焦耳定律学生用.docx
- 文档编号:11267286
- 上传时间:2023-05-30
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:110.02KB
焦耳定律学生用.docx
《焦耳定律学生用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《焦耳定律学生用.docx(12页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
焦耳定律学生用
焦耳定律
1、教学主题:
2、教学目标;
1.理解电功、电功率的概念,公式的物理意义。
了解实际功率和额定功率。
2.了解电功和电热的关系。
了解公式Q=I2Rt(P=I2R)、Q=U2t/R(P=U2/R)的适应条件。
3.知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系,电功大于电热。
4.能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。
3:
知识点第一部分:
电能
1、电能
电灯泡把电能转变为光能
电动机把电能转变为动能
电热器把电能转变为内能
2、电能的计量
电能的单位:
焦耳,简称焦,符号是J。
千瓦时,通常叫做度,符号是kW·h。
1kW·h=3.6×106J
用电器在一段时间内消耗的电能可以通过电能表(也叫电度表)计量出来。
电能表上“220V”“5A”“3000Revs/kwh”等字样,分别表示:
电电能表额定电压220V;允许通过的最大电流是5A;每消耗一度电电能表转盘转3000转。
典型例题:
1:
请同学们分析下列说法的错误:
A、220V电能表接在电路中,能提供220V的电压。
B、10(20)A表示电能表有两个量程,0-10A和0-20A。
C、50HZ表示电能表工作时,能发出50HZ的声音。
D、2500r/kW·h表示表盘转一圈消耗了2500kW·h。
2:
一个电能表上标有3000revs/kW·h的字样,现观察电能表的转盘转了300转,那么此时消耗了kW·h,电流共做功J
3:
张鹏家有一个电能表,表上标有“1500revs/kW·h”的字样,他将一个灯泡和电能表在家庭电路中接好,闭合开关,灯泡正常发光,他发现在4分钟的时间内,电能表中间的铝盘转了10转,请你计算出这个灯泡正常发光8分钟消耗的电能。
4:
电炉接通电源后,电流做功的过程是将()
A.电能转化为机械能B.电能转化为化学能C.电能转化为热能D.电能转化为动能
5:
有几位同学讨论电能时,有以下几种说法,你认为不正确的是( )
A.电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程
B.电流表是用来计量用电器在一段时间内消耗的电能的仪表
C.电功的单位与电能的单位相同,在国际单位制中都是“焦耳”
D.火力发电厂把燃料的化学能转化成电能
6:
(多选)小刚同学留意观察他家的电能表,发现3月20日时电表的示数为1057.8,到4月20日时,他家的电能表示数为1131.4,关于他家这个月消耗的电能,下列说法中正确的是( )
A.74度 B.126度 C.74kW·h D.74J
7:
下面几位同学的说法中正确的是( )
A.电风扇通电后把电能转化成动能
B.人造卫星的太阳能电池板把电能转化成光能
C.电灯泡通电时把电能全部转化成光能
D.电吹风通电时把电能全部转化成热能
8:
:
关于电功和电功率,下述说法正确的是()
A.电功率的大小决定于电流做功的多少
B.电功与电功率都表示了电能转化为其他形式的能的多少
C.电功与电功率都表示了电能转化为其他形式的能的快慢
D.电功率等于用电器在单位时间里所消耗的电能
第二部分:
电功率
1、电功率
①定义:
单位时间内电流所做的功
在物理学中用电功率表示消耗电能的快慢。
电功率用P表示,单位:
瓦特(瓦,符号W),千瓦(符号kW),1kW=1000W
电功率的大小等于用电器在1s内所消耗的电能。
公式:
P=W/t=UI(对任何电路都适用)②
上式表明:
电流在一段电路上做功的功率P,和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。
③单位:
为瓦特(W)。
1W=1J/s
公式中各符号的意义和单位:
P—用电器的功率—瓦特(W),W—消耗的电能—焦耳(J),t—所用的时间—秒(s)
