高中物理 3.3焦耳定律课件 鲁科选修31.ppt

第第3节焦耳定律节焦耳定律1理理解解用用电电器器的的作作用用是是把把电电能能转转化化为为其其他他形形式式的的能能，会会计计算电流所做的功与电功率算电流所做的功与电功率2知知道道焦焦耳耳定定律律，会会根根据据焦焦耳耳定定律律计计算算用用电电器器产产生生的的电电热热3知知道道纯纯电电阻阻电电路路与与非非纯纯电电阻阻电电路路的的差差别别，会会结结合合实实际际问问题题区区分分电电功功和和电电热热，进进一一步步体体会会能能量量守守恒恒定定律律的的意意义义和和普普适适性性1在在电电路路中中，导导体体中中的的自自由由电电荷荷在在电电场场力力作作用用下下发发生生定定向向移移动动而而形形成成_，此此过过程程中中电电场场力力对对自自由由电电荷荷做做功功，在在一一段段电电路路中中_所所做做的的功功，就就是是电电流流做做的的功功，简简称称电电功功公公式：式：W_.单位：单位：_，符号：，符号：_.【答案】【答案】电流电场力电流电场力UIt焦耳焦耳J2电电流流所所做做的的功功，跟跟完完成成这这些些功功所所用用时时间间的的_叫叫做做电功率公式：电功率公式：P_.单位：单位：_.符号：符号：_.【答案】【答案】比值比值UI瓦特瓦特W1如何计算电功和电功率？如何计算电功和电功率？2焦耳定律的内容是什么？焦耳定律的内容是什么？3什么是热功率？什么是热功率？4电功率和热功率有什么区别与联系？电功率和热功率有什么区别与联系？5你身边的电器哪些利用了电流的热效应？你身边的电器哪些利用了电流的热效应？一、电能一、电能1电电功功：电电路路内内自自由由电电荷荷在在电电场场力力作作用用下下定定向向移移动动形形成成电电流，这时流，这时 对对 做了功，这就是电功做了功，这就是电功公公式式表表示示为为：W ，表表示示电电流流在在一一段段电电路路中中所所做做的的功功等等于于这这段段电电路路两两端端的的 、 、通通电电 三三者者的乘积的乘积单位：单位： 2电电功功率率：电电流流在在 内内做做的的功功，公公式式表表示示为为：P ，表表示示电电流流在在一一段段电电路路上上做做功功的的功功率率等等于于 与与这段电路两端的这段电路两端的 的乘积的乘积单位：单位： 电场力电场力自由电荷自由电荷qUUIt电压电压U电流电流I时间时间t焦耳焦耳(J)单位时间单位时间W/tUI电流电流I电压电压U瓦特瓦特(W)二、焦耳定律二、焦耳定律电电流流通通过过导导体体产产生生的的热热量量跟跟 成成正正比比，跟跟 成正比，跟成正比，跟 成正比，这就是焦耳定律成正比，这就是焦耳定律公式：公式： ，在纯电阻电路中还可写成：，在纯电阻电路中还可写成： .三、身边的电热三、身边的电热各各种种电电器器在在使使用用中中都都会会放放出出大大量量的的电电热热，有有的的是是利利用用这这些些电热，如电熨斗、电热，如电熨斗、 、电烘箱、电烘箱、 等等有有的的电电器器并并不不是是利利用用的的它它的的电电热热，这这种种电电热热要要是是散散热热不不及及时会造成危害，如电动机、电视机、时会造成危害，如电动机、电视机、 、 等等电流的二次方电流的二次方导体的电阻导体的电阻通电时间通电时间QI2Rt电暖气电暖气电热水器电热水器电冰箱电冰箱电脑电脑一、电功和电热间的关系一、电功和电热间的关系【答案】【答案】CD二、纯电阻电路和非纯电阻电路二、纯电阻电路和非纯电阻电路1纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路和非纯电阻电路的比较2非纯电阻电路中的电流和电压的计算非纯电阻电路中的电流和电压的计算欧欧姆姆定定律律IU/R是是不不适适用用于于非非纯纯电电阻阻电电路路的的，因因此此在在这这样样的的电电路路中中不不能能简简单单地地用用IU/R来来进进行行处处理理，可可用用以以下下方方法法来来处处理：理：(1)将电阻与其他因素分离出来，区别对待如电动机两端将电阻与其他因素分离出来，区别对待如电动机两端的电压为的电压为U，其内阻为，其内阻为R，电流，电流I，为了方便处理，将电阻，为了方便处理，将电阻R与电与电动机分离，画出等效电路图，如右图，很明显，电压动机分离，画出等效电路图，如右图，很明显，电压U是加在电是加在电阻阻R和电动机两端的共同电压，和电动机两端的共同电压， 