第二章5焦耳定律

1、.5焦耳定律學(xué)習(xí)目的1.理解電功、電功率的概念，并能利用公式進(jìn)展有關(guān)計(jì)算.2.弄清電功與電熱、電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)絡(luò).3.知道純電阻電路和非純電阻電路的特點(diǎn)和區(qū)別一、電功和電功率1電功1電功是指電路中靜電力對定向挪動的電荷所做的功，電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程2電功的計(jì)算公式：WIUt.單位：焦耳，符號為J.常用的單位：千瓦時(shí)kW·h，也稱“度，1 kW·h3.6×106 J.2電功率1定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功2公式：PUI.3單位：瓦特，符號：W.4意義：表示電流做功的快慢二、焦耳定律1焦耳定律1內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方

2、成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比2表達(dá)式：QI2Rt.2熱功率1定義：單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量稱為熱功率2表達(dá)式：PI2R.3物理意義：表示電流發(fā)熱快慢的物理量即學(xué)即用1判斷以下說法的正誤1電功率越大，表示電流做功越多×2電功WUIt可以用來計(jì)算所有電路中電流所做的功3電熱QI2Rt可以用來計(jì)算所有含有電阻的電路中產(chǎn)生的焦耳熱4電功一定等于電熱×5電動機(jī)消耗的電能，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，一部分轉(zhuǎn)化為線圈內(nèi)阻上的電熱2通過電阻R的電流為I時(shí)，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，假設(shè)電阻為2R，電流為，那么在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為_答案解析根據(jù)QI2Rt得，電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，電流變?yōu)樵瓉淼模?/p>

3、時(shí)間不變，Q2·2R·tI2RtQ.一、電功和電熱的理解導(dǎo)學(xué)探究1電吹風(fēng)工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為什么能？2電熨斗工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為什么能？答案1電吹風(fēng)工作時(shí)，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能2電熨斗工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能知識深化1純電阻電路與非純電阻電路1純電阻電路：電流通過純電阻電路做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能2非純電阻電路：含有電動機(jī)或電解槽的電路稱為非純電阻電路在非純電阻電路中，電流做的功將電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能2純電阻電路和非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路能量轉(zhuǎn)化情況電功和電熱的關(guān)系WQ即IUtI2RttWQE其他UItI2RtE其他電功率

4、和熱功率的關(guān)系PP熱，即IUI2RPP熱P其他即IUI2RP其他歐姆定律是否成立UIRI成立UIRI不成立例1多項(xiàng)選擇以下關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的選項(xiàng)是A電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多BWUIt適用于任何電路，而WI2Rtt只適用于純電阻電路C在非純電阻電路中，UI>I2RD焦耳熱QI2Rt適用于任何電路答案BCD解析電功率公式P，表示電功率越大，電流做功越快對于一段電路，有PIU，I，焦耳熱Q2Rt，可見Q與P、U、t、R都有關(guān)，所以P越大，Q不一定越大,A錯(cuò)WUIt是電功的定義式，適用于任何電路，而I只適用于純電阻電路，B對在非純電阻電路中，電流

5、做的功焦耳熱其他形式的能，所以W>Q，故UI>I2R，C對QI2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路，D對例2規(guī)格為“220 V36 W的排氣扇，線圈電阻為40 ，求：1接220 V的電源后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱的功率；2假如接上1中電源后，扇葉卡住，不能轉(zhuǎn)動，求電動機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功率答案135 W1 W21 210 W1 210 W解析1排氣扇在220 V的電壓下正常工作時(shí)的電流為I A0.16 A.發(fā)熱功率為P熱I2R0.162×40 W1 W.轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為P機(jī)PP熱361 W35 W.2扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動后，電動機(jī)所在電路成為純電阻電路，電流

6、做功全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時(shí)電動機(jī)中電流為I A5.5 A.電動機(jī)消耗的功率即電功率等于發(fā)熱功率：P電P熱UI220×5.5 W1 210 W.1WUIt是電功的計(jì)算式，P電UI是電功率的計(jì)算式，適用于任何電路QI2Rt是電熱的計(jì)算式，可以計(jì)算任何電路中電流I通過電阻R時(shí)在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量，P熱I2R是熱功率的計(jì)算式，可以計(jì)算任何電路的熱功率2只有在純電阻電路中才有WQ，P電P熱，而在非純電阻電路中WQ，P電P熱3在純電阻電路中，由UItI2Rt得I，即歐姆定律成立；在非純電阻電路中，由UItI2Rt知UIR，即歐姆定律不成立二、純電阻電路中的功率分配及計(jì)算例3額定電壓都是110 V、

