2019_2020学年高考物理主题2电路及其应用5焦耳定律学案必修.docx
《2019_2020学年高考物理主题2电路及其应用5焦耳定律学案必修.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019_2020学年高考物理主题2电路及其应用5焦耳定律学案必修.docx(17页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、5焦耳定律学科素养与目标要求物理观念:1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念.2.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别.科学思维:1.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系,并能进行有关的计算.2.了解公式QI2Rt(PI2R)、Q(P)的适用条件.3.通过有关实例,让学生理解非纯电阻电路中的能量转化关系.一、电功和电功率1.电功(1)电功是指电路中静电力对定向移动的电荷所做的功,电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程.(2)电功的计算公式:WIUt.单位:焦耳,符号为J.常用的单位:千瓦时(kWh),也称“度”,1kWh3.6106J.2.电功率(1)定义:单位时间内电流所做
2、的功.(2)公式:PUI.(3)单位:瓦特,符号为W.(4)意义:表示电流做功的快慢.二、焦耳定律1.焦耳定律(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比.(2)表达式:QI2Rt.2.热功率(1)定义:单位时间内的发热量称为热功率.(2)表达式:PI2R.(3)物理意义:表示电流发热快慢的物理量.1.判断下列说法的正误.(1)电功率越大,表示电流做功越多.()(2)电功WUIt可以用来计算所有电路中电流所做的功.()(3)电热QI2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热.()(4)电动机消耗的电能,一部分转化为机械能,一部分转化为线圈内阻上的
3、电热.()2.通过电阻R的电流为I时,在t时间内产生的热量为Q,若电阻为2R,电流为,则在时间t内产生的热量为_.答案解析根据QI2Rt得,电阻变为原来的2倍,电流变为原来的,时间不变,Q22RtI2RtQ.一、电功和电热的理解电吹风工作时,将电能转化为什么能?电熨斗工作时,将电能转化为什么能?答案电吹风工作时,把电能转化为内能和机械能.电熨斗工作时,将电能转化为内能.1.电功和电功率WUIt是电功的计算式,PUI是电功率的计算式,适用于任何电路.2.电热和热功率QI2Rt是电热的计算式,P热I2R是热功率的计算式,可以计算任何电路产生的电热和热功率.3.纯电阻电路与非纯电阻电路(1)纯电阻电
4、路:电流通过纯电阻电路做功时,电能全部转化为导体的内能.(2)非纯电阻电路:含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路.在非纯电阻电路中,电流做功将电能除了部分转化为内能外,还转化为机械能或化学能等其他形式的能.4.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路举例白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅电动机、电解槽能量转化情况电功和电热的关系WQ即IUtI2RtWQE其他UItI2RtE其他电功率和热功率的关系PP热,即IUI2RPP热P其他即IUI2RP其他欧姆定律是否成立UIR,I成立UIR,I不成立说明WUIt、P电UI适用于任何电路计算电功和电功率QI2Rt、P热I2R适用于任意电路计算
5、电热和热功率只有纯电阻电路满足WQ,P电P热;非纯电阻电路WQ,P电P热例1(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多B.WUIt适用于任何电路,而WI2Rtt只适用于纯电阻电路C.在非纯电阻电路中,UII2RD.焦耳热QI2Rt适用于任何电路答案BCD解析电功率公式P,表示电功率越大,电流做功越快.对于一段电路,有PIU,I,焦耳热Q()2Rt,可见Q与P、U、t、R都有关,所以P越大,Q不一定越大,A错误.WUIt是电功的定义式,适用于任何电路,而I只适用于纯电阻电路,B正确.在非纯电阻电路中,电流做的功焦耳热其他形式
6、的能,所以WQ,即UII2R,C正确.QI2Rt是焦耳热的定义式,适用于任何电路,D正确.二、纯电阻电路中的功率分配及计算1.在纯电阻电路中,由于WQ,I,所以有UII2R.2.串、并联电路中的功率关系串联电路并联电路功率分配总功率PP1P2PnPP1P2Pn3.额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的电功率叫做额定功率.当实际电压达到额定电压时,实际功率等于额定功率.(2)为了用电器不被烧毁,实际功率不能大于额定功率.例2(2018西安高新一中期末)把家用电炉的电热丝剪去一小段后,继续使用,则在同样的时间内()A.由QI2Rt可知,电炉的发热量减小B.由QUIt可知,电炉的发热量不变
