2019-2020学年高中物理第2章恒定电流第5节焦耳定律课件 人教版选修3-1

2019-2020学年高中物理第2章恒定电流第5节焦耳定律课件 人教版选修3-1

第 5 节　焦耳定律 1 ． 电功 (1) 公式： W ＝ qU ＝ ____________. (2) 单位：在国际单位制中功的单位是 ___________ ，符号为 J ，常用的单位还有：千瓦时 (kW · h) ，也称“度”， 1 kW · h ＝ 3.6×10 6 J. 课前教材预案 要点一　电功和电功率 UIt 　 焦耳　 (3) 实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功． (4) 意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能，即电功是电能转化为其他形式的能的量度． 电流 I 　 UI 　 瓦特　 (4) 用电器的额定功率和实际功率 ① 额定功率：用电器 ______________ 工作时的最大功率，也就是用电器加上额定电压 ( 或通以额定电流 ) 时消耗的电功率． ② 实际功率：用电器在实际工作时消耗的电功率． 长期正常 　 要点二　焦耳定律 电能　 通电时间　 I 2 Rt 　 1 ． 纯电阻电路和非纯电阻电路 课堂深度拓展 考点一　电功和电热 2 ． 电功和电热的关系 求解电动机问题 【例题 1 】 在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器 R 使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为 0.5 A 和 1.0 V ；重新调节 R 使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为 2.0 A 和 15.0 V ．求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻． 思维导引： 根据答题模板，代入数据，准确求解． 答案 22.0 W 　 2 Ω 【变式 1 】 如图所示的电路中，电炉电阻 R ＝ 10 Ω ，电动机线圈的电阻 r ＝ 1 Ω ，电路两端的电压 U ＝ 100 V ，电流表的示数为 30 A ．求通过电动机的电流和通电 1 min 电动机做的有用功． 答案 20 A 9.6×10 4 J 考点二　串、并联电路中电功率的计算 最合理的电灯电路的分析方法 最合理的电灯电路就是能使灯泡正常发光且电路消耗功率最小，解答此类问题的思路分两步： (1) 先分清哪个电路的灯泡能够正常发光，可以从电流、电压、电功率中任选一个量达到其额定值，其他两个也达到额定值的方面分析． (2) 确定了正常发光后，再比较哪一个电路的实际功率小，可以用定量计算的方法比较哪个电路的总电流小，也可以用定性分析的方法． 【例题 2 】 额定电压都是 110 V ，额定功率 P L1 ＝ 100 W 、 P L2 ＝ 40 W 的两盏电灯，若接在电压是 220 V 的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是图中的 ( 　　 ) 思维导引： 两盏电灯均能正常发光，则必须都达到额定电压；电路消耗的功率最小，则电灯正常发光情况下滑动变阻器消耗的功率最小． 答案 C 【变式 2 】 把 6 个相同电灯接成如图甲、乙所示两电路，调节电阻箱，两组电灯均能正常发光．设甲、乙两电路消耗的电功率分别为 P 1 、 P 2 ，则 ( 　　 ) A ． P 1 <3 P 2 　　 B ． P 1 ＝ 3 P 2 C ． P 1 >3 P 2 　　 D ． 3 P 1 ＝ P 2 B 　 解析 设每个灯泡正常发光时，其电流为 I ，则图甲中总电流为 3 I ，图乙中总电流为 I ，电路中的总电压相同，所以 P 1 ＝ 3 IU, P 2 ＝ IU ，则 P 1 ＝ 3 P 2 . 课末随堂演练 C ．在非纯电阻电路中， UI > I 2 R D ．焦耳热 Q ＝ I 2 Rt 适用于任何电路 答案 BCD 2 ． 取两完全相同的电阻丝，第一次将两电阻丝串联，第二次将两电阻丝并联，两次在电阻丝两端加相同的电压．若两次两电阻丝产生的热量均为 Q ，第一次用时 t 串 ，第二次用时 t 并 ，则先后两次所用时间之比为 ( 　　 ) A ． 1∶1 　　 B ． 2∶1 　　 C ． 4∶1 　　 D ． 1∶4 C 　 3 ． ( 多选 ) 如图所示为一充电器对锂电池充电的电路图，已知输出电压为 U ＝ 3.0 V ，输出电流为 I ＝ 100 mA ，锂电池的内阻 r ＝ 2 Ω. 则在充电时间为 t ＝ 1 min 的时间内，下列说法正确的是 ( 　 　 ) A ．有 270 J 的电能转化为化学能 B ．充电过程中电流做的功为 18 J C ．该过程中锂电池产生的热量为 1.2 J D ．该过程中有 16.8 J 的化学能储存在锂电池中 BCD 　 解析 充电过程中，充电器对锂电池充电时电流做的功为 W ＝ UIt ＝ 18 J ，锂电池产生的热量为 Q ＝ I 2 rt ＝ 1.2 J ，转化为化学能的电能为 E ＝ W － Q ＝ 16.8 J ，该过程中有 16.8 J 的化学能储存在锂电池内，选项 B 、 C 、 D 正确， A 错误． 4 ． 如图所示， A 为电解槽， M 为电动机， N 为电炉丝，恒定电压 U ＝ 12 V ，电解槽内阻 r A ＝ 2 Ω. 当 S 1 闭合， S 2 、 S 3 断开时，电流表 A 示数为 6 A ；当 S 2 闭合， S 1 、 S 3 断开时，电流表 A 示数为 5 A ，且电动机输出功率为 35 W ；当 S 3 闭合， S 1 、 S 2 断开时，电流表 A 示数为 4 A ．求： (1) 电炉丝的电阻及发热功率； (2) 电动机的内阻； (3) 在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率． 答案 (1)2 Ω 　 72 W 　 (2)1 Ω 　 (3)16 W