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人教版 (新课标)选修35 焦耳定律导学案
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这是一份人教版 (新课标)选修35 焦耳定律导学案，共5页。学案主要包含了电功和电功率，焦耳定律等内容，欢迎下载使用。
国际单位制中的单位是：________，其他单位还有：千瓦时(kW·h)，也叫度．
2．电功率：单位时间内电流所做的功叫做________．定义式为：P＝eq \f(W,t) 计算公式：______，表示电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积．
国际单位制中的单位是：________，其他单位还有：千瓦(kW)．
二、焦耳定律：1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的__________成正比，跟导体的______________成正比，这一规律叫做焦耳定律．公式表示为：________.
2．热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，定义式为：P＝eq \f(Q,t) 计算公式为：_______.
3．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的________．
4．非纯电阻电路：含有__________或__________的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为__________或________.
知识探究
要点一： 电动机模型
1．电动机的等效处理
电动机是一种非纯电阻性用电器，它把电能转化为机械能和热能．在电路计算中，常把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻rD和无电阻的转动线圈D串联而成，如图2－5－2所示，电流通过rD时把电能转化为热能，而线圈D把电能转化为机械能．
2．输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总＝UI.
3. 输出功率：电动机做有用功的功率．如图2－5－3所示，P出＝mg·v(设重物匀速上升)．
4．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热、热功率P热＝I2r.
5．功率关系P总＝P出＋P热．
6．电动机的效率η＝eq \f(P出,P总)×100%.
7．解决电动机问题注意分两种情况：
(1)当电动机正常工作时，要分别搞清电动机的总功率、输出功率和热功率．
(2)当电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻电路.
要点二：纯电阻电路和非纯电阻电路的有何区别？
.1.
总结反思
2.电功和电热间的有何关系？
典例剖析
题型一：电功的计算
【例1】 一根电阻丝，通过2 C的电荷量所消耗的电能是8 J．若在相同的时间内通过4 C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是( )
A．4 V,16 J B．8 V,16 J C．4 V,32 J D．8 V,32 J
题型二：功率问题的实验考查
【例2】 某同学利用图1所示的电路研究灯泡L1(6 V，1.5 W)、L2(6 V,10 W)的发光情况(假设灯泡电阻恒定)，图2为实物图．
图1 图2 图3
(1)他分别将L1、L2接入图1中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6 V时，发现灯泡均能正常发光．在图2中用笔画线代替导线将电路连线补充完整．
(2)接着他将L1和L2串联后接入图1中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6 V时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是__________________
________________________________________________________．
(3)现有如下器材：电源E(6 V，内阻不计)，灯泡L1(6 V，1.5 W)、L2(6 V,10 W)、L3(6 V,10 W)，单刀双掷开关S，在图3中设计一个机动车转向灯的控制电路：当单刀双掷开关S与1相接时，信号灯L1亮，右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮；当单刀双掷开关S与2相接时，信号灯L1亮，左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮．
拓展探究1：一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U的关系图象如图4(a)所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图(b)所示的电路，接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，它们之间的大小关系有( )
A．P1＝4PD B．PD＝P/4 C．PD＝P2 D．P1<4P2
题型三：电功和电热的区别
【例3】 抽油烟机是现代厨卫不可缺少的用具，下表是“惠康牌”家用抽油烟机说明书中的主要技术参数表．用多用表测量得两只电动机的线圈电阻均为R＝90 Ω.若保险丝的熔断电流是保险丝允许通过的电流的1.5倍，启动时电动机当作纯电阻处理，则
(1)这种抽油烟机保险丝的熔断电流不得低于多少？
(2)两电动机每分钟消耗的电能为多少？ .2.
