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2019-2020年高中物理第2章第5节焦耳定律教学案新人教版选修3-1[问题1]电吹风、电熨斗等,它们都是通过电流做功把电能转化为热能的.电流做功的实质是什么?[问题2]如图1所示,如果电路左、右两端的电势差是U,在电荷从左端移到右端的过程中,形成的恒定电流为I,经历时间为t在时间t内通过某一横截面的电荷量q=,恒定电场的电场力做的功W=[要点提炼]
1、电功
(1)定义W=;单位,符号为
(2)实质电流通过一段电路所做的功,实质是力在这段电路中所做的功电流做了多少功,就有多少转化为其他形式的能,即电功等于电路中的减少量
(3)电功常用的单位千瓦时kW·h,也称“度”,1kW·h=J[问题3]电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同,两者间有何关系?[要点提炼]
2、电功率
(1)定义内电流所做的功叫做电功率定义式P=
(2)单位,符号为[问题4]某纯电阻电路的电阻为R,通过的电流为I,经过t秒,产生热量Q=?[要点提炼]
1、焦耳定律
1、内容电流通过导体产生的热量跟电流的成正比,跟导体的及成正比表达式Q=[要点提炼]2.热功率
(1)内的称为热功率.
(2)表达式P=[延伸思考] 用电炉烧水时,炉盘内的电炉丝被烧得通红,产生大量的热,而连接电炉的导线却不怎么热,这是什么原因?[问题5]某一电路中只含有某一电阻元件,即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一种
(1)按能量转化的特点,将它们归类;
(2)哪些适用于欧姆定律?哪些不适用?
(3)哪些属于纯电阻电路,哪些属于非纯电阻电路?[要点提炼]1.纯电阻电路电流通过纯电阻电路做功时,电能全部转化为导体的2.非纯电阻电路含有或的电路称为非纯电阻电路.在非纯电阻电路中,电流做的功将电能除了转化为内能外,还转化为或3.电功和电热的计算公式比较
(1)纯电阻电路电功全部转化为电热,即电功等于电热W=Q;P=P热;
(2)非纯电阻电路电功转化为电热和其他形式的能,即电功大于电热W=Q+E其他;P=P热+P其他
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.W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt=t只适用于纯电阻电路C.在非纯电阻电路中,UII2RD.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路
2、额定电压都是110V,额定功率PA=100W,PB=40W的灯泡两盏,若接在电压为220V的电路上,使两盏灯炮均能正常发光,且消耗功率最小的电路是
3、一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同,都通过相同的电流,在相同时间内 A.电炉放热与电动机放热相等B.电炉两端电压小于电动机两端电压C.电炉两端电压等于电动机两端电压D.电动机消耗的功率大于电炉的功率
4、如图2所示的电路中,电源电压为60V,内阻不计,电阻R=2Ω,电动机的内阻R0=
1.6Ω,电压表的示数为50V,电动机正常工作,求电动机的输入功率、输出功率各是多少?
5、一台电风扇,内阻为20Ω,接上220V电压后,电扇消耗功率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?教学案6 焦耳定律答案[问题1]导体内有恒定电场,它驱动自由电荷定向运动而做功电流做功实际上就是恒定电场的电场力做的功,功的大小由W=qU确定[问题2]q=It,W=UIt[要点提炼]
(1)W=UIt、焦耳、J
(2)电场、电能、电能
(3)1kW·h=
3.6×106J[问题3]不相同电流做功快,不代表做功多;电流做功的快慢用电功率表示,电流做功的多少用电功表示[要点提炼]
(1)单位时间、P=W/tP=UI
(2)瓦特、W[问题4]Q=UIt或U2/Rt或I2Rt[要点提炼]
1、平方、电阻、所用时间、Q=I2Rt[要点提炼]
(1)单位时间、导体产生的热量
(2)P=I2R[延伸思考] 电阻丝与导线电流相同,但电阻丝阻值大,产生的热就多,导线电阻很小,热功率很小,温度升高的不明显[问题5]
(1)纯生热类白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅;非纯生热类电动机、电容器、电解槽
(2)纯生热导体适用于欧姆定律;非纯生热导体则不适用
(3)纯生热类电路属于纯电阻电路,非纯生热类电路属于非纯电阻电路[要点提炼]1.内能2.电动机、电解槽、机械能、化学能
1、BCD
2、A灯泡额定电流,B灯泡A灯泡电阻,B灯泡A电路看起来最佳,但B灯泡电阻大,分得的电压将超过110V,造成过压B电路总电流为IB=
0.36A,还没有支路A灯泡电流大,不合理C电路总电流为I=IA=
0.91A,总能耗P=UI=220×
0.91W=200WD电路总电流为I=IA+IB=
1.27A,最大总能耗P=UI=220×
1.27W=279W选C
3、ABD
4、电动机正常工作时,电动机两端的电压U0=50V,电阻R的电压就应该是U=10V此时通过电路中的电流I=U/R=10/2A==5A所以电动机的输入功率P入=U0I=50×5W=250W,输出功率P出=U0I-I2R0=210W
5、1因为P入=IU所以I==A=
0.3A2电风扇正常工作时转化为内能的功率P内=I2R=
0.32×20W=
1.8W电风扇正常工作时转化为机械能的功率P机=P入-P内=66W-
1.8W=
64.2W电风扇正常工作时的效率η=×100%≈
97.3%3电风扇的风叶被卡住后,电动机不转时可视为纯电阻电路,通过电风扇的电流I==A=11A(远大于正常工作的电流)电动机消耗的电功率P=IU=11×220W=2420W(远大于正常工作时的输入功率66W)电动机发热功率P内=I2R=112×20W=2420W。