高二物理典型例、易错题：电功和电功率 焦耳定律·典型例题解析
高二物理电功、电功率、焦耳热通用版知识精讲
高二物理电功、电功率、焦耳热通用版【本讲主要内容】电功、电功率、焦耳热【知识掌握】【知识点精析】（一）电功和电功率1. 电功（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功。
（2）公式：W＝UIt。
电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t 三者的乘积。
注意：电功的计算式W＝UIt对在恒定电流下的任何一段电路或用电器均成立。
（3）单位：在国际单位制中是焦（J），常用单位有千瓦时（kW·h），1kW·h＝3.6×106J。
2. 电功率：表示电流做功的快慢（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。
（2）公式：PWtUI ==一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积。
（3）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）。
1kW＝103W＝106mW。
（4）额定功率和实际功率用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率，用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。
彩电1. 电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程。
电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能；电热器把电能转化为热能。
2. 焦耳定律、热功率在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的功能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完全转化为内能。
（1）焦耳定律：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积：Q＝I2Rt。
焦耳定律不仅适用于纯电阻电路，还适用于非纯电阻电路。
纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件。
非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路。
【高中物理】功率易错题剖析
【高中物理】功率易错题剖析功率是各地命题的重点，要学好功率，首先要准确理解功率的含义。
功率的概念比较抽象，一定要结合具体实例，理解概念的确切含义。
其次，要注意区分功与功率、功率与机械效率，以免引起错解。
下面精选了几个易出错的例题进行分析，以加强对有关知识的理解。
一、对“权力”概念的误解会导致错误例1 关于功和功率，下列说法正确的是【】a、你做的工作越多，你必须拥有的权力就越多b.做功时间越长，功率一定越大c、工作做得越多，工作时间越长，功率必须越大d.在相同的时间内做功越多，功率越大曲解a、B或C剖析此题造成错解的主要原因是对功率概念理解不透。
功率的大小只表示物体所做的功的速度，而不是所做的功的大小。
根据功率P=w/T的含义，功率的大小由两个因素决定：一个是功w；第二个是完成这些工作所需的时间t。
当工作相同时，时间越短，功率越大；当工作时间相同时，所做的工作越多，功率就越大。
在问题设计中，仅仅通过讲述工作或工作时间来比较和判断权力是不可能的。
如果你做更多的工作，功率不一定很大，因为没有指定工作时间，所以选项a是错误的。
工作时间长，功率不一定大，因为它不能解释在这段时间内完成了多少工作，所以选项B是错误的。
工作做得越多，工作时间就越长，功率也不一定大，因为工作时间比，即单位时间内完成的工作不一定多，所以选项C是错误的。
正解d二、混淆“功率”和“机械效率”会导致错误例2 下列说法中正确的是【】a、机械效率越高，机械工作必须完成得越快b.做功越多的机械，机械效率一定越高c、功率越大，机械效率越高d.做功越快的机械，功率一定越大曲解a或C剖析由于对功率和机械效率的概念模糊不清，一知半解是造成错解的主要原因。
功率和机械效率是两个不同的概念。
机械效率表示物体所做的主动功与总功的比率，功率表示物体所做的功的速度。
它们有不同的物理意义，完全没有直接联系。
没有相互制约的关系，不能混淆。
功率大的机械，机械效率不一定高；机械效率高的机械，功率也不一定大。
焦耳定律知识点的例题及其解析
焦耳定律知识点的例题及其解析【例1】生活中我们常遇到下列情形：电炉丝热得发红，但跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，请你用学过的物理知识解释其原因。
答案：电炉丝与连接的铜导线串联，通过的电流和通电时间相等，但铜导线电阻比电炉丝的电阻小得多，根据Q＝I2Rt，电炉丝上产生的热量比铜导线上多得多，所以电炉丝热得发红，而铜导线却不怎么热。
【例题2】如图所示，电热水壶上标有“220V 1800W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻。
在额定电压下，烧开一壶水用时3min20s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为J。
