選修3-三維設計-第2章5節(jié)焦耳定律

第二章理解

新知把握熱點考向應用創(chuàng)新演練第5節(jié)知識點一知識點二考向一考向二［

］1.電功定義：電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的

電流I

和通電時間t三者的乘積。公式：W＝IUt。國際單位：焦，符號：J。實質(zhì)：導體中的恒定電場對

電荷的靜電力

在做功。2.電功率(1)定義：單位

時間內(nèi)電流所做的功。W(2)公式：P＝

t

＝

IU

。單位：瓦，符號：W。意義：表示電流做功的快慢。[重點詮釋]1.串、并聯(lián)電路中的功率關(guān)系串聯(lián)電路并聯(lián)電路功率分配P1

R1P

＝R2

2P1

R2P

＝R2

1功率關(guān)系P＝P1＋P2＋…＋PnP＝P1＋P2＋…＋Pn2.額定功率和實際功率用電器正常工作時所消耗的功率叫做額定功率。當用電器兩端電壓達到額定電壓U

額時，電流達到額定電流I

額，電功率也達到額定功率P

額，且P

額＝U

額I

額。用電器的實際功率是用電器在實際工作時消耗的電功率。為了使用電器不被燒毀，要求實際功率不能大于其額定功率。1.一的時間內(nèi)通過

4電能分別是A.4

V,16

JB.8

V,16

JC.4

V,32

JD.8

V,32

J解析：設電阻絲電阻為R，開始所加電壓為U1，則W1＝q1U1，即8＝2U1，故U1＝4

V。設后來所加電壓為U2，產(chǎn)生的熱量為W2，則q2

U2I2＝

t

＝

R

①q1

U1又

I1＝

t

＝

R

②q2U

4由①②得

U2＝q1

1＝2×4

V＝8

VW2＝q2U2＝4×8

J＝32

J答案：D[

]1.焦耳定律(1)內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比。公式：Q＝

I2Rt

。對應單位：1

J＝1

A2·Ω·s。適用范圍：可求任何電路中的

電熱

。二次方2.熱功率(1)定義：單位時間內(nèi)產(chǎn)生的

電熱

。Q(2)公式：P＝

t

＝

。I2R[重點詮釋]1.純電阻電路和非純電阻電路純電阻電路非純電阻電路元件特點電路中只有電阻元件電路中除電阻外，還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器電流、電壓、電阻三者的關(guān)系遵循歐姆定律

IU＝R不遵循歐姆定律，U>IR或

I

U<R純電阻電路非純電阻電路能量轉(zhuǎn)化形式電流做功，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：W＝Q＝UIt2

U2＝I

Rt＝

R

t電流做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能量：電功

W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，W＝Q＋W

其他元件舉例電阻、電爐絲、白熾燈電

、電解槽2.電功與電熱的區(qū)別與聯(lián)系2U2(1)純電阻電路：W＝Q＝UIt＝I

Rt＝

R

t電

熱2U2RP

＝P

＝UI＝I

R＝

。(2)非純電阻電路：電功W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，W＞Q；電功率P

電＝UI，熱功率P

熱＝I2R，P

電＞P

熱。[特別提醒]在非純電阻電路中，只能用

W＝UIt，P＝UI

計算電功和電功率；Q＝I2Rt

及P

熱＝I2R

計算電熱和熱功率。對于含有電 的電路，電 轉(zhuǎn)動時是非純電阻電路，電不轉(zhuǎn)時是純電阻電路。2U22.關(guān)于三個公式

P＝UI、P＝I

R、P＝

R

的適用范圍，以下說電法正確的是

(

)A.第一個公式普遍適用

電功率，后兩式普遍適用熱功率B.在純電阻電路中，三個公式既可適用

電功率，又可適用

電熱功率C.在非純電阻電路中，第一個公式可適用

電功率，第二個公式可用

電熱功率，第三個公式?jīng)]有意義D.由U＝IR

可知，三個公式?jīng)]有任何區(qū)別，它們表達相同的意義，所示P

即是電功率解析：首先要明確，歐姆定律

U＝IR

只適用于純電阻電路，因此三個公式在純電阻電路中沒有區(qū)別，但在非純電阻電路中它們互不相同。其次，P＝UI

表示電功率，而P＝I2R

表示電熱功率。因此，在純電阻電路中，UI＝I2R，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱能；而在非純電阻電路中，UI>I2R，即消耗的電能只有部分轉(zhuǎn)化為熱能。答案：BC工作時的電阻。若電網(wǎng)220

V

電壓下，如果平均每天使用電爐2消耗多少度電？(一個月＝30

天)[思路點撥]

電爐當純電阻看待，當電壓小于額定電壓時，電爐達不到額定功率，電能的單位在生活中通常用“度”表示，1

度＝1

kW·h。[解析]U2設電爐電阻為

R，由P＝

R

得U22202R＝

P

＝2

000

Ω＝24.2

Ω當電壓為U′＝200

V

時，電爐的實際功率為P′＝U′2R2002＝24.2

W＝1

653

W在220

V

的電壓下，一個月耗用電能W＝Pt＝2×30×2

kW·h＝120

kW·h。[答案]

24.2Ω 1653W 120度(1)當用電器電壓達不到額定電壓時，其實際功率小于額2定功率。(2)電爐是純電阻用電器，計算其電功率或熱功率時可用U2公式：P＝UI＝I

R＝

R

。不考慮溫度對電阻的影響，對一個“220

V,40

W”的燈泡，下列說法正確的是

(

)接在

110

V

的電

時的功率為

20

W接在

110

V

的電

時的功率為

10

W接在

440

V

的電

時的功率為

160

W接在

220

V

的電

時的功率為

40

WU2額解析：法一：由P

額＝

R

得燈泡的電阻R＝U2P額額

2202＝

40Ω＝1210ΩU21102∴電壓為

110

V

時，P＝

R

＝1210

W＝10

W電壓為440

V

時，超過燈泡的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，P＝0U22法二：由P＝

R

可知R

一定時，P∝U

，所以，當U＝110V1＝2U

額時，PP額＝

4

＝10

W。故選B、D。答案：BD[例2]Ω，求：規(guī)格為“220

V36

W”的排氣扇，線圈電阻為40接上

220 V

的電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機械能的功率和發(fā)熱的功率；如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，求電

消耗的功率和發(fā)熱的功率。[審題指導]審題時應把握以下三點：發(fā)熱功率為P

熱＝I2R。機械能的功率為：P

機＝P

電－P

熱。(3)電不轉(zhuǎn)動時，可理解為純電阻。[解析I＝P＝

36

A≈U

220發(fā)熱功率為P

熱＝I2R＝(0.16)2×40

W≈1

W。轉(zhuǎn)化為機械能的功率為：P

機＝P－P

熱＝36

W－1

W＝35

W。(2)扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動后，

電 成為純電阻電路，電流做功全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時電 中電流為U

220I′＝R＝40

A＝5.5

A，電 消耗的功率即電功率等于熱功率：P

電′＝P

熱′＝UI′＝220×5.5

W＝1

210

W。[答案]

(1)35W 1W (2)1

210

W 1210W2.如圖

2－5－1

所示，R1＝20

Ω，電

M繞組R2＝10Ω，當開關(guān)打開時，電流表示數(shù)為0.5

A；當開關(guān)合上時，若電壓U

不變，電流表的示數(shù)

I

及電路消耗的功率P

應是圖2－5－1(

)A.I＝1.5AC.P＝15

WB.I<1.5

AD.P<15

W解析：當開關(guān)打開時，U＝I1