化為電熱Q=I2R t(電樞的電阻生熱).這里W=UIt不再等于Q=I2Rt，應(yīng)該是W=E其他+Q.?
(3)電功和電熱是兩個(gè)不同的物理量，只有在純電阻電路中，電功才等于電熱，W=Q=UIt=I 2R t= ;在非純電阻電路中，電功大于電熱，W>Q，這時(shí)電功只能用W=UIt計(jì)算，電熱只能用Q=I2Rt計(jì)算，兩式不能通用。
例1 一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20 Ω，接上220 V電壓后，消耗功率66 W，問(wèn)：?
(1)電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少??
(2)電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少?轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少?電動(dòng)機(jī)的效率是多少??
(3)如果接上電源后，電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少??
三、反思總結(jié)
四、當(dāng)堂檢測(cè)
1. 用電器兩端電壓220V，這意味著( )
A.1A電流通過(guò)用電器時(shí)，消耗的電能為220J
B.1C正電荷通過(guò)用電器時(shí)，產(chǎn)生220J的熱量
C.1A電流通過(guò)用電器時(shí)，電流的發(fā)熱功率為220W
D.1C正電荷從電勢(shì)高端移到電勢(shì)低端時(shí)，電場(chǎng)力做功220J
2. 一燈泡標(biāo)有“220V，100W”字樣將其接到110V的電源上(不考慮燈泡電阻的變化)，則有( )
A.燈泡的實(shí)際功率為50W
B.燈泡的實(shí)際功率為25W
C.通過(guò)燈泡的電流為額定電流的
D.通過(guò)燈泡的電流為額定電流的
3.下圖電路中，電燈L1、L2都標(biāo)有“220V，100W”;電燈L3、L4都標(biāo)有“220V，40W”.將A、B兩端接入電源，最暗的燈是 ( )
A.L1 B.L2 C.L3 D.L4
4.把兩個(gè)相同的電燈分別接在圖中甲、乙兩個(gè)電路里，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使兩燈都正
常發(fā)光，兩電路中消耗的總功率分別為 和 ，可以斷定( )
A. 〉 B. 〈 C. = D.無(wú)法確定
5. 輸電線(xiàn)總電阻為r，輸送的電功率是P，送電電壓為U，則用戶(hù)得到的功率為( )
A.P B. C. D.
6.一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)所加電壓為U，電流為 I，線(xiàn)圈內(nèi)阻為 R，當(dāng)它工作時(shí)，下述說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ( )
A.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為U2/R
B.電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為I2R
C.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為IU-I2R
D.電動(dòng)機(jī)的功率可寫(xiě)作IU=I2R=U2/R
7.有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1A。求：
(1)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率 ;
(2)如在正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率多大?(提示：電動(dòng)機(jī)在電路中轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為純電阻用電器)
8.某一電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電壓U1=10V時(shí)帶不動(dòng)負(fù)載，因此不轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)電流為I1=2A。當(dāng)電壓為U2=36V時(shí)能帶動(dòng)負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)電流為I2=1A。求這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多大?
9.微型吸塵器的直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻一定，當(dāng)加上0.3 V的電壓時(shí)，通過(guò)的電流為0.3 A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，當(dāng)加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為2.0 V時(shí)，電流為0.8 A，這時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作，則吸塵器的效率為多少??
課后練習(xí)與提高
1.關(guān)于電功，下列說(shuō)法中正確的有( )
A.電功的實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)力所做的功
B.電功是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C.電場(chǎng)力做功使電能轉(zhuǎn)化成其他形式能量的量度
D.電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)時(shí)的電功率和熱功率相等
2. 一盞電燈直接接在恒定的電源上，其功率為100W，若將這盞燈先接上一段很長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)后，再接在同一電源上，在導(dǎo)線(xiàn)上損失的電功率是9W，那么此時(shí)電燈實(shí)際消耗的電功率將( )
A.大于91W B.小于91W C.等于91W D.條件不足，無(wú)法確定
3. A、B、C三個(gè)燈泡如圖所示的方式連接時(shí)，各自消耗的實(shí)際功率相同，則PA:PB:PC為( )
A.1:1:1 B.1:2:2 C.2:1:1 D.1:4:4
4.圖中R1=4Ω，R2=9Ω，R3=18Ω。通電后 ( )
A.經(jīng)R1¬和R3的電流之比I1：I3=3：1
B.R1兩端的電壓和R3兩端的電壓之比U1：U3=4：9
C.三個(gè)電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2：1：2
D.三個(gè)電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2： 2：1
5. 兩個(gè)電阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并聯(lián)在電路中.欲使這兩個(gè)電阻消耗的電功率相等,可行的辦法是( )
A.用一個(gè)阻值為2Ω的電阻與R2串聯(lián)
B.用一個(gè)阻值為6Ω的電阻與R2串聯(lián)
C.用一個(gè)阻值為6Ω的電阻與R1串聯(lián)
D.用一個(gè)阻值為2Ω的電阻與R1串聯(lián)
6.理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，電熱絲給空氣加熱，得到熱風(fēng)將頭發(fā)吹干。設(shè)電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻為R1 ，它與電熱絲電阻值R2 串聯(lián)后接到直流電源上，吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U，電流為I消耗的功率為P，則有 ( )
