1.讲义(精简版)-高中焦耳定律(有答案).docVIP

第节 焦耳定律 【知能准备】 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。 【同步导学】 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，而是难以避免的内能损失。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）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2R t（电枢的电阻生热）.这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是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，WQ，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。 1．一只普通的家用照明白炽灯泡正常发光时，通过它的电流值与下列哪一数值较为接近(　　) A．20 A　　　　　　　　　　B．2 A C．0.2 A D．0.02 A 解析：普通的家用照明白炽灯泡正常发光时，其功率一般为几十瓦，根据P＝UI，可得I＝，显然电流值与0.2 A最接近． 答案：C RA、RB、RC三个电阻的伏安特性曲线．将这三个电阻并联后接在电路中，其中消耗电功率最大的是： A．RA B．RB C．RC D．条件不足，无法确定 【答案】A 3．有一只电风扇，标有“220 V 50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法，正确的是(　　 ) A．Q＝U2·t/R B．Q＝Pt C．Q＝(P/U)2·Rt D．以上三种方法均正确 答案：C 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）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？ 解答 （1）因为P入=IU 所以I= A=0.3 A （2）电风扇正常工作时转化为内能的功率 P内=I2R=0.32×20 W=1.8 W 电风扇正常工作时转化为机械能的功率 P机=P入-P内=66 W-1.8 W=64.2 W 电风扇正常工作时的效率 η=×100%=97.3% (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 ．(16分)电动机的额定电压是110 V，额定功率是2.2 kW，线圈的电阻是0.5 Ω，求： (1)电动机正常工作时的电流多大？ (2)1 s时间内线圈上产生的热量是多少？ (3)1 s时间内转化的机械能有多少？ (4)用此电动机提升质量为100 kg的重物，匀速运动时的速度多大？ 解析：(1)根据P＝UI可得，I＝；(2)1 s时间内线圈上产生的热量Q＝I2Rt＝200 J；(3)根据能量转化和守恒定律可知，1 s时间内转化的机械能E机＝E电－Q＝UIt－I2Rt＝2000 J；(4)电动机输出的机械功率P机＝UI－I2R，因为P机＝Fv，重物匀速运动时，F＝mg，所以v＝＝，代入数据即得v＝2 m/s. 答案：(1)20 A　(2)200 J　(3)2000 J　(4)2 m/s ．(16分)观察