7、額定功率PA100 W、PB40 W的燈泡兩盞，假設(shè)接在電壓為220 V的電路上，使兩盞燈泡均能正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是答案C解析判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否是額定電壓，或電流是否是額定電流，對燈泡有PUI，可知RARB.對于A電路，由于RARB，所以UBUA，且有UB110 V，B燈被燒毀，UA110 V，A燈不能正常發(fā)光對于B電路，由于RBRA，A燈又并聯(lián)滑動變阻器，并聯(lián)電阻小于RB，所以UBU并，B燈被燒毀，A燈不能正常發(fā)光對于C電路，B燈與滑動變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光對于D電路，假設(shè)滑動變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電

8、阻，那么UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光比較C、D兩個(gè)電路，由于C電路中滑動變阻器功率為IAIB×110 V，而D電路中滑動變阻器功率為IAIB×110 V，所以C電路消耗電功率最小1串聯(lián)、并聯(lián)電阻的功率分配1串聯(lián)電路：，由PI2R可得，電阻越大，功率越大2并聯(lián)電路：，由P可得，電阻越大，功率越小2計(jì)算純電阻電路的功率時(shí)，可以用PUI，也可以用PI2R或P.做題時(shí)要根據(jù)題目靈敏選用三、非純電阻電路功率的分析與計(jì)算例4小型直流電動機(jī)其線圈內(nèi)阻為r1 與規(guī)格為“4 V4 W的小燈泡并聯(lián)，再與阻值為R5 的電阻串聯(lián)，然后接至U12 V的電源上，如圖1所示，小燈泡恰好正常發(fā)光，

9、電動機(jī)正常工作，求：圖11通過電動機(jī)的電流；2電動機(jī)的輸出功率P出；3電動機(jī)的效率答案10.6 A22.04 W385%解析1流經(jīng)燈泡的電流IL A1 A流經(jīng)電阻R的電流IR A1.6 A流經(jīng)電動機(jī)的電流IIRIL0.6 A.2電動機(jī)消耗的總功率PULI4×0.6 W2.4 W電動機(jī)的熱功率P熱I2r0.62×1 W0.36 W電動機(jī)輸出功率P出PP熱2.4 W0.36 W2.04 W3電動機(jī)的效率：×100%×100%85%.1電動機(jī)的功率和效率1電動機(jī)的輸入功率是電動機(jī)消耗的總功率，P入U(xiǎn)I.2電動機(jī)的熱功率是線圈上電阻的發(fā)熱功率，P熱I2r.3電動

10、機(jī)的輸出功率是電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率，P出IUI2r.4電動機(jī)的效率：×100%×100%.2串、并聯(lián)電路的總功率1串聯(lián)電路：P總U總IU1U2U3IP1P2P32并聯(lián)電路：P總UI總UI1I2I3P1P2P3即無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率均等于電路中各電阻消耗的功率之和針對訓(xùn)練如圖2所示，有一內(nèi)電阻為4.4 的電解槽和一盞標(biāo)有“110 V60 W的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220 V的直流電路兩端，燈泡正常發(fā)光，那么圖2A電解槽消耗的電功率為120 WB電解槽的發(fā)熱功率為60 WC電解槽消耗的電功率為60 WD電路消耗的總功率為60 W答案C解析燈泡能正

11、常發(fā)光，說明電解槽和燈泡均分得110 V電壓，且干路電流II燈 A，那么電解槽消耗的電功率PP燈60 W，A錯(cuò)，C對；電解槽的發(fā)熱功率P熱I2R內(nèi)1.3 W，B錯(cuò)；整個(gè)電路消耗的總功率P總220× W120 W，D錯(cuò)1對電功率的理解如圖3所示，一幢居民樓里住著生活程度各不一樣的24戶居民，所以整幢居民樓里有各種不同的電器，例如電爐、電視機(jī)、微波爐、電腦等停電時(shí)，用歐姆表測得A、B間電阻為R；供電后，各家電器同時(shí)使用，測得A、B間電壓為U，進(jìn)線電流為I，那么計(jì)算該幢居民樓用電的總功率可以用的公式是圖3API2R BPCPIU DPI2R答案C解析家用電器中有純電阻也有非純電阻，故總電功