答案：小；3.6×104。
解析：热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及时间相等，但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多，由焦耳定律Q=I2Rt可知，热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以电热丝很热，但与之相连的电线却不怎么热；在额定电压下，烧开一壶水用时3min20s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量：Q=Pt=1800W×（3×60s+20s）=3.6×104J。
【例题3】两个发热电阻R1：R2=1：4，当它们串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比U1：U2= ；已知R1=10Ω，那它们并联在4V电路中后，两个电阻在100s内产生的热量是J。
答案：1：4；200。
解析：本题考查了串联电路的电流特点和并联电路的电压特点以及欧姆定律、电热公式的灵活应用，是一道较为简单的应用题。
两电阻串联时通过的电流相等，根据欧姆定律求出两电阻两端的电压之比；两电阻并联时它们两端的电压相等，根据Q=W=t求出两个电阻产生的热量。
（1）当两电阻串联在电路中时，因串联电路中各处的电流相等，所以，由I=可得，R1、R2两端的电压之比：===；（2）已知R1=10Ω，R1：R2=1：4，所以R2=4R1=4×10Ω=40Ω，当两电阻并联在电路中时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，两个电阻在100s内产生的热量：Q总=W总=W1+W2=t+t=×100s+×100s=200J。
高中物理《焦耳定律》新人教版选修3-1
2．如图所示，直流电动机M的电枢电阻一定， 当电源电压U=0.3V时电动机不转动，电流表 的示数为0.3A．当U=2V时，电动机正常运转， 电流表的示数为0.8A． （1）求电动机正常工作时输出的机械功率． （2）如果在电动机正常工作时，转子突然被 卡住，电动机的热功率多大．
（1）0.96 W ，（2）4W（转 子不动时的电动机电路是纯 电阻电路）．
小结：
１．电功 W UIt ２．焦耳热 Q I 2 Rt
W ３．电功率 P UI t
Q ４．热功率P I 2 R t
小结：焦耳定律 Q＝I2Rt
电功和电热： 1）纯电阻电路中（电路中只含有电阻） W＝UIt＝I2Rt＝Q P电＝UI＝ P热＝Q／t＝I2R 2）非纯电阻电路中： W＝UIt 大于I2Rt＝Q； P电＝UI 大于P热＝Q／t＝I2R P电＝P热＋P其它
2.5《焦耳定律》
当电动车遇到八达岭…… 没辙了！ 歇菜了！ 烧掉了!
为什么呢？
一、电功和电功率
如图一段电路两端的电压为U，通过的电 流为I，在时间t内通过这段电路任一横截 的电荷量 q It ．
则电场力做功 W qU 即： W UIt
1．电功：在一段电路中电场力所做的功，也就 是通常所说的电流所做的功，简称为电功．
（３）单位：在国际单位制中是瓦（W），常 用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）． 1kW＝103W＝106mW=10-3MW
３．额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标 称的功率是额定功率，用电器在实际电压下 工作的功率是实际功率． 用电器只有在额定电压下工作实际功率才 等于额定功率．
几种常见家用电器的额定功率
Q 2 P I R t
纯电阻电路:
电能
高二物理电功率和焦耳定律试题答案及解析
高二物理电功率和焦耳定律试题答案及解析1.如图所示电路中，电源电动势E="6" V，内阻r=1。
D为直流电动机，其线圈电阻R=2，限流电阻R′=3。
当电动机正常工作时，电压表示数为0.3 V．则电动机的输出功率是（）A．0.56W B．0.54W C．0.57W D．0.60W【答案】B【解析】通过电动机的电流I与流过限流电阻的电流相同，由得：，由可得电动机两端电压：，所以电动机输入的电功率：，电动机的发热功率：，电动机的输出功率：，B正确。
【考点】考查了电功率的计算2.发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，输电线末端的电压为U2，用上面的已知量表示输电导线上损耗的功率P损＝或。
（至少写出两种表示方法）【答案】I2R；（U1－U2）I或。
【解析】由于输电导线上的电流为I，输电电阻为R，则输电导线上损耗的功率P损＝I2R；又因为输电导线上的电压为（U1－U2），故输电导线上损耗的功率还可以表示为P损＝（U1－U2）I或。
【考点】电功率的计算。
3.如图所示，D为一电动机，电动机内部导线的电阻r’＝0.4Ω，电源电动势E＝40V，电源内电阻r＝1Ω，当开关S闭合时，电流表的示数为I＝4.0A，则电动机的发热功率为____ W，转化为的机械功率是______W．【答案】6.4 137.6【解析】电动机的发热功率为：P1=I2r=6.4W；电动机输入的总功率：P=I(E-Ir)=4.0×(40-4.0×1.0)W=144W；转化为的机械功率是P2=P-P1=144W-6.4W=137.6W．【考点】电动机功率的计算。