2、“千瓦时”的来历:
1千瓦时是功率为1kW的用电器使用1h所消耗的电能。
3、额定功率:
用电器正常工作时的电压叫做额定电压,用电器在额定电压下的功率叫做额定功率。
一个用电器一但生产出来,其额定电压和额定功率是确定的
用电器实际工作时的电压叫做实际电压,用电器在实际电压下的功率叫做实际功率。
如果用电器两端的实际电压小于它的额定电压,那么实际功率就小于它的额定功率,这时用电器不能正常工作;如果用电器两端的电压大于额定电压,那么实际功率就大于额定功率,用电器不仅不能正常工作,严重时还会烧坏用电器。
为此,在使用用电器时,应保证用电器两端的电压等于它的额定电压,这样才能使用电器更好地发挥作用。
电灯泡上标着“PZ220V25W”,表示电灯泡的额定电压是220伏,额定功率是25W。
2、电功率的测量
电功率和电流、电压的关系:
P=UI
公式中各符号的意义和单位:
P—功率—瓦特(W),U—电压—伏特(V),I-电流-安培(A)
典型例题:
1:
照明电路的电压是220V,如果在某电灯并联接入一个大电炉,发现灯的亮度变暗,其原因是()
A.干路上的电流减小了B.电炉从灯那里分出了部分电流
C.干路中的电流变大,干路上导线分担电压增多
D.干路上消耗的电压不变,但电灯两端的电压变小了
2:
有两个定值电阻R1和R2,将它们并联到电源上,它们消耗的电功率分别为P1和P2,如果把它们串联起来再接到同一电源上,它们消耗的总功率应为多大?
3:
如图所示电路,灯L上标有“12V9W”字样,当开关S和S1都闭合,变阻器的滑片P移到a端时,灯恰好正常发光,电流表示数是1.25A,求:
(1)变阻器的最大阻值是多少?
(2)当开关S闭合,S1断开,变阻器的滑片P移到b端时,灯消耗的功率是多少?
解决电功率综合问题的方法:
(1)弄清电路的连接方法,必要时画等效电路图。
(2)弄清引起电路结构变化的原因是开关的断开、闭合,还是滑动变阻器滑动引起变化。
(3)弄清电压表、电流表测的是哪部分电路的电压和电流。
(4)列方程式,抓住电路中的不变量(如电源电压不变)或利用串、并联的特点列式求解。
4:
某同学利用电源、电流表、电压表、开关,标有“50Ω2A”字样的滑动变阻器和若干导线测定小灯泡的额定功率。
其中灯泡上所标“0.3A”字样清晰可见,电压表0~15V挡损坏,小灯泡的额定功率估计为1.5W左右。
该同学实验步骤正确。
当闭合开关时,电压表和电流表的示数分别为2V和0.2A,接着他边思考边实验,直至灯正常发光,这时滑动变阻器的滑片恰好在中点上(即变阻器连入电路的电阻为25Ω)。
(1)画出灯正常发光的电路图,并简述判定灯正常发光的理由;
(2)求出灯的额定功率。
5:
如图所示,已知电源电压保持4.5V不变,电压表的量程为0—3V,滑动变阻器R的最大阻值是20Ω,小灯泡L标有“2.5V1.25W”的字样,闭合开关后,当小灯泡下正常发光时,它的阻值为____________Ω,滑动变阻器接入电路的阻值为____________Ω。
若小灯泡的电阻不变,在此电路中小灯泡工作时的最小功率为____________W。
课堂练习:
1:
甲、乙两只灯泡接在同一个电源上,在相等的时间内,电流通过甲灯所做的功比乙灯大,说明()
A.甲灯通过的电流比乙灯大B.甲灯通过的电流比乙灯小
C.甲灯两端电压比乙灯两端电压高D.甲灯两端电压比乙灯两端电压低
2:
甲、乙两导体的电阻之比为R1∶R2=1∶2,分别接在不同的电路中,测出通过它们的电流之比为4∶1,则在相同的时间内电流经过甲、乙两导体所做的功之比为()
A.1∶2B.4∶1C.8∶1D.1∶8
3:
把两段阻值相等的电热丝串联后接在电源上,在时间t内电流做功W1,若把两段电热丝并联接在同一电源上,在时间t内电流做功W2。
则W1与W2之比是()
A.4∶1B.2∶1C.1∶4D.1∶2
4:
输电线电阻是0.5Ω,输送的电功率为100kW,用1kV的电压输电时,输电线路上的电流和消耗的电功率为()
A.2000A,100kWB.100A;5kWC.100A,100kWD.2000A,2000kW
5:
电炉的电阻丝热得发红,而与它串联的铜导线却不发烫,这是因为铜导线()
A.电阻较大B.电阻较小C.通过的电流较大D.通过的电流较小
6:
一只“10V,5W”的甲灯和一只“6V,1.8W”的乙灯串联后接在电路中,两灯均能发光,比较它们的实际功率(不考虑灯丝电阻随温度的变化):
A.甲灯大些; B.乙灯大些; C.两灯一样大; D.无法确定.
