高中物理 第2章 恒定電流 5 焦耳定律課件 新人教版選修3-1.ppt

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成才之路 · 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 選修3-1,恒定電流,第二章,5 焦 耳 定 律,第二章,為什么電視機、電風(fēng)扇通電時間長了會發(fā)熱？ 電流產(chǎn)生的熱量和哪些因素有關(guān)？,,電功,1.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、_________________、通電時間t三者的乘積。 2．表達式 W＝qU＝________。 3．單位 國際單位為__________，符號為J。常用單位為千瓦時(kWh)，亦稱為“度”，1度＝__________焦耳。,電路中的電流I,UIt,焦耳,3.6×106,4．物理意義 反映電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少。 5．對電功的理解 ①從力的角度，電流做功的實質(zhì)是__________對電荷做功。 ②從能的角度，電流做功是_______轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，電功的大小量度著電能的轉(zhuǎn)化，它標(biāo)志著電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。,電場力,電能,電功率,功,時間,UI,瓦特,4．物理意義 表示電流做功的_________。 5．用電器的額定功率和實際功率 (1)額定功率：用電器長期正常工作時的__________，也就是用電器加上額定電壓(或通以額定電流)時消耗的電功率。 (2)實際功率：用電器__________時消耗的電功率。為了保證用電器不被損壞，要求實際功率不能大于其額定功率。,快慢,最大功率,實際工作,1.焦耳定律 (1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟__________的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成__________。 (2)表達式：Q＝__________。 2．熱功率 (1)定義：單位時間內(nèi)放出的熱量。,焦耳定律,電流,正比,I2Rt,I2R,用電爐燒水時，爐盤內(nèi)的電爐絲被燒得通紅，產(chǎn)生大量的熱，而連接電爐的導(dǎo)線卻不怎么熱，這是什么原因？ 答案：通電導(dǎo)線跟電爐絲是串聯(lián)在一起的，通過它們的電流相等，而電爐絲的電阻比連接電爐絲的導(dǎo)線電阻要大得多。由焦耳定律Q＝I2Rt知在相等的時間內(nèi)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量比電爐絲產(chǎn)生的熱量要少得多。,二、純電阻電路和非純電阻電路 1．兩種電路的比較,[特別提醒]不管是純電阻電路還是非純電阻電路，計算電功時都可以用W＝UIt，功率都可以用P＝UI，熱量都可以用Q＝I2Rt，熱功率都可以用P＝I2R，若用變形式時，就要考慮是否是純電阻電路。,(福建師大附中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期期末)如圖所示，電動機M的線圈電阻為r，接入電壓恒為U的電源時，電動機正常工作，此時電動機通過的電流為I，消耗的電功率為P、線圈電阻的發(fā)熱功率為P熱、輸出的機械功率為P出。則下列關(guān)系式正確的是( ) 答案：D,,(黑龍江哈爾濱一中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期期中)額定電壓都是110V，額定功率PA＝100W，PB＝40W的電燈兩盞，若接在電壓是220V的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是下圖中的哪一個( ),純電阻電路中電功率的分析與計算,,對于C電路，B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光。 比較C、D兩個電路，由于C電路中變阻器功率為(IA－IB)×110，而D電路中變阻器功率為(IA＋IB)×110，所以C電路消耗電功率最小。 