4.额定电压为4.0V的直流电动机的线圈电阻为1.0，正常工作时，电动机线圈每秒产生的热量为4.0J，下列计算结果正确的是（）A．电动机正常工作时的电流强度为4.0AB．电动机正常工作时的输出功率为8.0WC．电动机每分钟将电能转化成机械能为240.0JD．电动机正常工作时的输入功率为4.0W【答案】C【解析】由焦耳定律，解得I=2.0A，故电动机正常工作时的电流强度为2.0A，A选项正确；电动机正常工作时的输入功率=8W，电动机的热功率为=4.0W，所以电动机正常工作时的输出功率=4.0W，B、D选项错误；电动机每分钟将电能转化成机械能=240.0J，故D选项正确。
高二物理电功率和焦耳定律试题答案及解析
高二物理电功率和焦耳定律试题答案及解析1.有一台电风扇，额定电压为220 V，额定电功率为50 W，线圈电阻为0.4 Ω。
当电风扇在额定电压下工作时，关于它的线圈电阻每分钟产生的热量是多少，有四位同学计算如下，其中正确的是A．Q=I2Rt=()2×0.4×60J 1.24JB．Q="Pt=50×60" J=3000JC．Q="IU" t=J=3000JD．Q==J=7.26×106 J【答案】A【解析】电风扇正常工作时产生的热量是由于内阻发热产生的，所以每分钟产生的热量为=1.24 J,A正确。
【考点】本题考查了非纯电阻电路中的热量计算问题。
2.如图所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联在电上，电电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，用理想电压表测出电动机两端电压U＝10 V，已知电动机线圈电阻RM＝1 Ω，则下列说法中正确的是（）A．通过电动机的电流为10 AB．通过电动机的电流小于10 AC．电动机的输出功率大于16 WD．电动机的输出功率为16 W【答案】BD【解析】根据闭合电路欧姆定律，有：E=U+I（r+R）解得：I=2A，所以A错误；B正确；电动机的输出功率：P出=P-P热=UI-I2RM=10×2-22×1=16W，故C错误；D正确。
【考点】本题考查闭合电路欧姆定律、电功、电功率3.（12分）如图电路，某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0~20Ω，连接电路的实物图如下图所示。
（1）该学生接线中错误的和不规范的做法是____________A．滑动变阻器不起变阻作用B．电流表接线有错C．电压表量程选用不当D．电压表接线不妥（2）该同学将电路按正确的电路图连接好，检查无误后，闭合开关，进行实验。
某一次电表的示数如图所示，则电压表的读数为___________V，电流表的读数为___________A。
新高考物理考试易错题易错点11功、功率、动能定理及其应用附答案
易错点11 功、功率、动能定理及其应用易错总结1.选取不同的参考系时,物体产生的位移可能不同,用公式求出的功就存在不确定性。
因此在高中阶段计算功时,一般以地面为参考系。
2.判断力对物体是否做功时,不仅要看力和位移,还要注意力与位移之间的夹角,小于900做正功,大于90°做负功。
（3.计算某个力的功时,要注意这个力是否始终作用在物体上,也就是说要注意力和位移的同时性。
4.能量是标量,动能只有正值没有负值,最小值为零。
5.重力势能具有相对性,是因为高度具有相对性,因此零势能面的选择尤为重要。
6.势能的正、负不表示方向,只表示大小。
7.比较两物体势能大小时必须选同一零势能面。
8.物体势能大小与零势能面的选取有关,但两位置的势能之差与零势能面的选取无关。
9.重力做功与路径无关,只与始末位置有关。
10.求合力的总功时要注意各个功的正负,进行代数求和。
11.功能变化量一定是末动能减初动能。
12.要严格按动能定理的一般表达形式列方程,即等号的一边是合力的总功,另一边是动能变化量(末减初）13.为了忽略空气阻力.在描述对物体的要求时应该说“质量大,体积小”.即较小的大密度重物，不能只说成“密度大”。
14.用自由落体法验证机械能守恒定律实验中来瞬时速度要用纸带来求,而不能由gh v 2 来求。
15.功率表示的是做功的快慢,而不是做功的多少。
16.汽车的额定功率是其正常工作时的最大功率，实际功率可以小于或等于额定功率。
17.功率和效率是两个不同的概念,二者无必然的联系,功率大的效率不一定高,效率高的功率也不一定大。
(效率一定小于100%)18.在计算汽车匀加速运动可维持的时同时,如果用汽车在水平路门上的最大速度除以加速度这种方法即认为汽车可以一直保持匀加速直至达到最大速度的观点,是错误的。
因为有额定功率限制,功率不能无限增大;实际上当汽车匀加速运动达最大功率时,牵引力开始减小,做加速度减小的加速运动,直到牵引力等于阻力,达到最大速度。
人教版高二物理选修3-1第二章 2.5焦耳定律习题分析(共24张PPT)
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备选例题
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1.图中R1=4Ω,R2=9Ω,R3=18Ω。通电后（ AD ） 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 C.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
A. P
B.