7:
如果加在定值电阻两端的电压从9V减小到6V,通过的电流相应地变化了0.3A,那么该定值电阻消耗的电功率减小了:
()
A.0.9W; B.1.8W; C.3.6W; D.4.5W.
三、电功和电功率区别
(1)电功和电功率所描述的物理概念不同:
电功是描述电流做功多少的物理量,而电功率是描述电流做功快慢的物理量。
电功率不仅跟电流做功的多少有关,还跟做功的时间有关。
(2)电功和电功率的测量方法不同:
电功用电能表来直接测量的,而电功率有两种测量方法,第一种方法是用伏安法间接进行测量,即测出用电器两端的电压及通过的电流,然后根据P=UI求出电功率。
第二种方法是用电能表和秒表间接测量,即测出某一段时间用电器所做的功,然后根据
可得用电器电功率。
四.焦耳定律——电流热效应
(1)焦耳定律
内容:
电流通过导体产生的热量,跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。
表达式:
Q=I2Rt③
【说明】:
对纯电阻电路(只含白炽灯、电炉等电热器的电路)中电流做功完全用于产生热,电能转化为内能,故电功W等于电热Q;这时W=Q=UIt=I2Rt
(2)热功率:
单位时间内的发热量。
即P=Q/t=I2R④
【注意】②和④都是电流的功率的表达式,但物理意义不同。
②对所有的电路都适用,而④式只适用于纯电阻电路,对非纯电阻电路(含有电动机、电解槽的电路)不适用。
关于非纯电阻电路中的能量转化,电能除了转化为内能外,还转化为机械能、化学能等。
这时W》Q。
即W=Q+E其它或P=P热+P其它、UI=I2R+P其它
典型例题:
1:
如图所示的电路中,电源电压保持不变,当S断开时,电流表的示数为2安,这时电阻
消耗的电功率为12瓦,当S闭合后,电流表的示数为3安,问:
(1)电阻
、
的阻值是多少?
(2)当开关S闭合后,电阻
在5分钟内产生的热量是多少?
2:
额定电压为220V的电动机的线圈电阻为0.8
,正常工作时,电动机每秒放出的热量为为1280J,则电动机正常工作时的电流强度为多大?
每秒有多少焦的电能转化成机械能?
3:
某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯,该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速度向斜上方运动。
电动机的最大输出功率为4.9kW,不载人时测得电动机中的电流为5A,若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同,则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数是多少?
(设人的平均质量为60kg,g=10m/s2)
课后作业:
1:
标有“6V6W”和“6V3W”的灯泡L1和L2串联接在某电源上,设灯丝电阻不变,则()
A.通过灯L1、L2的电流之比为2:
1B.灯L1、L2的实际功率之比为1:
2
C.电源电压为12V时,L1、L2均正常发光D.电源电压为9V时,L2正常发光
2:
现有L1为“12V8W”和L2为“6V2W”的两盏电灯,把它们与“20Ω1A”的滑动变阻器串联后,接在18V的电源上,如图1所示,开关闭合后,当滑动变阻器R'的滑片P从a端向b端滑动的过程中,下列说法正确的是()
A.两灯都变亮,且L2首先正常发光B.两灯灯丝电阻不同
C.因为L1的额定功率大,所以L1比L2更亮D.两灯都变亮,且L2可能先烧毁
3:
如图所示电路,电源电压不变,当开关S2闭合、S1断开时,电流表示数为0.3A,电压表示数为9V;若将两表互换位置,并同时闭合S1和S2时,电流表示数为0.5A。
则下列说法中错误的是:
()
A.电压表示数仍为9V; B.R1的阻值为18Ω;
C.R2的阻值为45Ω ; D.R2消耗的功率为6.75W.