12、率只能用PUI來計(jì)算，C正確2對焦耳定律的理解多項(xiàng)選擇一臺電動機(jī)的線圈電阻與一只電爐的電阻一樣，都通過一樣的電流，在一樣時(shí)間內(nèi)A電爐放熱與電動機(jī)放熱相等B電爐兩端電壓小于電動機(jī)兩端電壓C電爐兩端電壓等于電動機(jī)兩端電壓D電動機(jī)消耗的功率大于電爐的功率答案ABD3純電阻電路功率的分配及計(jì)算把6個(gè)一樣的電燈接成如圖4甲、乙所示兩電路，通過調(diào)節(jié)供電電壓與變阻器R1、R2的阻值，使兩組電燈均能正常發(fā)光，并且兩電路消耗的總電功率也一樣，那么R1、R2大小滿足圖4AR29R1 BR26R1CR23R1 DR1R2答案A解析設(shè)每個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)其電流為I，那么題圖甲中總電流為3I，題圖乙中總電流為I；要使兩電

13、路消耗的總電功率也一樣，需使PR1PR2，即3I2R1I2R2，故R29R1，所以選項(xiàng)A正確4非純電阻電路的功率的分析與計(jì)算一臺小型電動機(jī)在380 V電壓下正常工作時(shí)，能將30 kg的貨物在30 s內(nèi)勻速提升30 m，通過它的電流是1 A除電動機(jī)線圈生熱，其他能量損失不計(jì)，求在此過程中：g取10 N/kg1拉力對貨物做功的功率；2電動機(jī)的輸出功率；3電動機(jī)線圈所產(chǎn)生的熱量答案1300 W2300 W32 400 J解析1貨物勻速上升，故拉力等于重力，故有Fmg30×10 N300 N，上升的速度為v1 m/s，故拉力的功率為PFv300×1 W300 W.2電動機(jī)的輸出功率

14、P出P300 W.3由能量守恒定律可知QIUtmgh1×380×30300×30 J2 400 J.一、選擇題考點(diǎn)一電功和電熱的理解1關(guān)于電功W和電熱Q的說法正確的選項(xiàng)是A在任何電路中都有WUIt、QI2Rt，且WQB在任何電路中都有WUIt、QI2Rt，但W不一定等于QCWUIt、QI2Rt均只有在純電阻電路中才成立DWUIt在任何電路中都成立，QI2Rt只在純電阻電路中才成立答案B解析WUIt是電功的定義式，適用于任何電路，QI2Rt是焦耳熱的定義式，也適用于任何電路，假如是純電阻電路WQ，在非純電阻電路中W>Q，B對，A、C、D錯(cuò)2室內(nèi)有幾種用電器：1

15、.5 kW的電飯煲、200 W的電冰箱、750 W的取暖器、250 W的電視機(jī)和2 kW的空調(diào)器假如進(jìn)線處有13 A的保險(xiǎn)絲，供電電壓為220 V，以下情況下不能同時(shí)使用的是A電飯煲和電冰箱B取暖器和空調(diào)器C電飯煲和空調(diào)器D電冰箱、電視機(jī)和空調(diào)器答案C解析電路中允許的最大功率為PmUI2 860 W用電器的功率之和大于Pm時(shí)，用電器就不可以同時(shí)使用，應(yīng)選C.3夏天空調(diào)器正常工作時(shí)，制冷狀態(tài)與送風(fēng)狀態(tài)交替運(yùn)行一空調(diào)器在不同工作狀態(tài)下電功率隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖1所示，此空調(diào)運(yùn)行1小時(shí)用電圖1A1.0度 B1.5度C2.0度 D2.5度答案B解析從題圖可以看出，在1小時(shí)內(nèi)，空調(diào)器以0.5 kW工作的

16、時(shí)間為20分鐘，以2 kW工作的時(shí)間為40分鐘，故空調(diào)器1小時(shí)內(nèi)用電為：WP1t1P2t2kW·h1.5 kW·h1.5度，應(yīng)選B.4通過電阻R的電流為I時(shí)，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，假設(shè)電阻為R，電流為2I，那么在時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為A4Q B2Q C. D.答案B考點(diǎn)二純電阻電路中的功率分配及計(jì)算5.如圖2所示為某兩個(gè)電阻的UI圖象，那么R1R2的值和把兩電阻串聯(lián)后接入電路時(shí)消耗功率之比P1P2及并聯(lián)后接入電路時(shí)消耗功率之比P1P2分別是圖2A212112B211221C121221D122112答案A6多項(xiàng)選擇有兩個(gè)燈泡L1、L2，額定電壓皆為6 V，額定功率分別為6