A. B. C. D.
7.一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻r =1Ω，與一阻值R=10Ω的電阻串聯(lián)，當(dāng)所加電壓U=150V，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電壓表示數(shù)100V，求電動(dòng)機(jī)消耗的功率及輸出的機(jī)械功率。
8.如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個(gè)限溫開(kāi)關(guān)，手動(dòng)閉合，當(dāng)此開(kāi)關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103℃)時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi);S2是一個(gè)自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度低于60℃時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，溫度高于80℃時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，紅燈是加熱狀態(tài)時(shí)的指示燈，它在保溫狀態(tài)下是不亮的，黃燈是保溫狀態(tài)下的指示燈。限流電阻R1=R2=500Ω，加熱電阻絲R3=50Ω，兩燈的電阻不計(jì)。
(1)根據(jù)電路分析，敘述電飯煲煮飯的全過(guò)程 (包括加熱和保溫的過(guò)程)。
(2)簡(jiǎn)要回答，如果不閉合開(kāi)關(guān)S1，電飯煲能將飯煮熟嗎?
(3)計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲的消耗功率之比。
9.一臺(tái)國(guó)產(chǎn)XQB30—13型全自動(dòng)洗衣機(jī)說(shuō)明書(shū)中所列的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表，試根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)計(jì)算：?
額定電壓 220 V
額定頻率 50 Hz
額定洗衣、脫水功率 360 W
額定洗衣、脫水容量 3 kg
整機(jī)質(zhì)量 33 kg
外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高) (542×550×920)mm3
(1)這臺(tái)洗衣機(jī)在額定電壓下洗衣或脫水時(shí)，通過(guò)洗衣機(jī)的電流是多大??
(2)如洗衣、脫水的累計(jì)時(shí)間為40 min，則洗衣機(jī)耗電多少??
2.5 焦耳定律 學(xué)案導(dǎo)學(xué)參考答案
例題解答 (1)因?yàn)镻入=IU?
所以I= A=0.3 A?
(2)電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率?
P內(nèi)=I2R=0.32×20 W=1.8 W?
電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率?
P機(jī)=P入-P內(nèi)=66 W-1.8 W=64.2 W?
電風(fēng)扇正常工作時(shí)的效率?
η= ×100%=97.3%?
(3)電風(fēng)扇風(fēng)葉被卡住后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)可視為純電阻，通過(guò)電風(fēng)扇的電流?
I= A=11 A?
電動(dòng)機(jī)消耗的電功率?
P=IU=11×220 W=2420 W?
電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率?
P內(nèi)=I2R=112×20 W=2420 W?
預(yù)習(xí)內(nèi)容
1.電能 自由電荷 靜電力 電勢(shì)能 2.電 內(nèi)
當(dāng)堂檢測(cè)
1、D 2、BC 3、C 4、C 5、B 6、AD
7、1.5W，8W
8、31W
9、60%.?
課后練習(xí)與提高
1、AC 2、B 3、D 4、AC 5、A 6、AD
7、P=IUM=5×100=500W P熱=I2r =25W P機(jī)=P-P熱=500-25=475W
8、(1)電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動(dòng)閉合，同時(shí)把手動(dòng)開(kāi)關(guān)S1關(guān)閉，這時(shí)黃燈短路紅燈亮，電飯堡處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃時(shí)，S2自動(dòng)斷開(kāi)，S1仍閉合待電飯煲中水燒干后，溫度升高到103℃時(shí).開(kāi)關(guān)S1自動(dòng)斷開(kāi)，這時(shí)飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)由于電飯堡散熱，待溫度下降至70℃時(shí)，S2自動(dòng)閉合，電飯煲重新處于加熱狀態(tài)，待溫度上升到80℃時(shí)，又自動(dòng)斷開(kāi)，電飯煲再次處于保溫狀態(tài).(2)不能，因?yàn)槿绻婚]合S1，則只能將食物加熱至80℃.(3)設(shè)電飯煲處于加熱狀態(tài)時(shí)，功率為P1，
設(shè)電飯煲處于保溫狀態(tài)時(shí)消耗的功率為P2，則
所以P1:P2≈12:1
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