高二物理3-1焦耳定律教案(3)
二、學習過程
1.電功和電功率
(1)電功是電流通過一段電路時，電能轉化為其他形式能(電場能、機械能、化學能或內能等)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)電熱則是電流通過導體時，電能轉化為內能的量度.
(2)Q=I2Rt是電熱的計算式，可以計算任何電路中電流I 通過電阻R時在t時間內產生的熱量(電熱);P=I2R是熱功率的計算式，
3.電功和電熱
(1)在純電阻電路中：電流通過用電器以發熱為目的，例如電爐、電熨斗、電飯鍋，電烙鐵、白熾燈泡等。?這時電能全部轉化為內能，電功等于電熱，即W=UIt=I2Rt= .同理P=UI=I2R= .
(2)在非純電阻電路中：電流通過用電器是以轉化為內能以外的形式的能為目的，發熱不是目的，而是難以避免的內能損失。例如電動機、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等.?這時電路消耗的電能，即W=UIt分為兩部分，一大部分轉化為其他形式的能(例如電流通過電動機，電動機轉動，電能轉化為機械能);另一小部分不可避免地轉化為電熱Q=I2R t(電樞的電阻生熱).這里W=UIt不再等于Q=I2Rt，應該是W=E其他+Q.?
(3)電功和電熱是兩個不同的物理量，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，這時電功只能用W=UIt計算，電熱只能用Q=I2Rt計算，兩式不能通用。
例1 一臺電風扇，內阻為20 Ω，接上220 V電壓后，消耗功率66 W，問：?
(1)電風扇正常工作時通過電動機的電流是多少??
(2)電風扇正常工作時轉化為機械能的功率是多少?轉化為內能的功率是多少?電動機的效率是多少??
(3)如果接上電源后，電風扇的風葉被卡住，不能轉動，這時通過電動機的電流，以及電動機消耗的電功率和發熱功率是多少??
三、反思總結
四、當堂檢測
1. 用電器兩端電壓220V，這意味著( )
A.1A電流通過用電器時，消耗的電能為220J
B.1C正電荷通過用電器時，產生220J的熱量
C.1A電流通過用電器時，電流的發熱功率為220W
D.1C正電荷從電勢高端移到電勢低端時，電場力做功220J
2. 一燈泡標有“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.燈泡的實際功率為50W
B.燈泡的實際功率為25W
C.通過燈泡的電流為額定電流的
D.通過燈泡的電流為額定電流的
3.下圖電路中，電燈L1、L2都標有“220V，100W”;電燈L3、L4都標有“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.把兩個相同的電燈分別接在圖中甲、乙兩個電路里，調節滑動變阻器，使兩燈都正
常發光，兩電路中消耗的總功率分別為 和 ，可以斷定( )
A. 〉 B. 〈 C. = D.無法確定
5. 輸電線總電阻為r，輸送的電功率是P，送電電壓為U，則用戶得到的功率為( )
A.P B. C. D.
6.一個直流電動機所加電壓為U，電流為 I，線圈內阻為 R，當它工作時，下述說法中錯誤的是 ( )
A.電動機的輸出功率為U2/R
B.電動機的發熱功率為I2R
C.電動機的輸出功率為IU-I2R
D.電動機的功率可寫作IU=I2R=U2/R
7.有一個直流電動機，把它接入0.2V電壓的電路時，電動機不轉，測得流過電動機的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1A。求：
(1)電動機正常工作時的輸出功率 ;
(2)如在正常工作時，轉子突然被卡住，此時電動機的發熱功率多大?(提示：電動機在電路中轉子不轉動時為純電阻用電器)
8.某一電動機，當電壓U1=10V時帶不動負載，因此不轉動，這時電流為I1=2A。當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉，這時電流為I2=1A。求這時電動機的機械功率是多大?
9.微型吸塵器的直流電動機內阻一定，當加上0.3 V的電壓時，通過的電流為0.3 A，此時電動機不轉，當加在電動機兩端的電壓為2.0 V時，電流為0.8 A，這時電動機正常工作，則吸塵器的效率為多少??