4:
灯Ll标有“8V16W”的字样,灯L2标有“12V36W”的字样.两灯串联后接在电压为U的电路中,要保证两灯不损坏,电压U的最大值应是:
()
A.8V; B.12V; C.16V; D.20V.
5:
如图所示,电源电压不变,小灯泡标有“6V 3W”的字样,滑动变阻器的滑片在中点时灯正常发光。
当滑片P向b端移动时,下列说法正确的是:
()
①电流表的示数变大; ②电压表的示数变大;
③灯的实际功率大于3W; ④电路中的总功率变小;
A.①②; B.②③; C.①④; D.②④.
6:
某工厂共有电灯1000盏,都是60瓦的普通照明灯泡,平均每天用电12小时,如果都改用40瓦的日光灯,不但节省电,且比原来更亮,该厂一年(365天)可节约多少度电?
7:
将一只小灯泡与一只阻值为4Ω的电阻串联后,接在电压为8V的电源上,恰能正常发光,这时灯泡的电功率为4W,求小灯泡的额定电压?
8.把标有“220V,40W”和“220V,15W”的甲、乙两盏灯串联接在220V电压下,则下面分析正确的是()
A.两盏灯的总功率等于55WB.两盏灯的总功率小于15W
C.甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率D.乙灯的实际功率大于甲灯的实际功率
9.甲、乙两电炉并联在同一电源上,各有开关控制,甲炉电阻是乙炉的4倍,要两电炉产生同样多的热量则应:
()
A.甲通电时间是乙的4倍B.乙通电时间是甲的4倍
C.甲、乙通电时间一样长D.不知道额定电压无法比较
10.一个电热器电阻为R,当它两端电压为U,通过时间t消耗电能为W,若使它消耗的电能为4W,下列方法正确的是()
A.电阻R不变,电压U不变,通电时间t变为原来的2倍
B.电阻R减半,电压U增大1倍,通电时间t不变
C.电阻R不变,电压U增大1倍,通过时间t不变
D.电阻R减半,电压U不变,通电时间t不变
11.如图所示的电路,当变阻器的滑片P向b移动过程中()
A.灯L功率变大,电表
的示数都变小
B.灯L功率变大,电表
的示数变小
的示数变大
C.灯L功率变小,电表
示数都变大
D.灯L功率变小,电表
的示数变小,
示数变大
12.有一个额定电压为220伏的电炉,想把它接在110伏的电路上,而不改变电炉的功率,办法是()
A.把电炉的电阻丝截去一半B.把电炉的电阻丝截成相等的两段,再并联起来
C.用另一根和它相同的电阻丝串联D.用另一根和它相同的电阻丝并联
13在下列用电器中,那些属于纯电阻用电器:
()
A、电扇和电吹风B、白炽灯、电烙铁和电热毯C、洗衣机和电冰箱D、电解槽
14、一个标有“110V、10W”的灯泡,求:
⑴它的电阻;⑵正常工作时的电流;
⑶如果接在100V的电路中实际功率多大?
⑷接在220V电压的电路中,它的实际功率多大?
会发生什么现象?
15、一台直流电动机的额定电压为U=110V,电枢的电阻R=0.5Ω,当它正常工作时通过的电流I=20A,若电动机正常运转时间t=1分钟。
求:
⑴电流所做的功;⑵电枢上产生的热量;⑶电动机输出的机械能。
- 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:
- 焦耳 定律 学生