17、W、3 W，將它們接在電路中，以下說法正確的選項(xiàng)是A假設(shè)將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 WB假設(shè)將它們串聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 WC假設(shè)將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為9 WD假設(shè)將它們并聯(lián)接在電路中，兩燈泡的總功率最大為4.5 W答案BC解析當(dāng)兩燈泡串聯(lián)時(shí)，電流相等，L1的額定電流為I11 A，電阻R16 ，L2的額定電流為I20.5 A，電阻R212 .要使兩燈泡不致被燒壞，電路中的最大電流為0.5 A，最大功率為PmaxIR1IR24.5 W，故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)兩燈泡并聯(lián)時(shí)，電壓相等，當(dāng)電壓為6 V時(shí)，兩燈皆可正常發(fā)光，此時(shí)電路最大功率為9 W

18、，故C正確，D錯(cuò)誤7.A、B為“220 V100 W的兩盞一樣的燈泡，C、D為“220 V40 W的兩盞一樣的燈泡現(xiàn)將四盞燈泡接成如圖3所示的電路，并將兩端接入電路，各燈實(shí)際功率分別為PA、PB、PC、PD.那么實(shí)際功率的大小關(guān)系為圖3APAPB，PCPDBPAPDPBPCCPDPAPBPCDPBPCPDPA答案C解析根據(jù)R得，RARBRCRD.由電路圖知，UBUC，根據(jù)P知PBPC；因?yàn)镮AID，根據(jù)PI2R知，PDPA.A、D電流大于B、C電流，由PI2R知，PAPB，PDPC，所以PDPAPBPC.考點(diǎn)三非純電阻電路的特點(diǎn)及有關(guān)計(jì)算8.電阻R和電動機(jī)串聯(lián)接到電路中，如圖4所示，電阻R跟電

19、動機(jī)線圈的電阻值相等，開關(guān)接通后，電動機(jī)正常工作設(shè)電阻R和電動機(jī)兩端的電壓分別為U1和U2，經(jīng)過時(shí)間t，電流通過電阻R做功為W1，產(chǎn)生熱量為Q1，電流通過電動機(jī)做功為W2，產(chǎn)生熱量為Q2，那么有圖4AU1U2，Q1Q2BU1U2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2DW1W2，Q1Q2答案A解析電動機(jī)是非純電阻，其兩端電壓U2IRU1，B錯(cuò)；電流做的功W1IU1t，W2IU2t，因此，W1W2，C錯(cuò)；產(chǎn)生的熱量由QI2Rt可判斷Q1Q2，A對，D錯(cuò)9有一臺電風(fēng)扇，額定電壓為220 V，額定電功率為50 W，線圈電阻為0.4 .當(dāng)電風(fēng)扇在額定電壓下正常工作時(shí)，關(guān)于它的線圈電阻每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少，有四

20、位同學(xué)計(jì)算如下，其中正確的選項(xiàng)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解析電風(fēng)扇正常工作時(shí)產(chǎn)生的熱量是由于內(nèi)阻發(fā)熱產(chǎn)生的，所以每分鐘產(chǎn)生的熱量為QI2Rt1.24 J，A正確10多項(xiàng)選擇日常生活用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動機(jī)和電熱絲，電動機(jī)帶動風(fēng)葉轉(zhuǎn)動，電熱絲給空氣加熱，得到的熱風(fēng)可將頭發(fā)吹干設(shè)電動機(jī)線圈的電阻為R1，它與電熱絲的電阻R2相串聯(lián)，接到直流電源上，電吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U，通過的電流為I，消耗的電功率為P，那么以下選項(xiàng)正確的選項(xiàng)是AIUP BIUPCPI2R1R2 DPI2R1R2答案BC解析根據(jù)電功率的定義式PUI，可知選項(xiàng)B正確消耗的電功率分為三部分：線圈消耗的熱功率、電熱絲消耗的熱功率、電動機(jī)工作時(shí)的機(jī)械功率，故C正確二、非選擇題11電功率的分析與計(jì)算有一個(gè)