2021-2022学年高二物理人教版选修3-1学案：2.5《焦耳定律》-Word版含答案.docx

2. 5 焦耳定律学案课前预习学案一、预习目标初步了解焦耳定律，并能进行有关计算二、预习内容1.电流做功的多少等于 转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对 的 力在做功，电荷的 减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。2.电流通过用电器时把 能全部转化为 能，这样的电路叫做纯电阻电路。三、提出怀疑课内探究学案一、学习目标1理解电流热效应的本质2把握焦耳定律，并能进行有关计算3理解电功和电热的关系，能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热二、学习过程1.电功和电功率（1）电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能（电场能、机械能、化学能或内能等）的量度。（2）W= qU=UIt是电功的普适式，P= UI是电功率的普适式，适用于任何电路。2.焦耳定律和热功率（1）电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度.（2）Q=I2Rt是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）；P=I2R是热功率的计算式，3.电功和电热（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.（2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避开的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.这时电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不行避开地转化为电热Q=I2R t（电枢的电阻生热）.这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应当是W=E其他Q.（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I 2R t=；在非纯电阻电路中，电功大于电热，WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。例1 一台电风扇，内阻为20 ，接上220 V电压后，消耗功率66 W，问：（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？（2）电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？（3）假如接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？三、反思总结四、当堂检测1. 用电器两端电压220V，这意味着()A.1A电流通过用电器时，消耗的电能为220JB.1C正电荷通过用电器时，产生220J的热量C.1A电流通过用电器时，电流的发热功率为220WD.1C正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J2. 一灯泡标有“220V，100W”字样将其接到110V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有()A.灯泡的实际功率为50WB.灯泡的实际功率为25WC.通过灯泡的电流为额定电流的D.通过灯泡的电流为额定电流的3.下图电路中，电灯L1、L2都标有“220V，100W”；电灯L3、L4都标有“220V，40W”将A、B两端接入电源，最暗的灯是 ( )AL1 BL2 CL3 DL44.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调整滑动变阻器，使两灯都正常发光，两电路中消耗的总功率分别为和，可以断定()A.B.C.=D.无法确定5. 输电线总电阻为r，输送的电功率是P，送电电压为U，则用户得到的功率为()A.P B.C.D.6.一个直流电动机所加电压为U，电流为 I，线圈内阻为 R，当它工作时，下述说法中错误的是 （ ）A电动机的输出功率为U2RB电动机的发热功率为I2RC电动机的输出功率为IU-I2RD电动机的功率可写作IU=I2R=U2/R7.有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：（1）电动机正常工作时的输出功率 ； （2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）8某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？9微型吸尘器的直流电动机内阻肯定，当加上0.3 的电压时，通过的电流为0.3 A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0 时，电流为0. A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？课后练习与提高1.关于电功，下列说法中正确的有()A.电功的实质是电场力所做的功B.电功是电能转化为内能C.电场力做功使电能转化成其他形式能量的量度D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等2. 一盏电灯直接接在恒定的电源上，其功率为100W，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9W，那么此时电灯实际消耗的电功率将( )A.大于91WB.小于91WC.等于91WD.条件不足，无法确定3. A、B、C三个灯泡如图所示的方式连接时，各自消耗的实际功率相同，则PA:PB:PC为( )A.1:1:1 B.1:2: 2 C.2:1:1 D.1:4:44.图中R1=4，R2=9，R3=18。通电后（ ） A经R1和R3的电流之比I1：I3=3：1 BR1两端的电压和R3两端的电压之比U1：U3=4：9 C三个电阻消耗的电功率之比P1：P2：P3=2：1：2 D三个电阻消耗的电功率之比P1：P2：P3=2： 2：1 5. 两个电阻,R1=8,R2=2,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2的电阻与R2串联B用一个阻值为6的电阻与R2串联C用一个阻值为6的电阻与R1串联D用一个阻值为2的电阻与R1串联6.理发用的电吹风机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，得到热风将头发吹干。设电动机线圈电阻为R1 ，它与电热丝电阻值R2 串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U，电流为I消耗的功率为P，则有（ ）AB C D7.一台直流电动机线圈电阻r =1，与一阻值R=10的电阻串联，当所加电压U=150V，电动机正常工作时电压表示数100V，求电动机消耗的功率及输出的机械功率。8.如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点（103）时会自动断开；S2是一个自动温控开关，当温度低于60时会自动闭合，温度高于80时会自动断开，红灯是加热状态时的指示灯，它在保温状态下是不亮的，黄灯是保温状态下的指示灯。限流电阻R1=R2=500，加热电阻丝R3=50，两灯的电阻不计。（1）依据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程 （包括加热和保温的过程）。 （2）简要回答，假如不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗？ （3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。9.一台国产XQB3013型全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220 额定频率50 Hz额定洗衣、脱水功率360 W额定洗衣、脱水容量3 kg整机质量33 kg外形尺寸(长宽高)(5255020)3 (1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流是多大?(2)如洗衣、脱水的累计时间为40 min，则洗衣机耗电多少?2.5 焦耳定律 学案导学参考答案 (3)电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻，通过电风扇的电流I= A=11 A电动机消耗的电功率P=IU=11220 W=2420 W电动机发热功率P内=I2R=11220 W=2420 W预习内容1.电能 自由电荷 静电力 电势能 2.电 内当堂检测1、D 2、BC 3、C 4、C 5、B 6、AD 7、1.5W，8W 8、31W 9、60.课后练习与提高 1、AC 2、B 3、D 4、AC 5、A 6、AD7、P=IUM=5100=500W P热=I2r =25W P机=P-P热=500-25=475W8、(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时把手动开关S1关闭，这时黄灯短路红灯亮，电饭堡处于加热状态，加热到80时，S2自动断开，S1仍闭合待电饭煲中水烧干后，温度上升到103时.开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态由于电饭堡散热，待温度下降至70时，S2自动闭合，电饭煲重新处于加热状态，待温度上升到80时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态.(2)不能，由于假如不闭合S1，则只能将食物加热至80.(3)设电饭煲处于加热状态时，功率为P1，