加在加在R两端的电压要比两端的电压要比U小，所小，所以用以用IU/R计算电路的电流就明显不对若知道计算电路的电流就明显不对若知道R两端的电压两端的电压U，对，对R使用欧姆定律使用欧姆定律IU/R是可行的是可行的含电动机电路的分析：含电动机电路的分析：(1)若若电电动动机机转转动动则则由由电电能能转转化化为为机机械械能能，此此时时为为非非纯纯电电阻阻电路，部分电路的欧姆定律不再适用电路，部分电路的欧姆定律不再适用(2)若若电电动动机机不不转转，则则没没有有电电能能转转化化为为机机械械能能，此此时时损损失失的的电电能能全全部部转转化化为为内内能能，这这时时的的电电路路为为纯纯电电阻阻电电路路可可以以利利用用欧欧姆定律求解线圈的电阻姆定律求解线圈的电阻2.一一台台电电风风扇扇，内内电电阻阻是是20 ，接接上上220 V的的电电压压后后正正常常工工作，消耗的功率是作，消耗的功率是66 W，求：，求：(1)电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流；电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流；(2)电电风风扇扇工工作作时时，转转化化为为机机械械能能和和内内能能的的功功率率，电电机机的的效效率；率；(3)若若接接上上电电源源后后，扇扇叶叶被被卡卡住住，不不能能转转动动，此此时时通通过过电电动动机的电流多大？电动机消耗的电功率和发热功率各是多大？机的电流多大？电动机消耗的电功率和发热功率各是多大？【答案】【答案】(1)0.3 A(2)64.2 W1.8 W97.3%(3)11 A2 420 W2 420 W 在在电电源源电电压压不不变变的的前前提提下下，增增加加电电炉炉电电热热丝丝在在相相等等的的时时间内的发热量，可采取的措施是间内的发热量，可采取的措施是()A增大电热丝的电阻增大电热丝的电阻B减小电热丝的电阻减小电热丝的电阻C在电热丝上并联电阻在电热丝上并联电阻D在电热丝上串联电阻在电热丝上串联电阻【答案】【答案】B本题易误选本题易误选A.因为根据因为根据QI2Rt知，导体上放出的热量知，导体上放出的热量 Q与与电阻电阻R成正比本题中电压不变，增大电炉丝电阻，电流减小，成正比本题中电压不变，增大电炉丝电阻，电流减小，故故Q与与R不成正比不成正比 11：“220 V,5.5 kW”的的电电动动机机，电电阻阻为为0.4 ，它它在在正正常常工工作作时时的的电电流流为为_A,1 s内内产产生生的的热热量量是是_J,1 s内内有有_J的电能转化为机械能的电能转化为机械能【解析】【解析】正常工作时正常工作时IP/U25 AQI2Rt250 J，P机机P总总P热热5 250 W，QP机机t5 250 J.【答案】【答案】252505 250 如下图所示，有如下图所示，有A、B两灯额定电压都是两灯额定电压都是110 V，额定，额定功率功率PA100 W，PB40 W，接在，接在220 V电路上使用，使电灯能电路上使用，使电灯能够正常发光，且电路中消耗电能最小的电路是够正常发光，且电路中消耗电能最小的电路是()【答案】【答案】C21：三个电阻分别标有：三个电阻分别标有“100 ，4 W”、“200 ，2 W”、“50 ，8 W”，将它们串联起来，允许通过的最大电流为，将它们串联起来，允许通过的最大电流为_ A，允许消耗的最大总功率为，允许消耗的最大总功率为_ W(不考虑温不考虑温度对电阻的影响度对电阻的影响)【答案】【答案】0.13.5 在研究微型电动机的性能时，可采用如下图所示的实在研究微型电动机的性能时，可采用如下图所示的实验电路当调节滑动变阻器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，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为电压表的示数分别为0.5 A和和1.0 V；重新调节；重新调节R，使电动机恢复，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和和15.0 V求：求：(1)这这台台电电动动机机正正常常运运转转时时的的输输出出功功率率和和电电动动机机的的线线圈圈电电阻阻(2)电电动动机机的的正正常常工工作作状状态态是是匀匀速速提提升升一一个个2 kg的的物物体体，该该物体竖直上升的速度多大？