(3)两电动机每分钟所做的有用功是多少？
(4)这种油烟机的机械效率是多少？
参数表：
拓展探究2：日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到的热风可将头发吹干．设电动机线圈的电阻为R1，它与电热丝的电阻R2相串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，则以下选项正确的是( )
A．IU>P B．IU＝P C．P>I 2(R1＋R2) D．P＝I 2(R1＋R2)
课堂达标
1.家用电饭锅有两种工作状态，一是锅内水烧开前的加热状态，一是水烧开后的保温状态，其电路如图2－5－4所示．R1是一电阻，R2是加热用的电阻丝，则电饭锅( )
A．S闭合时为保温状态 B．S断开时为加热状态
C．S闭合时为加热状态 D．S断开时为保温状态
2．在电动机正常工作时，每秒钟电流做功和每秒钟内电枢上产生的热量的关系，下列说法中正确的是( )
A．电功等于电热 B．电功等于电热的2倍
C．电功等于电动机输出的机械能 D．电热仅为电功的一部分
3．关于电功和焦耳热，下列说法错误的是( )
A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
C．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q＝I2Rt
D．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q＝IUt
4．用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要t s，如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么( )
A．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要2t s
B．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要4t s
C．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要4t s
D．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要16t s
5.一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3 V，电流为0.3 A．松开转轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作．求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？
课后达标
1．关于三个公式：(1)P＝UI；(2)P＝I2R；(3)P＝eq \f(U2,R)，下列叙述正确的是( )
A．公式(1)适用于任何电路的电热功率 B．公式(2)适用于任何电路的电热功率
C．公式(1)、(2)、(3)适用于任何电路电功率 D．以上都不正确
2．一只普通的家用照明白炽灯，额定功率为40 W，正常发光时，通过它的电流与下列哪一个值较为接近( )
A．20 A B．2 A C．0.2 A D．0.02 A
3．两只灯泡L1、L2分别标有“110 V,60 W”和“110 V,110 W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220 V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路( )
.3.
总结反思
4．如图5所示电路，电动机M转动起来后，将滑动变阻器的滑动触头向左移动时，电动机中产生的电热Q随电压表测得的电压U和电流表测得的电流I而变化的情况是(电动机线圈的电阻可以认为是不变的)( )
A．Q跟电流I的平方成正比
B．Q跟电压U的平方成正比
C．Q跟电压U与电流I的乘积成正比
D．Q跟电压U与电流I的比值成正比
6．两个电阻，R1＝8 Ω，R2＝2 Ω，并联在电路中，欲使这两个电阻消耗的电功率相等，可行的办法是( )
A．用一个阻值为2 Ω的电阻与R2串联 B．用一个阻值为1 Ω的电阻与R2串联
C．用一个阻值为6 Ω的电阻与R1串联 D．用一个阻值为2 Ω的电阻与R1串联
7.一幢居民楼住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等．停电时，用欧姆表测得A、B间的电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，如图6所示，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( )
A．P＝I2R B．P＝U2/R C．P＝IU D．P＝eq \f(W,t)
二、计算论述题
8．一台国产XQB30－13型自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表，试根据表中提供的数据计算：
(1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流强度是多大？
(2)若洗衣、脱水的累计时间为40 min，则洗衣机耗电多少？
9．某房间的入户电源线如图7所示，现有工作电压为220 V的用电器如下：100 W的灯泡6只，220 W的电视机1台，1 000 W的电冰箱1台，1 500 W的洗衣机1台，700 W的微波炉1台和1 000 W的暖风机1台，还有三只额定电流均为8 A的保险盒，将上述电器全部合理地接入电路，画出接线图，电器用后面指定的符号表示，例如功率为100 W的灯泡用⊗表示，功率为220 W
的电视机用eq \(\s\up7(\x(电视机)),\s\d5(220 W))表示，保险盒用表示，图中a是火线，b是零线．
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
欧姆定律
遵从欧姆定律I＝eq \f(U,R)
不遵从欧姆定律：U>IR或I能量转化
电流做功全部转化为内能
电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能
元件举例
电阻、电炉丝等
电动机、电解槽等
项目
电功
电热
电功与电热的比较
电功实质是静电力移动电荷做的功，W＝qU＝UIt