答案：C,(常德市一中2013～2014學(xué)年高二檢測)把6個相同電燈接成如圖(甲)、(乙)所示兩電路，調(diào)節(jié)變阻器，兩組電燈均能正常發(fā)光。設(shè)(甲)、(乙)兩電路消耗的電功率分別為P1、P2，則( ) A．P1＜3P2 B．P1＝3P2 C．P1＞3P2 D．3P1＝P2 答案：B,,解析：設(shè)每個燈泡正常發(fā)光時，其電流為I，則圖(甲)中總電流為3I，圖(乙)總電流為I，所以，P1＝3IU，P2＝IU，P1＝3P2，故選B。,如圖所示為電動機提升重物的裝置，電動機線圈的電阻為r＝1Ω，電動機兩端電壓為5V，電路中的電流為1A，物體A重20N。忽略一切摩擦，求： (1)電動機線圈電阻消耗的熱功率為多少？ (2)電動機輸入功率和輸出功率各是多少？ (3)10s內(nèi)電動機可以把重物勻速提升多高？ (4)這臺電動機的機械效率是多少？,非純電阻電路中功率的分析與計算,,答案：(1)1W (2)5W 4W (3)2m (4)80%,(江西九江一中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測)如圖所示，電阻R1＝20Ω，電動機繞線電阻R2＝10Ω，當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)是I1＝0.5A，當(dāng)開關(guān)S合上后，電動機轉(zhuǎn)動起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是( ) A．I＝1.5A B．I1.5A C．P＝15W D．P15W 答案：BD,,解析：當(dāng)開關(guān)S斷開時，電動機沒有通電，歐姆定律成立，所以電路兩端的電壓U＝I1R1＝10V；當(dāng)開關(guān)合上后，電動機轉(zhuǎn)動起來，電路兩端的電壓U＝10V，通過電動機的電流應(yīng)滿足I2UIR2，所以I21A。所以電流表的示數(shù)I1.5A，電路消耗的電功率P15W，即B、D正確。,小明家的窗式空調(diào)已用了多年，耗電功率已不再是說明書上的數(shù)值了，他想測出這臺空調(diào)的耗電功率。于是他將家中的其他用電器全部關(guān)閉，單獨打開空調(diào)，觀察他家的電度表在2min內(nèi)轉(zhuǎn)了200轉(zhuǎn)，且電度表中標(biāo)有3000r/kW·h的字母，你能幫他測出他家空調(diào)的功率嗎？,探究·應(yīng)用,答案：2000W 點評：要善于將所學(xué)的物理知識應(yīng)用到日常生活實際，學(xué)以致用。,在長時間使用電烙鐵的過程中，當(dāng)暫時不使用時，如果斷開電源，電烙鐵將會很快變涼，再次使用時溫度不能及時達到要求，如果不斷開電源，烙鐵頭容易“燒死”且浪費電能。因此，實驗室內(nèi)常用的電路如圖所示，其中RL為白熾燈泡，R為電烙鐵。暫時不用電烙鐵時，斷開開關(guān)S，再次使用時閉合開關(guān)S。這樣既能起到預(yù)熱作用，又能保護電烙鐵和節(jié)省電能。試用你學(xué)過的電學(xué)知識說明其道理。,,答案：暫時不用烙鐵時，斷開S，RL與R串聯(lián)后接在電路中，整個電路電阻較大，電流很小，消耗的電功率較小，同時又使R保持預(yù)熱狀態(tài)；需用烙鐵時，接通S，電烙鐵在額定電壓下工作，很快升溫。,易錯點：將非純電阻電路與純電阻電路混淆導(dǎo)致錯誤 案例：電阻R和電動機M串聯(lián)接到電路中，如圖所示，已知電阻R跟電動機線圈的電阻值相等，開關(guān)接通后，電動機正常工作。設(shè)電阻R和電動機M兩端的電壓分別為U1和U2，經(jīng)過時間t，電流通過R做功為W1，產(chǎn)生的熱量為Q1，電流通過電動機做功為W2，產(chǎn)生的熱量為Q2，則有( ) A．U1Q2 D．W1W2，Q1Q2,,易錯分析：本題易錯選項及錯誤原因分析：B項，不清楚在非純電阻電路中公式U＝IR不再成立。 C項，由W＝UIt判斷出W1＝W2，考慮到電動機有機械能輸出，由能量守恒判斷得Q1Q2，實際上電動機和電阻兩端的電壓并不相等，歐姆定律不適用。 D項，正確判斷出U1U2后，由W＝UIt得W1W2，由Q＝W得Q1Q2，實際上電流通過電動機做的功一部分轉(zhuǎn)化為電熱，另一部分轉(zhuǎn)化為機械能。,正確解答：電動機是非純電阻，其兩端電壓U2IR＝U1，B錯誤；電流做的功W1＝U1It，W2＝U2It，故W1W2，C錯誤；產(chǎn)生的熱量由Q＝I2Rt可判斷Q1＝Q2，A正確，D錯誤。 正確答案：A,