7、C.由Qt可知,电炉的发热量增大D.无法确定答案C解析将家用电炉的电热丝剪去一小段后,其电阻R变小,由于加在电炉两端的电压U不变,因此由公式Qt可知,在相同时间t内,电炉的发热量Q增大,选项C正确.例3额定电压都是110V、额定功率PA100W、PB40W的灯泡两盏,若接在电压为220V的电路上,使两盏灯泡均能正常发光,且消耗功率最小的电路是()答案C解析判断灯泡能否正常发光,就要判断电压是否是额定电压,或电流是否是额定电流,对灯泡有PUI,可知RARB.对于A电路,由于RARB,所以UBUA,且有UB110V,B灯被烧毁,UA110V,A灯不能正常发光.对于B电路,由于RBRA,A灯又并联滑
8、动变阻器,并联电阻小于RB,所以UBU并,B灯被烧毁,A灯不能正常发光.对于C电路,B灯与滑动变阻器并联电阻可能等于RA,所以可能UAUB110V,两灯可以正常发光.对于D电路,若滑动变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻,则UAUB110V,两灯可以正常发光.比较C、D两个电路,当灯A、B均正常发光时,由于C电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110V,而D电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110V,所以C电路消耗电功率最小.三、非纯电阻电路功率的分析与计算1.电动机的功率和效率(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率,P入UI.(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率,P热I2r.(3)电
9、动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率,P出IUI2r.(4)电动机的效率:100%100%.2.串、并联电路的总功率(1)串联电路:P总U总I(U1U2U3)IP1P2P3(2)并联电路:P总UI总U(I1I2I3)P1P2P3从能量转化的角度看,无论是串联电路还是并联电路,无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路,电路消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功率之和.例4(2018九江一中月考)有一个直流电动机,把它接入0.2V电压的电路时,电动机不转,测得流过电动机的电流是0.4A;把它接入2V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1A.(1)求这台电动机的内阻;(2)求电动机正常工作时的
10、输出功率;(3)如在正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率为多大?答案(1)0.5(2)1.5W(3)8W解析(1)电动机不转时电路为纯电阻电路,由欧姆定律可知电动机线圈的内阻r0.5(2)电动机正常工作时电路为非纯电阻电路,消耗的总功率P总UI21W2W线圈内阻的热功率P热I2r120.5W0.5W则电动机正常工作时的输出功率P出P总P热2W0.5W1.5W(3)电动机的转子突然被卡住时,此时电路为纯电阻电路,发热功率PW8W.例5小型直流电动机(其线圈内阻为r1)与规格为“4V4W”的小灯泡并联,再与阻值为R5的电阻串联,然后接至U12V的电源上,如图1所示,小灯泡恰好正常发光,
11、电动机正常工作,求:图1(1)通过电动机的电流;(2)电动机的输出功率P出;(3)电动机的效率.答案(1)0.6A(2)2.04W(3)85%解析(1)流经灯泡的电流ILA1A流经电阻R的电流IRA1.6A流经电动机的电流IIRIL0.6A.(2)电动机消耗的总功率PULI40.6W2.4W电动机的热功率P热I2r(0.6)21W0.36W电动机的输出功率P出PP热2.4W0.36W2.04W(3)电动机的效率:100%100%85%.学科素养通过以上两题使学生熟练掌握电功、电热的基本公式,并能区别应用电功率、热功率的相关公式进行相关计算,充分体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.针对训
12、练如图2所示,有一内电阻为4.4的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端,灯泡正常发光,则()图2A.电解槽消耗的电功率为120WB.电解槽的发热功率为60WC.电解槽消耗的电功率为60WD.电路消耗的总功率为60W答案C解析灯泡正常发光,说明电解槽和灯泡均分得110V电压,且干路电流II灯A,则电解槽消耗的电功率PP灯60W,A错,C对;电解槽的发热功率P热I2R内1.3W,B错;整个电路消耗的总功率P总220W120W,D错.1.(对电功率的理解)如图3所示,一幢居民楼里住着生活习惯各不相同的24户居民,所以整幢居民楼里有各种不同的电器,例如电炉、电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 _2020 学年 高考 物理 主题 电路 及其 应用 焦耳 定律 必修
链接地址:https://www.31doc.com/p-3647387.html