2021-2022学年高二物理人教版选修3-1学案：2.5《焦耳定律》-Word版含答案.docx

2. 5 焦耳定律学案
课前预习学案
一、预习目标
初步了解焦耳定律，并能进行有关计算
二、预习内容
1.电流做功的多少等于 转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对 的 力在做功，电荷的 减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。
2.电流通过用电器时把 能全部转化为 能，这样的电路叫做纯电阻电路。
三、提出怀疑

课内探究学案
一、学习目标
1．理解电流热效应的本质
2．把握焦耳定律，并能进行有关计算
3．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
二、学习过程
1.电功和电功率
（1）电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能（电场能、机械能、化学能或内能等）的量度。
（2）W= qU=UIt是电功的普适式，P= UI是电功率的普适式，适用于任何电路。
2.焦耳定律和热功率
（1）电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度.
（2）Q=I2Rt是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）；P=I2R是热功率的计算式，
3.电功和电热
（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.
（2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避开的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.这时电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不行避开地转化为电热Q=I2R t（电枢的电阻生热）.这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应当是W=E其他＋Q.
（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I 2R t=；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W>Q，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。

例1 一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后，消耗功率66 W，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）假如接上电源后，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？
三、反思总结

四、当堂检测
1. 用电器两端电压220V，这意味着( )
A.1A电流通过用电器时，消耗的电能为220J
B.1C正电荷通过用电器时，产生220J的热量
C.1A电流通过用电器时，电流的发热功率为220W
D.1C正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J
2. 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50W
B.灯泡的实际功率为25W
C.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
3.下图电路中，电灯L1、L2都标有“220V，100W”；电灯L3、L4都标有“220V，40W”．将A、B两端接入电源，最暗的灯是　 (　 )

A．L1 B．L2 C．L3 D．L4
4.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调整滑动变阻器，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
5. 输电线总电阻为r，输送的电功率是P，送电电压为U，则用户得到的功率为( )
A.P B. C. D.
6.一个直流电动机所加电压为U，电流为 I，线圈内阻为 R，当它工作时，下述说法中错误的是 （ ）
　　A．电动机的输出功率为U2／R
　　B．电动机的发热功率为I2R
　　C．电动机的输出功率为IU-I2R
　　D．电动机的功率可写作IU=I2R=U2/R
7.有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：
（1）电动机正常工作时的输出功率 ；
（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）
8．某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？

9．微型吸尘器的直流电动机内阻肯定，当加上0.3 Ｖ的电压时，通过的电流为0.3 A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0 Ｖ时，电流为0.８ A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？

课后练习与提高
1.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.电场力做功使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
2. 一盏电灯直接接在恒定的电源上，其功率为100W，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9W，那么此时电灯实际消耗的电功率将( )
A.大于91W B.小于91W C.等于91W D.条件不足，无法确定
3. A、B、C三个灯泡如图所示的方式连接时，各自消耗的实际功率相同，则PA:PB:PC为( 　　)

A.1:1:1 B.1:2: 2 C.2:1:1 D.1:4:4
4.图中R1=4Ω，R2=9Ω，R3=18Ω。通电后 （ ）
A．经R1和R3的电流之比I1：I3=3：1
B．R1两端的电压和R3两端的电压之比U1：U3=4：9
C．三个电阻消耗的电功率之比P1：P2：P3=2：1：2
D．三个电阻消耗的电功率之比P1：P2：P3=2： 2：1
5. 两个电阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并联在电路中．欲使这两个电阻消耗的电功率相等,可行的方法是（ ）
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
6.理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干。设电动机线圈电阻为R1 ，它与电热丝电阻值R2 串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U，电流为I消耗的功率为P，则有 （ ）
A． B． C． D．
7.一台直流电动机线圈电阻r =1Ω，与一阻值R=10Ω的电阻串联，当所加电压U=150V，电动机正常工作时电压表示数100V，求电动机消耗的功率及输出的机械功率。
　　8.如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点（103℃）时会自动断开；S2是一个自动温控开关，当温度低于60℃时会自动闭合，温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热状态时的指示灯，它在保温状态下是不亮的，黄灯是保温状态下的指示灯。限流电阻R1=R2=500Ω，加热电阻丝R3=50Ω，两灯的电阻不计。
（1）依据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程 （包括加热和保温的过程）。
（2）简要回答，假如不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗？
（3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。
9.一台国产XQB30—13型全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表，试依据表中供应的数据计算：
额定电压
220 Ｖ
额定频率
50 Hz
额定洗衣、脱水功率
360 W
额定洗衣、脱水容量
3 kg
整机质量
33 kg
外形尺寸(长×宽×高)
(5４2×550×９20)ｍｍ3
(1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流是多大?
(2)如洗衣、脱水的累计时间为40 min，则洗衣机耗电多少?

2.5 焦耳定律 学案导学参考答案

(3)电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻，通过电风扇的电流
I= A=11 A
电动机消耗的电功率
P=IU=11×220 W=2420 W
电动机发热功率
P内=I2R=112×20 W=2420 W
预习内容
1.电能 自由电荷 静电力 电势能 2.电 内
当堂检测
1、D 2、BC 3、C 4、C 5、B 6、AD
7、1.5W，8W
8、31W
9、60％.
课后练习与提高
1、AC 2、B 3、D 4、AC 5、A 6、AD
7、P=IUM=5×100=500W P热=I2r =25W　 P机=P-P热=500-25=475W
8、(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时把手动开关S1关闭，这时黄灯短路红灯亮，电饭堡处于加热状态，加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合待电饭煲中水烧干后，温度上升到103℃时.开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态由于电饭堡散热，待温度下降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新处于加热状态，待温度上升到80℃时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态.(2)不能，由于假如不闭合S1，则只能将食物加热至80℃.(3)设电饭煲处于加热状态时，功率为P1，