2022物理第八章恒定电流第二节电功电热和焦耳定律学案

第二节电功电热和焦耳定律1．电路中电场力移动电荷做的功叫做电功(即通常所说的电流做功)。

2．如果一段通电导体两端的电压为U，一段时间(t)内通过导体的电流为q，电流强度为I,,则这段时间内电流做功W＝qU＝UIt。

在纯电阻电路中：W＝UIt＝I2Rt＝错误!t.3．单位时间内电流做的功叫做电功率(P),P＝错误!＝UI，这是计算电功率普遍适用的公式。

4．焦耳定律：如果一段通电导体的电流强度为I，电阻为R,通电时间为t，则在这段时间内电流通过电阻时产生的热量Q＝I2Rt。

5．如果两个电阻R1和R2串联,则这两个电阻的功率之比为P1∶P2＝R1∶R2；如果两个电阻R1和R2并联，则这两个电阻的功率之比为P1∶P2＝R2∶R1例1如图,R1＝6 Ω，R2＝3 Ω，R3＝4 Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为________。

【解析】本题解法很多，注意灵活、巧妙。

经过观察发现三只电阻的电流关系最简单,电流之比I1∶I2∶I3＝1∶2∶3；还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2 Ω，因此电压之比U1∶U2∶U3＝1∶1∶2;在此基础上利用P＝UI,得P1∶P2∶P3＝1∶2∶6.【答案】1∶2∶6例2有一小型直流电动机，把它接入U1＝0。

3 V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流I1＝0。

6 A；若把电动机接入U2＝3。

0 V的电路中时，电动机正常工作，工作电流I2＝1。

0 A，求：（1）电动机正常工作时的输出功率是多少？(2)如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？【解析】提示：当电动机不转时，可视为纯电阻，由欧姆定律求其内电阻；当电动机正常工作时，转子突然被卡住,其电流不等于I2＝1。

0 A，此时发热功率由P＝错误!计算。

(1)当U1＝0。

3 V,I1＝0。

6 A时，电动机不转，此时电动机为纯电阻，故电动机的内电阻r＝U1I1＝0.5 Ω.当U2＝3。

0 V，I2＝1.0A时，电动机正常工作，此时电动机为非纯电阻,则电动机的输出功率P出＝U2I2－I错误!r＝2。

5 W。

（2）当电动机正常工作被卡住时，电动机又为纯电阻，其热功率P热＝错误!＝18 W。

【答案】（1)2.5 W（2）18 W1．(多选）把标有“220 V40 W"和“220 V15 W”的甲、乙两盏灯串联接在220 V电压下，则下面分析正确的是(）A．两盏灯的总功率等于55 WB．两盏灯的总功率小于15 WC．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2．如图所示为均匀的长方形薄片合金电阻板abcd，ab边长为L1，ad边长为L2。

当端点Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ、Ⅳ接入电路时，导体的电阻分别为R1、R2，则R1∶R2为()A．L1∶L2B．L2∶L1C．L错误!∶L错误!D．L错误!∶L错误!3．电阻R和电动机M串联接到电路中,如图所示,已知电阻R 跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2,经过时间t，电流通过电阻R做功为W1,产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有()A．U1<U2，Q1＝Q2B．U1＝U2，Q1＝Q2C．W1＝W2，Q1〉Q2D．W1<W2，Q1<Q24．一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上（其内电阻可忽略不计)，均正常工作。

用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5。

0 A，通过洗衣机电动机的电流是0。

50 A,则下列说法中正确的是(）A．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 ΩB．电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC. 1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 JD．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍5．(多选）如图所示，一直流电动机与阻值R＝9 Ω的电阻串联在电源上，电源电动势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，已知电动机线圈的电阻R M＝1 Ω,则下列说法中正确的是(）A．通过电动机的电流为10 AB．电动机的输入功率为20 WC．电动机的热功率为4 WD．电动机的输出功率为16 W6．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是(）A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B．对应P点,小灯泡的电阻R＝错误!C．对应P点，小灯泡的电阻R＝错误!D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积7．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 A，这时电阻R1消耗的电功率为12 W，当S闭合后，电流表的示数为3 A，问：(1）电阻R1、R2的阻值是多少?（2)当开关S闭合后，电阻R2在5 min内产生的热量是多少？8．如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。

电动机内电阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U ＝160 V，电压表示数U V＝110 V。

