精品新人教版选修31高中物理导学案25焦耳定律.docx
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精品新人教版选修31高中物理导学案25焦耳定律
25焦耳定律案
一、预习目标
初步了解焦耳定律,并能进行有关计算
二、预习内容
1电流做功的多少等于转为其他形式能的量;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为能,这样的电路叫做纯电阻电路。
三、提出疑惑
课内探究案
一、习目标
1.解电流热效应的本质
2.掌握焦耳定律,并能进行有关计算
3.解电功和电热的关系,能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热
二、习过程
1电功和电功率
(1)电功是电流通过一段电路时,电能转为其他形式能(电场能、机械能、能或内能等)的量度。
(2)W=qU=UI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,电能转为内能的量度
(2)Q=I2R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。
这时电能全部转为内能,电功等于电热,即W=UI=I2R=
同P=UI=I2R=
(2)在非纯电阻电路中:
电流通过用电器是以转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=UI分为两部分,一大部分转为其他形式的能(例如电流通过电动机,电动机转动,电能转为机械能);另一小部分不可避免地转为电热Q=I2R(电枢的电阻生热)这里W=UI不再等于Q=I2R,应该是W=E其他+Q
(3)电功和电热是两个不同的物量,只有在纯电阻电路中,电功才等于电热,W=Q=UI=I2R=
;在非纯电阻电路中,电功大于电热,W>Q,这时电功只能用W=UI计算,电热只能用Q=I2R计算,两式不能通用。
例1一台电风扇,内阻为20Ω,接上220V电压后,消耗功率66W,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为机械能的功率是多少?
转为内能的功率是多少?
电动机的效率是多少?
(3)如果接上电后,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?
三、反思总结
四、当堂检测
1用电器两端电压220V,这意味着()
A1A电流通过用电器时,消耗的电能为220J
B1正电荷通过用电器时,产生220J的热量
1A电流通过用电器时,电流的发热功率为220W
D1正电荷从电势高端移到电势低端时,电场力做功220J
2一灯泡标有“220V,100W”字样将其接到110V的电上(不考虑灯泡电阻的变),则有()
A灯泡的实际功率为50W
B灯泡的实际功率为25W
通过灯泡的电流为额定电流的
D通过灯泡的电流为额定电流的
3下图电路中,电灯L1、L2都标有“220V,100W”;电灯L3、L4都标有“220V,40W”.将A、B两端接入电,最暗的灯是 ( )
A.L1B.L2.L3D.L4
4把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里,调节滑动变阻器,使两灯都正
常发光,两电路中消耗的总功率分别为
和
,可以断定()
A
〉
B
〈
=
D无法确定
5输电线总电阻为r,输送的电功率是P,送电电压为U,则用户得到的功率为()
APB
D
6一个直流电动机所加电压为U,电流为I,线圈内阻为R,当它工作时,下述说法中错误的是()
A.电动机的输出功率为U2/R
B.电动机的发热功率为I2R
.电动机的输出功率为IU-I2R
D.电动机的功率可写作IU=I2R=U2/R
7有一个直流电动机,把它接入02V电压的电路时,电动机不转,测得流过电动机的电流是04A,若把它接入2V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1A。
求:
(1)电动机正常工作时的输出功率;
(2)如在正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率多大?
(提示:
电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器)
8.某一电动机,当电压U1=10V时带不动负载,因此不转动,这时电流为I1=2A。
当电压为U2=36V时能带动负载正常运转,这时电流为I2=1A。
求这时电动机的机械功率是多大?
9.微型吸尘器的直流电动机内阻一定,当加上03V的电压时,通过的电流为03A,此时电动机不转,当加在电动机两端的电压为20V时,电流为08A,这时电动机正常工作,则吸尘器的效率为多少?
课后练习与提高
1关于电功,下列说法中正确的有()
A电功的实质是电场力所做的功
B电功是电能转为内能
电场力做功使电能转成其他形式能量的量度
D电流通过电动机时的电功率和热功率相等
2一盏电灯直接接在恒定的电上,其功率为100W,若将这盏灯先接上一段很长的导线后,再接在同一电上,在导线上损失的电功率是9W,那么此时电灯实际消耗的电功率将()
A大于91WB小于91W等于91WD条件不足,无法确定
3A、B、三个灯泡如图所示的方式连接时,各自消耗的实际功率相同,则PAPBP为( )
A111B122211D144
4图中R1=4Ω,R2=9Ω,R3=18Ω。
通电后()
A.经R1和R3的电流之比I1:
I3=3:
1
B.R1两端的电压和R3两端的电压之比U1:
U3=4:
9
.三个电阻消耗的电功率之比P1:
P2:
P3=2:
1:
2
D.三个电阻消耗的电功率之比P1:
P2:
P3=2:
2:
1
5两个电阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并联在电路中.欲使这两个电阻消耗的电功率相等,可行的办法是()
A.用一个阻值为2Ω的电阻与R2串联
B.用一个阻值为6Ω的电阻与R2串联
.用一个阻值为6Ω的电阻与R1串联
D.用一个阻值为2Ω的电阻与R1串联
6发用的电吹风机中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到热风将头发吹干。
设电动机线圈电阻为R1,它与电热丝电阻值R2串联后接到直流电上,吹风机两端电压为U,电流为I消耗的功率为P,则有()
A.
B.
.
D.
7一台直流电动机线圈电阻r=1Ω,与一阻值R=10Ω的电阻串联,当所加电压U=150V,电动机正常工作时电压表示100V,求电动机消耗的功率及输出的机械功率。
8如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103℃)时会自动断开;S2是一个自动温控开关,当温度低于60℃时会自动闭合,温度高于80℃时会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,它在保温状态下是不亮的,黄灯是保温状态下的指示灯。
限流电阻R1=R2=500Ω,加热电阻丝R3=50Ω,两灯的电阻不计。
(1)根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温的过程)。
(2)简要回答,如果不闭合开关S1,电饭煲能将饭煮熟吗?
(3)计算加热和保温两种状态下,电饭煲的消耗功率之比。
9一台国产QB30—13型全自动洗衣机说明书中所列的主要技术据如下表,试根据表中提供的据计算:
额定电压
220V
额定频率
50Hz
额定洗衣、脱水功率
360W
额定洗衣、脱水容量
3g
整机质量
33g
外形尺寸(长×宽×高)
(542×550×920)mm3
(1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时,通过洗衣机的电流是多大?
(2)如洗衣、脱水的累计时间为40,则洗衣机耗电多少?
25焦耳定律案导参考答案
(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=11A
电动机消耗的电功率
P=IU=11×220W=2420W
电动机发热功率
P内=I2R=112×20W=2420W
预习内容
1电能自由电荷静电力电势能
2电内
当堂检测
1、D2、B3、4、5、B6、AD
7、15W,8W
8、31W
9、60%
课后练习与提高
1、A2、B3、D4、A5、A6、AD
7、P=IUM=5×100=500WP热=I2r=25W P机=P-P热=500-25=475W
8、
(1)电饭煲盛上食物后,接上电,S2自动闭合,同时把手动开关S1关闭,这时黄灯短路红灯亮,电饭堡处于加热状态,加热到80℃时,S2自动断开,S1仍闭合待电饭煲中水烧干后,温度升高到103℃时开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态由于电饭堡散热,待温度下降至70℃时,S2自动闭合,电饭煲重新处于加热状态,待温度上升到80℃时,又自动断开,电饭煲再次处于保温状态
(2)不能,因为如果不闭合S1,则只能将食物加热至80℃(3)设电饭煲处于加热状态时,功率为P1,