P( P)2r U
C.
U2 P
r
D. ( P )2 r
U
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3.如图所示，电阻R1＝20 Ω，电动机的绕组的 电阻R2＝10 Ω.当电键打开时，电流表的示数是0.5 A，当电键合上后，电动机转动起来，电路两端的电 压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率应是
( BD )．
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能力训练题
4.电阻R1=8Ω，R2=2Ω。如图甲电路中要使R1、 R2消耗的功率相等，滑动变阻器阻值为 ___2_Ω___，如图乙电路中要使R1、R2消耗的功 率相等，滑动变阻器阻值为___8_Ω___。
R1 R R2
R1 R2 R
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甲
乙
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能力训练题
5. 一 白 炽 灯 泡 的 额 定 功 率 与 额 定 电 压 分 别 为 36W 与 36V 。 若 把 此 灯 泡 接 到 输 出 电 压 为 18V 的电源两端，则灯泡消耗的电功率 （ B ）
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能力训练题
2.图中R1=4Ω,R2=9Ω,R3=18Ω。通电后（ AD） 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 C.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
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电功和电功率焦耳定律·典型例题解析
【例1】不考虑温度对电阻的影响，一个“220V 40W”的灯泡，下列说法正确的是
[ ] A．接在110V的线路上的功率为20W
B．接在110V的线路上的功率为10W
C．接在440V的线路上的功率为160W
D．接在55V的线路上的功率为2.5W
解析：P＝U2/R可知，对R一定的用电器P与U2成正比，所以BD正确．
点拨：利用比例法解答实际功率的习题是一种常用的方法．
【例2】对计算任何类型的用电器的电功率都适用的公式是
[ ] A．P＝I2R B．P＝U2/R
C．P＝UI D．P＝W/t
解析：D是定义式，C是通过定义式推导而得，而A、B都是通过欧姆定律推导，所以A、B只适用于纯电阻电路．选CD．
点拨：通过该道题理解电流做功的过程，即是电能转化成其他形式能的过程．要区分电功率和热功率以及电功和电热．
【例3】一台电动机额定电压为220V，线圈电阻R＝0.5Ω，电动机正常工作时通过电动机线圈的电流强度为1A．当电动机正常工作10min，求：(1)消耗的电能？(2)产生的热量？(3)输出的机械能？
点拨：区分电功和电热的求法，以及二者的关系．
参考答案：(1)1．32×105J (2)300J (3)1.29×105
【例4】一个电阻为20Ω的导体，当它每通过3C电量时，电流做功18J，那么此导体所加的电压为________V，通过3C电量的时间为________s．点拨：可利用公式W＝qU和欧姆定律U＝IR及I＝q/t求解．
参考答案：6V 10s
跟踪反馈
1．用户保险丝允许通过的最大的电流一般都不大，(几个安培)如果电路中接入1KW以上的用电器，通过计算说明为什么保险丝会被烧断？
2．一台电动机，电枢电阻为0.5Ω，加在电动机两端的电压是220V，当电动机正常运转时电流强度为20A，则每分钟有多少焦耳的机械能输出？
3．白炽灯的灯丝断了以后，轻摇灯泡将断了的灯丝搭上后，其亮度比原来________，(填亮、暗)是什么原因？________．
4．一个标有“110V 10W”的灯泡，求：(1)它的电阻(2)如果接在110V的
电路中实际功率是多大？(3)正常工作的电流？(4)接在220V的电路中时，它的实际功率多大，会发生什么现象？
参考答案
1．4.55A 2．2.52×105J 3．亮灯丝电阻变小4．(1)1210Ω(2)10w (3)0.09A (4)40W 灯丝烧断。