2013-2014学年高中物理人教版选修3-1同步辅导与检测课件：第2章 第5节 焦耳定律

金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆第5节焦耳定律恒定电流金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回随着家用电器的增多，特别是空调，电热器等大功率用电器的使用，引发的火灾事故越来越多，据统计很大一部分火灾的事故原因是导线、插座或开关等元件温度升高而导致的，请思考，电流通过导体为什么会发热，产生的热量与电流大小和导线电阻等是什么关系呢？[提示：电能转化为热能；关系为Q＝I2Rt]金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回1．所谓电流做功，实质上是导体中的________对自由电荷的________在做功．2．电流在一段电路中所做的功等于这段电路________、电路中的______、______三者的乘积，即W＝________.3．单位时间内电流所做的功叫做电功率．电流在一段电路上做功的功率P等于________与这段电路________的乘积，即P＝________.答案：1．恒定电场静电力2．两端的电压U电流I通电时间tIUt3．电流I两端的电压UIU金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回4．电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为.5．电热Q＝________，热功率P＝________.6．若电路中有电动机或电解槽，电能除转化为内能外，还转化为________或________，它们之间遵从能量守恒．答案：4．导体的内能5．I2RtI2R6．机械能化学能金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回一、电动和电功率1．电功(1)电功的定义：电场力对电荷做的功，叫做电功．(2)电功的表达式：W＝qU＝UIt.即一段电路上的电功就等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积．(3)单位：焦耳，符号为J.2．电功率(1)定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回(2)表达式：(3)单位：瓦特，符号W.(4)物理意义：表示电流做功的快慢．(5)串联电路中：由P＝I2R知…＝I2，电阻越大，功率越大，并联电路中：由P＝U2/R知P1R1＝P2R2＝…＝U2，电阻越小，功率越大．P＝Wt＝UI.P1R1＝P2R2＝金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回注意：电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，表明有多少电能转化为其他形式的能．可见电功反映了电能转化为其他形式能的多少．电功的表达式W＝UIt以及电功率P＝UI适用于所有电流做功和功率的计算．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回一根电阻丝，通过2C电荷量所消耗的电能是8J．若在相同的时间内通过4C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是()A．4V16JB．8V16JC．4V32JD．8V32J分析：利用W＝qU可求出电压U1，再由可以求出U2，然后利用W＝qU求W2.I＝qt＝UR金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回解析：设电阻丝电阻为R，开始所加电压U1，则W1＝q1U1即8＝2U1∴U1＝4V设后来所加电压为U2，产生的热量为W2，则W2＝q2U2＝4×8J＝32J.答案：DI2＝q2t＝U2R，又I1＝q1t＝U1R解得U2＝q2q1U1＝42×4V＝8V，金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回变式迁移1．下列关于电功的说法中，错误的是()A．导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功B．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程C．电流做功消耗的能量，由电源来供给D．电功就是电能D金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回二、焦耳定律和热功率1．焦耳定律(1)内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．(2)表达式：Q＝I2Rt.(3)适用范围：Q＝I2Rt是电热的定义式，可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回(4)焦耳定律的微观解释电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞．由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的热振动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高．(5)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能．2．热功率单位时间内电流通过导体发热的功率叫热功率．热功率即电能转化为内能的功率，即P＝Qt＝I2R.金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回3．纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器电流、电压、电阻三者的关系遵循欧姆定律I＝U/R不服从欧姆定律，由UIt＝I2Rt＋W知U＞IR或I＜UR金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回能量转化形式电流做功全部转化为内能：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t，电流做功转化为内能和其他形式的能量：电功W＝UIt；电热Q＝I2Rt.W＝Q＋W其他元件举例电阻、电炉丝、白炽灯电动机、电解槽U2R金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗功率为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，转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？(3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住不能转动，这时电动机消耗的电功率和发热功率分别是多少？金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回解析：(1)用电器总功率是输入电压和电流的乘积，即P＝UI，所以(2)由于电风扇是非纯电阻用电器，输入的总功率一部分转变为内能，另一部分在电阻上转变为内能．且P＝P机＋P内，电风扇正常工作时，转化为内能的功率的是P内＝I2R＝0.32×20W＝1.8W，转化为机械能的功率是P机－P内＝66W－1.8W＝64.2W．电动机的效率是I＝PU＝66220A＝0.3A.η＝P机P＝64.266×100%≈97.3%.金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回(3)电风扇的风叶被卡住后，通过电风扇的电流为消耗的电功率P1＝I1U＝11×220W＝2420W．发热功率P内1＝IR＝112×20W＝2420W.答案：(1)0.3A(2)64.8W1.8W97.3%(3)2420W2420WI1＝UR＝22020A＝11A．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回变式迁移2．一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作．(1)在求电动机正常工作1min所消耗的电能时，有以下两种不同的解法：解法一：W＝UIt＝2V×0.8A×60s＝96J解法二：W＝I2Rt＝(0.8A)2×1Ω×60s＝38.4J你认为哪种解法对，请作出判断并说明理由．(2)求电动机正常工作1min所转化的机械能是多少．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回解析：(1)解法一对．因为电动机工作时电能没有全部转化为内能，而大部分转化为机械能．解法二求出的是电动机工作时产生的电热，只占所消耗电能的一部分．(2)电动机工作1min消耗的电能W＝UIt＝2V×0.8A×60s＝96J电动机工作1min产生的电热Q＝I2Rt＝(0.8A)2×1Ω×60s＝38.4J电动机工作1min转化成的机械能．W机械＝W－Q＝96J－38.4J＝57.6J答案：(1)见解析(1)(2)57.6J金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-1•(配人教版)◆返回祝您