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文本内容:
2019-2020年高中物理焦耳定律导学案新人教版选修3-1【学习目标】
1.理解电流做功和电功率的概念
2.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
3.知道电功率和热功率的区别和联系【学习重点】焦耳定律内容【学习难点】电功和电热之间的联系和区别【问题导学】目标一电功和电功率推导电流做功及电功率的表达式如图所示,一段电路两端的电压为U,由于这段电路两端有电势差,电路中就有电场存在,电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动,形成电流I,在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少?在这个过程中,电场力做了多少功?电功率是多少?结论W=;P=1.电功
(1)定义在一段电路中电场力所做的功,简称电功等于这段电路两端的电压U,电路中的电流I和通电时间t三者的
(2)定义式
(3)单位在国际单位制中,电功的单位是 ,简称 ,符号是 .电功的常用单位有 ,俗称“度”,符号是kW·h.
(4)1kW·h的物理意义是什么?1kW·h等于多少焦?
(5)电流做功的实质是什么?2.电功率
(1)定义时间内电流所做的功叫做电功率用表示电功率
(2)定义式
(3)单位
(4)物理意义[说明]电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同电流做功快,但做功不一定多;电流做功慢,但做功不一定少额定功率用电器正常工作时所需电压叫额定电压,在这个电压下消耗的功率称额定功率实际功率用电器在实际电压下的功率实际功率P实=IU,U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流目标二焦耳定律W=IUt,又由欧姆定律,U=IR,所以得出W=I2Rt,电流做这么多功,放出热量Q=W=I2Rt这样思考正确么?何以见得电流做功全部转化为内能增量?有无可能同时转化为其他形式能?
1.焦耳定律内容表达式注意在纯电阻电路中,电路中消耗的电能等于产生的内能,即电功电热;在非纯电阻电路中,电路中消耗的电能大于产生的内能,即电功电热
2.热功率单位时间内发热的功率叫做热功率,P热==P=W/t=UI和P=Q/t=I2R都是电流的功率的表达式,但物理意义不同前者对所有的电路都适用,而后者只适用于纯电阻电路,对非纯电阻电路(含有电动机、电解槽的电路)不适用关于非纯电阻电路中的能量转化,电能除了转化为内能外,还转化为机械能、化学能等这时W》Q即W=Q+E其它或P=P热+P其它、UI=I2R+P其例题1.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多B.适用于任何电路,而只适用于纯电阻的电路C.在不是纯电阻的电路中,D.焦耳热适用于任何电路
2.一只标有“220V300W”的电熨斗在220V的电压下工作,10min内放出的热量是多少?消耗的电能是多少?【实践练题】基础题组(一看就懂,一做就会
1.对计算任何用电器的电功率都适用的公式是()A.P= B. C. D.
2.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.电场力做功是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3.不考虑温度对电阻的影响,对一个“220V,40W”的灯泡,下列说法正确的是A.接在110V的电路上时的功率为20WB.接在110V的电路上时的功率为10WC.接在440V的电路上时的功率为160WD.接在220V的电路上时的功率为40W
4.一个直流电动机所加电压为U,电流为I,线圈内阻为R,当它正常工作时,下述错误的是()A.电动机的输出功率为U2/RB.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/R达标题组(跳起来,摘下丰硕果)
5.为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半,应采取下列哪些措施DA.保持电阻不变,使电流减半B.保持电阻不变,使电压减半C.保持电炉两端电压不变,使其电阻减半D.使电压和电阻各减半
6.电炉丝坏了,去掉1/4后仍接在原电源上,在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为()A.4:3B.3:4C.4:1D.1:
47.加在某台电动机上的电压是U,电动机消耗的电功率为P,电动机线圈的电阻为r,则电动机线圈上消耗的热功率为()A.P B. C.D.
8.一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
9.一灯泡标有“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拓展题组(勇往直前,试一试)
10.下图电路中,电灯L
1、L2都标有“220V,100W”;电灯L
3、L4都标有“220V,40W”.将A、B两端接入电源,最暗的灯是 A.L1B.L2C.L3D.L
411.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
12.两个电阻R1=8ΩR2=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
13.图中R1=4Ω,R2=9Ω,R3=18Ω通电后()A.经R1和R3的电流之比I1I3=31B.R1两端的电压和R3两端的电压之比U1U3=49C.三个电阻消耗的电功率之比P1P2P3=212D.三个电阻消耗的电功率之比P1P2P3=
22114.两个电阻串联后接在电源上,它们消耗电功率之比,若将它们并联起来,接到电源上,消耗的电功率之比,若保持电源电压不变,则串联与并联消耗的总功率之比
15.如图所示的电路中,电源电压保持不变,当S断开时,电流表的示数为2A,这时电阻消耗的电功率为12W,当S闭合后,电流表的示数为3A,问
(1)电阻、的阻值是多少?
(2)当开关S闭合后,电阻在5分钟内产生的热量是多少?
16.一台电风扇,内阻为20Ω,接上220V电压后,消耗功率66W,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?。