高二物理3-1焦耳定律教案(3)
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，W>Q，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 Ω，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??
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220J
B.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220W
D.1C正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J
2. 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50W
B.灯泡的实际功率为25W
C.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 ( )
A.L1 B.L2 C.L3 D.L4
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
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U2/R
B.电动机的发热功率为I2R
C.电动机的输出功率为IU-I2R
D.电动机的功率可写作IU=I2R=U2/R
7.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一定，当加上0.3 V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 V时，电流为0.8 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91W B.小于91W C.等于91W D.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.1:4:4
4.图中R1=4Ω，R2=9Ω，R3=18Ω。通电后 ( )
A.经R1¬和R3的电流之比I1：I3=3：1
B.R1两端的电压和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=8Ω,R2=2Ω,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2Ω的电阻与R2串联
B.用一个阻值为6Ω的电阻与R2串联
C.用一个阻值为6Ω的电阻与R1串联
D.用一个阻值为2Ω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 ( )
A. B. C. D.
7.一台直流电动机线圈电阻r =1Ω，与一阻值R=10Ω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=500Ω，加热电阻丝R3=50Ω，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。
9.一台国产XQB30—13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 V
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) (542×550×920)mm3
(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
例题解答 (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=0.32×20 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?
η= ×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=11×220 W=2420 W?
电动机发热功率?
P内=I2R=112×20 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、AD
7、P=IUM=5×100=500W P热=I2r =25W P机=P-P热=500-25=475W
8、(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:P2≈12:1
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