试求：(1）通过电动机的电流；(2)输入电动机的电功率。

1．下列情况中,能判定电路两端电压为220 V的是（）A．每通过1 C的电荷量，电流做功220 JB．通电时间为1 s时,通过电荷量220 CC．通电时间为1 s时，电流做功为220 JD．每通过220 C电荷量,电流做功为1 J2．把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量,则两种方法所需的时间之比t串∶t并为()A．1∶1B．2∶1C．4∶1D．1∶43．如图所示，电压U保持不变,当开关断开时，R1消耗的电功率为P1,当开关闭合时R1消耗的电功率为P1′,则()A．P1′＝P1B．P1′〉P1C．P1′<P1D．无法比较4．（多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100 W及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯,假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示，图象上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则（)A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小B．在A点，白炽灯的电阻可表示为tan βC．在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0D．在A点,白炽灯的电阻可表示为错误!5．如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线,下列判断中正确的是（）A．a代表的电阻丝较粗B．b代表的电阻丝较粗C．a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D．图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比6．如图的电路，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7．(多选)现有充电器为一手机电池充电，等效电路如图11所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是(）A．充电器输出的电功率为UI＋I2rB．电能转化为化学能的功率为UI－I2rC．电池产生的热功率为I2rD．充电器的充电效率为错误!×100%8．如图为一种服务型机器人，其额定功率为48 W,额定工作电压为24 V。

机器人的锂电池容量为20 A·h，则机器人()A．额定工作电流为20 AB．充满电后最长工作时间为2 hC．电池充满后总电荷量为7.2×104 CD．以额定电流工作时每秒消耗能量为20 J9．如图所示电路,当滑动变阻器滑片P滑至A点时,电流表的示数为0.5 A,当P滑至中点C时，电流表的示数为0。

4 A，若此时电源消耗的总电功率为5 W.求：（1)电源的电压是多少？(2）电阻R1的阻值是多少?（3）滑动变阻器的最大阻值是多少？10．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表.质量M＝70 kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f恒为车和人总重的0。

02倍。

若取g＝10 m/s2，那么在此人行驶的过程中，求：(结果保留两位有效数字)（1）此车电动机在额定电压下正常工作的效率有多高？(2)在电动机以额定功率提供动力的情况下,此人骑车行驶的最大速度为多大？(3)假设电动机正常工作时，损失的功率有80%是由于电机绕线电阻生热而产生的，则电动机的绕线电阻为多大?第二节电功电热和焦耳定律课堂练习1．BD2。

C3。

A4。

C5。

BCD 6.C7．【答案】（1)R1＝3 Ω，R2＝6 Ω（2）1 800 J【解析】(1)当S断开时,由P1＝I21R1得R1＝错误!＝错误!Ω＝3 Ω，电源的电压U＝I1R1＝2×3 V＝6 V。

当S闭合后会有I1′＝错误!＝2A，则I2＝I－I1′＝（3－2）A＝1 A，R2＝错误!＝错误!Ω＝6 Ω。

(2)当开关S闭合后,电阻R2在5 min内产生的热量Q＝I错误!R2t ＝12×6×300 J＝1 800 J。

8．【答案】(1)5 A(2）550 W【解析】(1）R两端电压U R＝U－U V＝160 V－110 V＝50 V，则通过电阻R的电流I＝错误!＝错误!＝5 A。

电动机与电阻R串联，则通过电动机的电流也为5 A。

(2）电动机的输入功率P＝IU V＝5×110 W＝550 W。

课后练习1．A 2.C 3.A4。

CD5。

B 6.D7。

BC8.C9．【答案】（1)12。

5 V（2)25 Ω(3）12。

5 Ω【解析】(1）当P在中点C时，R1与滑动变阻器串联，串联电路电流处处相等，由公式P＝UI可得，电源电压U＝错误!＝错误!＝12。

5 V。

（2）当P在A点时，电路中只有R1接入,则R1＝错误!＝错误!＝25 Ω。

(3)当P在中点C时，电路中总电阻R总＝R1＋R C＝错误!＝错误!＝31.25 Ω，所以R C＝R总－R1＝31.25 Ω－25 Ω＝6.25 Ω，所以滑动变阻器最大阻值R＝2R C＝6.25 Ω×2＝12.5 Ω。

10．【答案】(1）87%(2）5.5 m/s(3)1.0 Ω【解析】（1）电动机的总的功率的大小P总＝UI＝36×3。

5 W ＝126 W,由题图表可以知道，电动机的输出功率为110 W，所以电动机在额定电压下正常工作的效率η＝错误!×100％＝错误!×100%＝87%。

(2)当电动自行车的牵引力和受到的阻力的大小相等时，电动自行车的速度到达最大，电动自行车受到的阻力的大小f＝0.020mg＝0.020×（30＋70）×10 N＝20 N，所以由P＝Fv可的自行车的最大的速度v＝PF＝错误!＝错误!m/s＝5.5 m/s。