同步导学第2章电流第05节焦耳定律.doc

中学学科网学科精品系列资料 WWW.ZXXK.COM 上中学学科网，下精品学科资料同步导学第2章、第05节 焦耳定律【知能准备】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。【同步导学】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，而是难以避免的内能损失。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）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2R t（电枢的电阻生热）.这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是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）如果接上电源后，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？解答 （1）因为P入=IU所以I= A=0.3 A（2）电风扇正常工作时转化为内能的功率P内=I2R=0.3220 W=1.8 W电风扇正常工作时转化为机械能的功率P机=P入-P内=66 W-1.8 W=64.2 W电风扇正常工作时的效率=100%=97.3%(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 W4.串联和并联电路的功率分配（1）串联电路： 串联电路的总功率电压等于各部分电路的功率之和串联电路中各个电阻两端的电功率跟它们的阻值成正比2. 并联电路：并联电路的总功率电压等于各部分电路的功率之和并联电路中通过各个电阻的电功率跟它的阻值成反比例2 如图，已知R1=6，R2=3，R3=4，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_。解：本题解法很多，注意灵活、巧妙。经过观察发现三只电阻的电流关系最简单：电流之比是I1I2I3=123；还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2，因此电压之比是U1U2U3=112；在此基础上利用P=UI，得P1P2P3=126（例2）例3 已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路（ ）（例3）解：A、C两图中灯泡不能正常发光。B、D中两灯泡都能正常发光，电流、电压都相同，因此消耗的电功率一定相等。可以直接看出：B图总功率为200W，D图总功率为320W，所以选B。【同步检测】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 DL4（第3题）4.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调节滑动变阻器，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（第4题）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.PB.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. 某商场安装了一台倾角为30的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下，以0.4ms的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW.不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为多少?(设人的平均质量为60kg)9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？10微型吸尘器的直流电动机内阻一定，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？【综合评价】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.1:1:1B.1:2:2C.2:1:1D.1:4:4（第3题）4.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 （第4题）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,可行的办法是（ ）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6.一定值电阻，通过2C的电荷量时，消耗的电能是8J，若在相同时间内通过4C的电荷量，那么电阻两端的电压和消耗的电能分别为()A.4V，16JB.8V，16JC.4V，32JD.8V，32J7如图甲所示电路，滑动变阻器的最大电阻为R，负载电阻为R0。当滑动变阻器的滑动端S在某位置时，R0两端电压为U/2，滑动变阻器上消耗的功率为P。若将R0与电源位置互换，接成图乙所示电路时，滑动触头S的位置不变，则 （ ） AR0两端的电压将小于E/2BR0两端的电压将等于E/2C滑动变阻器上消耗的功率一定小于P D滑动变阻器上消耗的功率可能大于P（第7题）8. 图中M，N接稳压电源，a，b间断开时，Uab=120V，a，b间接入“220V，100W”的灯泡时，Uab=110V则此时电源输入M、N的电功率为 （ ）A25W B2727WC10227W D227W（第8题）9如图所示，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同且功率较大的电炉，a靠近电源，b、c离电源较远，而离用户电灯L很近，输电线有电阻。关于电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是（ ） A使用电炉a时对电灯的影响最大 B使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大 C使用电炉c时对电灯几乎没有影响 D使用电炉b或c时对电灯影响几乎一样（第9题）10.一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R，设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同时间内()A.电炉和电动机产生的热量相同B.电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率C.电炉两端电压小于电动机两端电压D.电炉和电动机两端电压相等11.一辆电瓶车，质量为500kg，由内阻不计的蓄电池组向直流电动机提供24V的电压，当电瓶车在水平地面上以0.8m/s的速度匀速行驶时，通过电动机的电流为5A，设车所受的阻力是车重的0.02倍（g=10m/s2），则此电动机的内阻是（ ）A4.8 B3.2 C1.6 D0.412.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 D13.一个电阻为20的导体，当它每通过3C电荷量时，电流做功18J，那么此导体两端所加电压为_V，通过3C电荷量所用时间为_s.14. 把两个标有“6V、3W”和“6V、4W”的小灯泡串联，则串联电路允许达到的最大功率是 W；把这两个小灯泡并联，则并联电路允许达到的最大功率是 W。15.一台电阻为2的电动机，接在110V电路中工作时，通过电动机的电流为10A，则这台电动机消耗的电功率为_，发热功率为_，转化成机械功率为_，电动机的效率为_。16.有一电风扇上标有“220V55W”，若风扇的电动机线圈电阻为8，当它正常工作时，电源供给的电功率是_W，转化为风的电功率是_W，电动机的发热功率是_W.17. 微型吸尘器中直流电动机的线圈电阻一定。当加在电动机上的电压为0.3V，电流为0.3A时，电动机不转动。当加在电动机上的电压为2.0V，电流为0.8A时，电动机正常工作。此时电动机内电热转换的电功率是 W；电能转化为机械能的功率是_W。18.某地强风风速v=20m/s，风力发电机的扇叶总面积为S=20m2，若风能的70%转化为电能（即=70%），其电功率为7104W。那么利用上述物理量计算空气密度的表达式=_，其大小是=_。19某滑动变阻器上标有“20、 0.2 A”字样，现将固定端A和滑动端P接在3V的电源上，并保持电压不变，如图所示。在P由B端向A端滑动过程中，AP段电阻允许消耗的最大功率是多少？这时AP段电阻值多大？（第10题）20.一小型水电站，给用户输电的导线的总电阻是10，输送的电功率是20kW.若输电线在1h内因发热损耗的电能是1kWh，那么该电站的输出电压是多少?用户得到的电压是多少?21.一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。（第21题）22.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）根据电路分析，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，如果不闭合开关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。（第22题）23.一台国产XQB3013型全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表，试根据表中提供的数据计算：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?参考答案：第五节 焦耳定律【知能准备】1.电能 自由电荷 静电力 电势能 2.电 内【同步检测】1D 2BC 3C 4C 5B 6AD 7、1.5W，8W 8、25人 9、31W 10、60.【综合评价】 1AC 2B 3D 4AC 5A 6D 7D 8 B 9、BD 10ABC 11C 12AD13、6V，10s 14、11/3W 7W 15、1100W，200W，900W，82% 16、55；54.5；0.517、 0.64W、 0.96W 18、2p/Sv3、 1.25kg/m3 19、0.6W，15 20、1900V21、P=IUM=5100=500W P热=I2r =25W P机=P-P热=500-25=475W22、(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，温度升高到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，因为如果不闭合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，设电饭煲处于保温状态时消耗的功率为P2，则所以P1:P212:123、 (1)1.64 A;(2)8.64105 J中学学科网学科精品系列资料 WWW.ZXXK:COM 版权所有中学学科网