《焦耳定律》學(xué)案全集1（人教版1）

焦耳定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（一）知識(shí)與技能1．理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。了解實(shí)際功率和額定功率。2．了解電功和電熱的關(guān)系。了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的適應(yīng)條件。3．知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系，電功大于電熱。4．能運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)解決簡(jiǎn)單的含電動(dòng)機(jī)的非純電阻電路問(wèn)題。（二）過(guò)程與方法通過(guò)有關(guān)實(shí)例，讓學(xué)生理解電流做功的過(guò)程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)一步體會(huì)能量守恒定律的普遍性?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】想一想：電燈泡能夠發(fā)光、電動(dòng)機(jī)可以對(duì)外做功，那么它們消耗的電能怎么計(jì)算呢？填一填：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，故各種用電器消耗的電能等于電流所做功，而電流所做功等于電荷q定向移動(dòng)過(guò)程中靜電力所做的功，即W=Uq=UIt，故電流通過(guò)某用電器時(shí)的功率P=UI。填一填：當(dāng)電路中的用電器是純電阻時(shí)，由歐姆定律可知：I=U/R，故此時(shí)電流做的功W=I2Rt，此時(shí)用電器消耗的電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（熱量Q），其熱功率為P=I2R。點(diǎn)一點(diǎn)：電功是從電場(chǎng)理論出發(fā)的概念，是電能減小的量度，故P=IU適用于任何電路；電熱是電路中的熱現(xiàn)象（電流的熱效應(yīng)），是電能減小的一部分，故P=I2R適用于純電阻電路和非純電阻電路中熱功率的計(jì)算。【典例剖析】【例1】不考慮溫度對(duì)電阻的影響，對(duì)一個(gè)“220V，40W”的燈泡，下列說(shuō)法正確的是A.接在110V的電路上時(shí)的功率為20WB.接在110V的電路上時(shí)的功率為10WC.接在440V的電路上時(shí)的功率為160WD.接在220V的電路上時(shí)的功率為40W解析：正確選項(xiàng)為BD。（法一）由得燈泡的電阻Ω＝1210Ω∴電壓為110V時(shí)，W=10W電壓為440V時(shí)，超過(guò)燈炮的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，P=0.（法二）由。可知R一定時(shí)，P∝U2，∴當(dāng)U=110V=，P=P額/4=10W【例2】一直流電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈兩端加電壓為，電流為0.3A。松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為2V時(shí)，電流為0.8A，電動(dòng)機(jī)正常工作。求該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，輸入的電功率是多少?電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多少?解析：電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其消耗的電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)阻：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能，其輸入的電功率為P入=I1U1＝×2W＝W電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P機(jī)=P入-I12r=W=【例3】潮汐發(fā)電是利用漲落潮的水位差來(lái)工作的，潮差越大，海水流量越大，發(fā)電功率也越大。我國(guó)潮汐能的可供開發(fā)的總裝機(jī)量為×１０7kW。1980年8月，在浙江江廈建成第一座潮汐電站，裝機(jī)量為3×103kW，平均年發(fā)電量為×107kW·h，其規(guī)模居世界第二位。（1）試根據(jù)上文中給出的數(shù)據(jù)，計(jì)算我國(guó)建造的江廈潮汐電站平均每天滿負(fù)荷工作幾小時(shí)?（2）設(shè)江廈潮汐電站漲潮和落潮時(shí)的平均潮差為6m，計(jì)算每次漲潮時(shí)流量是多大?（設(shè)潮汐電站的總能量轉(zhuǎn)換效率為50%）【例4】如圖所示，有一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)，內(nèi)阻r=Ω，R=10Ω，U=160V，電壓表的讀數(shù)為110V，求（1）通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少？（2）輸入到電動(dòng)機(jī)的電功率是多少？（3）在電動(dòng)機(jī)中發(fā)熱的功率是多少？（4）電動(dòng)機(jī)工作1h所產(chǎn)生的熱量是多少？解析：（1）設(shè)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為U1，電阻R兩端的電壓為U2，則U1=110V，U2=U-U1=（160-110）V=50V通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I，則I==A=5A（2）輸入到電功機(jī)的電功率P電，P電=U1I=110×5W=550W（3）在電動(dòng)機(jī)中發(fā)熱的功率P熱，P熱=I2r=52×W=15W（4）電動(dòng)機(jī)工作1h所產(chǎn)生的熱量Q，Q=I2rt=52××3600J=54000J【課堂訓(xùn)練】1．下列關(guān)于電功和電功率的說(shuō)法中，正確的是()A.電流做功就是電場(chǎng)力做功，把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能B.電流做功越多，則功率越大C.電功率越小，則電流做的功一定越小D.額定電壓相同的用電器A和B，額定功率PA＞PB，兩者串聯(lián)后接在電路中，持續(xù)一段時(shí)間后，實(shí)際消耗的電能WA＞W(wǎng)B2．直流電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R，當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)通過(guò)的電流強(qiáng)度為I，兩端電壓為U，則其輸出的功率是：A．UI，B．C．D．3.一只電爐的電阻絲和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)線圈電阻相同，都為R。設(shè)通過(guò)它們的電流相同（電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)），則在相同的時(shí)間內(nèi)[]A．電爐和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電熱相等B．電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率C．電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓D．電爐和電動(dòng)機(jī)兩端電壓相等4．一根電阻絲在通過(guò)2C的電量時(shí)，消耗電能是8J。若在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)4C的電量，則該電阻絲兩端所加電壓U和該電阻絲在這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能E分別為[]A．U＝4VB．U=8VC．E＝16JD．E=32J5．兩個(gè)繞線電阻分別標(biāo)有“100Ω、10w”和“20Ω、40W”，則它們的額定電流之比為[]A．B.C.D.6．把兩根同樣材料制成的電阻絲分別連在兩個(gè)電路中。A電阻絲長(zhǎng)為L(zhǎng)，直徑為d；B電阻絲長(zhǎng)為3L，直徑為3d，要使兩電阻絲消耗的電功率相等，加在兩電阻絲上的電壓之比應(yīng)是：A．B．C．D．7．由甲地向乙地輸電，輸送的電功率一定，輸電線的材料一定。設(shè)輸電電壓為U，輸電線的橫截面積為S，輸電線因發(fā)熱損失的電功率為P，下列說(shuō)法中正確的是：A．若U一定，則P與S成反比。B．若U一定，則P與成反比。C．若S一定，則P與U成反比。D．若S一定，則P與成反比。8、如圖所示，將電壓U直接接在電阻R兩端.R消耗的功率為9W，將電壓U用較長(zhǎng)的導(dǎo)線接在R兩端，R消耗的功率為4W，則此時(shí)導(dǎo)線上消耗的功率為W9、如圖所示，金屬圓環(huán)半徑為r，單位長(zhǎng)度的電阻為R0，∠AOC為120°，電流從A點(diǎn)流進(jìn)圓環(huán)，從B點(diǎn)流出圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)消耗的功率為108W，若電流從A點(diǎn)流進(jìn)，從C點(diǎn)流出時(shí)，圓環(huán)消耗的功率為多少W.(AB為直徑，電壓U保持不變)10.如圖所示電路中，燈A和燈B的規(guī)格分別為220V/15W，220V/60W，要使兩燈串聯(lián)在電路中都不燒壞，則兩端電壓U最多可加到V，此時(shí)燈B的實(shí)際功率為___________W.11、由于供電電壓的降低，使電路中用電器的電功率降低了19%，知這時(shí)電源的電壓比原來(lái)降低了多少？12、一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)在3V電壓下工作，通過(guò)它的電流強(qiáng)度為0.2A，用此