物体竖直上升的速度多大？(g10 m/s2)【答案】【答案】(1)22.0 W2 (2)1.1 m/s(1)电动机的等效处理电动机的等效处理电电动动机机是是一一种种非非纯纯电电阻阻性性用用电电器器，它它把把电电能能转转化化为为机机械械能能和和热热能能在在电电路路计计算算中中，常常把把电电动动机机等等效效为为阻阻值值等等于于其其内内阻阻的的电电阻阻rD和和无无电电阻阻的的转转动动线线圈圈D串串联联而而成成，如如右右图图所所示示，电电流流通通过过rD时把电能转化为热能，而线圈时把电能转化为热能，而线圈D把电能转化为机械能把电能转化为机械能(2)输输入入功功率率：电电动动机机的的总总功功率率由由电电动动机机电电路路的的电电流流和和电电压决定，计算：压决定，计算：P总总UI.(7)解决电动机问题注意分两种情况：解决电动机问题注意分两种情况：当当电电动动机机正正常常工工作作时时，要要分分别别搞搞清清电电动动机机的的总总功功率率、输输出功率和热功率出功率和热功率当当电电动动机机因因故故障障或或其其他他原原因因不不转转动动时时，相相当当于于一一个个纯纯电电阻电路阻电路31：微微型型吸吸尘尘器器的的直直流流电电动动机机的的内内阻阻一一定定，为为1 ，当当加加在它两端的电压为在它两端的电压为2.0 V时，电流为时，电流为0.8 A，且能正常工作，且能正常工作(1)求它的额定输入功率多大？求它的额定输入功率多大？(2)工作时由导线发热损失的功率多大？工作时由导线发热损失的功率多大？(3)它的最大输出功率多大？它的最大输出功率多大？【解解析析】电电动动机机正正常常工工作作时时是是非非纯纯电电阻阻电电路路，计计算算只只能能根据定义式：根据定义式：(1)额定输入功率额定输入功率P额额UI20.8 W1.6 W(2)电动机发热功率电动机发热功率P热热I2R(0.8)21 W0.64 W(3)根根据据能能的的转转化化与与守守恒恒，电电动动机机的的最最大大输输出出功功率率P出出P额额P热热0.96 W.【答案】【答案】(1)1.6 W(2)0.64 W(3)0.96 W1一一台台电电动动机机的的线线圈圈电电阻阻与与一一只只电电炉炉的的电电阻阻相相同同，都都通通过过相同的电流，在相同的时间内相同的电流，在相同的时间内()A电炉放热和电动机放热相等电炉放热和电动机放热相等B电炉两端电压大于电动机两端电压电炉两端电压大于电动机两端电压C电炉两端电压等于电动机两端电压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电功率电动机消耗的功率大于电炉的电功率【解解析析】由由Q热热I2Rt知知A对对电电炉炉为为纯纯电电阻阻电电路路UItI2Rt，UIR，电电动动机机为为非非纯纯电电阻阻电电路路，UItI2Rt，UIR，B、C错，错，D对对【答案】【答案】AD2如如右右图图所所示示，电电路路两两端端的的电电压压U保保持持不不变变，电电阻阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则电阻之比消耗的电功率一样大，则电阻之比R1 R2 R3()A1 1 1B4 1 1C1 4 4 D1 2 2【答案】【答案】C3.如右图所示，有一内电阻为如右图所示，有一内电阻为4.4 的电解槽和一盏标有的电解槽和一盏标有“110 V,60 W”的灯泡串联后接在电压为的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，的直流电路两端，灯泡正常发光，则灯泡正常发光，则()A电解槽消耗的电功率为电解槽消耗的电功率为120 WB电解槽的发热功率为电解槽的发热功率为60 WC电解槽消耗的电功率为电解槽消耗的电功率为60 WD电路消耗的。