課后練習與提高
1.關于電功，下列說法中正確的有( )
A.電功的實質是電場力所做的功
B.電功是電能轉化為內能
C.電場力做功使電能轉化成其他形式能量的量度
D.電流通過電動機時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的導線后，再接在同一電源上，在導線上損失的電功率是9W，那么此時電燈實際消耗的電功率將( )
A.大于91W B.小于91W C.等于91W D.條件不足，無法確定
3. A、B、C三個燈泡如圖所示的方式連接時，各自消耗的實際功率相同，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.三個電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2：1：2
D.三個電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2： 2：1
5. 兩個電阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并聯在電路中.欲使這兩個電阻消耗的電功率相等,可行的辦法是( )
A.用一個阻值為2Ω的電阻與R2串聯
B.用一個阻值為6Ω的電阻與R2串聯
C.用一個阻值為6Ω的電阻與R1串聯
D.用一個阻值為2Ω的電阻與R1串聯
6.理發用的電吹風機中有電動機和電熱絲，電動機帶動風葉轉動，電熱絲給空氣加熱，得到熱風將頭發吹干。設電動機線圈電阻為R1 ，它與電熱絲電阻值R2 串聯后接到直流電源上，吹風機兩端電壓為U，電流為I消耗的功率為P，則有 ( )
A. B. C. D.
7.一臺直流電動機線圈電阻r =1Ω，與一阻值R=10Ω的電阻串聯，當所加電壓U=150V，電動機正常工作時電壓表示數100V，求電動機消耗的功率及輸出的機械功率。
8.如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個限溫開關，手動閉合，當此開關的溫度達到居里點(103℃)時會自動斷開;S2是一個自動溫控開關，當溫度低于60℃時會自動閉合，溫度高于80℃時會自動斷開，紅燈是加熱狀態時的指示燈，它在保溫狀態下是不亮的，黃燈是保溫狀態下的指示燈。限流電阻R1=R2=500Ω，加熱電阻絲R3=50Ω，兩燈的電阻不計。
(1)根據電路分析，敘述電飯煲煮飯的全過程 (包括加熱和保溫的過程)。
(2)簡要回答，如果不閉合開關S1，電飯煲能將飯煮熟嗎?
(3)計算加熱和保溫兩種狀態下，電飯煲的消耗功率之比。
9.一臺國產XQB30—13型全自動洗衣機說明書中所列的主要技術數據如下表，試根據表中提供的數據計算：?
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
整機質量 33 kg
外形尺寸(長×寬×高) (542×550×920)mm3
(1)這臺洗衣機在額定電壓下洗衣或脫水時，通過洗衣機的電流是多大??
(2)如洗衣、脫水的累計時間為40 min，則洗衣機耗電多少??
2.5 焦耳定律 學案導學參考答案
例題解答 (1)因為P入=IU?
所以I= A=0.3 A?
(2)電風扇正常工作時轉化為內能的功率?
P內=I2R=0.32×20 W=1.8 W?
電風扇正常工作時轉化為機械能的功率?
P機=P入-P內=66 W-1.8 W=64.2 W?
電風扇正常工作時的效率?
η= ×100%=97.3%?
(3)電風扇風葉被卡住后電動機不轉時可視為純電阻，通過電風扇的電流?
I= A=11 A?
電動機消耗的電功率?
P=IU=11×220 W=2420 W?
電動機發熱功率?
P內=I2R=112×20 W=2420 W?
預習內容
1.電能 自由電荷 靜電力 電勢能 2.電 內
當堂檢測
1、D 2、BC 3、C 4、C 5、B 6、AD
7、1.5W，8W
8、31W
9、60%.?
課后練習與提高
1、AC 2、B 3、D 4、AC 5、A 6、AD
7、P=IUM=5×100=500W P熱=I2r =25W P機=P-P熱=500-25=475W
8、(1)電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時把手動開關S1關閉，這時黃燈短路紅燈亮，電飯堡處于加熱狀態，加熱到80℃時，S2自動斷開，S1仍閉合待電飯煲中水燒干后，溫度升高到103℃時.開關S1自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態由于電飯堡散熱，待溫度下降至70℃時，S2自動閉合，電飯煲重新處于加熱狀態，待溫度上升到80℃時，又自動斷開，電飯煲再次處于保溫狀態.(2)不能，因為如果不閉合S1，則只能將食物加熱至80℃.(3)設電飯煲處于加熱狀態時，功率為P1，
設電飯煲處于保溫狀態時消耗的功率為P2，則
所以P1:P2≈12:1
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