2015年秋高中物理第2章第5节焦耳定律课件新人教版选修3-1解析.pptVIP

第5节　焦耳定律 1．理解电功及电功率，理解电能和其他形式的能量转化的关系． 2．知道焦耳定律的物理意义，掌握焦耳定律在生活中的应用． 3．从能量的转化和守恒理解电功和电热的区别，知道纯电阻电路和非纯电阻电路． 要点一　电功和电功率 1．电功 (1)定义：电流在一段电路中所做的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三者的乘积． (2)公式：W＝IUt. (3)国际单位：焦，符号：J. (4)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功． (5)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． W＝UIt适用于任何电路． (5)额定功率和实际功率 ①用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率．当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额＝U额I额． ②用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率．为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率． 3．串、并联电路中的功率关系 “负载”、“负荷”与“电阻”的区别 “负载”或“负荷”是对用电器功率特征的一种习惯称谓．通常说“负载”或“负荷”大，是指用电器的功率大，并不是用电器的“电阻”大．在一般情况下，“负载”大的用电器电阻反而小，如“220 V　60 W”与“220 V　100 W”的两个灯泡，后者功率较大，电阻却较小． 要点二　焦耳定律 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比． (2)公式：Q＝I2Rt. (3)单位：焦耳，符号是J. (4)焦耳定律的微观解释：在电场力的作用下，金属中做定向移动的自由电子频繁地与金属正离子发生碰撞，不断地把定向移动的动能传递给正离子，使离子热运动加剧，从而把电能转化为内能，温度升高． (5)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能． 电热是电能转化为内能的量度．只要电路中有电阻元件，电流通过电路时必产生电热，焦耳定律是一切电路中计算电热的普适公式． 3．纯电阻电路与非纯电阻电路 (1)两种电路的比较 (2)电功与电热 不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都用W＝UIt，功率都用P＝UI，热量都用Q＝I2Rt，热功率都用P＝I2R，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路． 　　　　关于电功和电热，下面说法正确的是(　　) A．任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，且W＝Q B．任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，且W有时不等于Q C．电功W＝UIt在任何电路中都适用，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用 D．电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，只适用于纯电阻电路 【分析】　W＝UIt和Q＝I2Rt两公式的适用条件是判断问题的依据． 【解析】　W＝UIt适用于求一切电路中的电功，Q＝I2Rt适用于求一切电路中的电热．在纯电阻电路中，W＝Q，在非纯电阻电路中，W＞Q.B选项正确． 【答案】　B 【方法总结】 处理电路中的能量转化问题时，一要明确电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路，二要清楚题目求解的是电功还是电热，再选用相应的公式求解． 　　　　　　　　　某种材料的圆柱形金属导体两端加上电压U后，通过电流为I，导体中的自由电子的移动速率为v，则(　　) A．v与电流大小无关 B．v与电压成正比 C．导体上电功率与U成正比 D．电流在导体上做功大于焦耳热 答案：B 　　　　某投影机有10个相同的强光灯L1～L10(“24 V 　200 W”)和10个相同的指示灯X1～X10(“220 V　2 W”)，将其连接在220 V交流电源上，电路如图，若工作一段时间后，L2灯丝烧断，则(　　) A．X1的功率减小，L1的功率增大 B．X1的功率增大，L1的功率增大 C．X2功率增大，其他指示灯的功率减小 D．X2功率减小，其他指示灯的功率增大 【答案】　C 　　　　　　　　　(2015·成都模拟)如图为学校自备发电机在停电时为教学楼教室输电的示意图，发电机输出电压恒为220 V，发电机到教学楼的输电线电阻用图中r等效替代．若使用中，在原来工作着的日光灯的基础上再增加教室开灯的盏数，则(　　) A．整个电路的电阻将增大，干路电流将减小 B．因为发电机输出电压恒定，所以原来工作着的日光灯的亮度将不变 C．发电机的输出功率将减小 D．输电过程中的损失功率(即输电线路消耗的功率)将增大 解析：用电器属于并联连接方式，增加并联用电器的个数，总阻值减小，干路电流变大，A选项错误；输电线电阻分压Ur＝Ir，根据闭合电路欧姆定律得，U＝UL＋Ur，输出电压U恒定，干路电流变大，Ur变大