电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热，Q＝I2Rt
电功与电热的联系与区别
纯电阻电路中，
U＝IR，UIt＝I2Rt＝U2t/R
电功等于电热
非纯电阻电路中电流通过导体时，不仅发热，而且还能做功、电解、形成磁场等等．在非纯电阻电路中电功大于电热，即W>Q，UIt>I2Rt
电功率与电热功率的关系
纯电阻电路中，
P＝UI＝I2R＝eq \f(U2,R)
非纯电阻电路中UI>I2R，eq \f(U2,R)t既不能表示电功，也不能表示电热
额定电压(两电机、照明灯)
AC220 V 50 Hz
额定输入功率
2×185 W
抽排风量(两电机同时工作)
≥15 m3/min
风压(两电机同时工作)
≥300 Pa
照明灯
40 W
排烟管内径
150 mm
额定电压
220 V
额定频率
50 Hz
额定洗衣、脱水功率
360 W
额定洗衣、脱水容量
3 kg
整机质量
33 kg
外形尺寸(长×宽×高)
(542×550×920) mm3
国际单位制中的单位是：________，其他单位还有：千瓦时(kW·h)，也叫度．
2．电功率：单位时间内电流所做的功叫做________．定义式为：P＝eq \f(W,t) 计算公式：______，表示电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积．
国际单位制中的单位是：________，其他单位还有：千瓦(kW)．
二、焦耳定律：1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的__________成正比，跟导体的______________成正比，这一规律叫做焦耳定律．公式表示为：________.
2．热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，定义式为：P＝eq \f(Q,t) 计算公式为：_______.
3．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的________．
4．非纯电阻电路：含有__________或__________的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为__________或________.
知识探究
要点一： 电动机模型
1．电动机的等效处理
电动机是一种非纯电阻性用电器，它把电能转化为机械能和热能．在电路计算中，常把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻rD和无电阻的转动线圈D串联而成，如图2－5－2所示，电流通过rD时把电能转化为热能，而线圈D把电能转化为机械能．
2．输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总＝UI.
3. 输出功率：电动机做有用功的功率．如图2－5－3所示，P出＝mg·v(设重物匀速上升)．
4．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热、热功率P热＝I2r.
5．功率关系P总＝P出＋P热．
6．电动机的效率η＝eq \f(P出,P总)×100%.
7．解决电动机问题注意分两种情况：
(1)当电动机正常工作时，要分别搞清电动机的总功率、输出功率和热功率．
(2)当电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻电路.
要点二：纯电阻电路和非纯电阻电路的有何区别？
.1.
总结反思
2.电功和电热间的有何关系？
典例剖析
题型一：电功的计算
【例1】 一根电阻丝，通过2 C的电荷量所消耗的电能是8 J．若在相同的时间内通过4 C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是( )
A．4 V,16 J B．8 V,16 J C．4 V,32 J D．8 V,32 J
题型二：功率问题的实验考查
【例2】 某同学利用图1所示的电路研究灯泡L1(6 V，1.5 W)、L2(6 V,10 W)的发光情况(假设灯泡电阻恒定)，图2为实物图．
图1 图2 图3
(1)他分别将L1、L2接入图1中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6 V时，发现灯泡均能正常发光．在图2中用笔画线代替导线将电路连线补充完整．
(2)接着他将L1和L2串联后接入图1中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6 V时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是__________________
________________________________________________________．
(3)现有如下器材：电源E(6 V，内阻不计)，灯泡L1(6 V，1.5 W)、L2(6 V,10 W)、L3(6 V,10 W)，单刀双掷开关S，在图3中设计一个机动车转向灯的控制电路：当单刀双掷开关S与1相接时，信号灯L1亮，右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮；当单刀双掷开关S与2相接时，信号灯L1亮，左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮．
拓展探究1：一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U的关系图象如图4(a)所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图(b)所示的电路，接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，它们之间的大小关系有( )
A．P1＝4PD B．PD＝P/4 C．PD＝P2 D．P1<4P2
题型三：电功和电热的区别
【例3】 抽油烟机是现代厨卫不可缺少的用具，下表是“惠康牌”家用抽油烟机说明书中的主要技术参数表．用多用表测量得两只电动机的线圈电阻均为R＝90 Ω.若保险丝的熔断电流是保险丝允许通过的电流的1.5倍，启动时电动机当作纯电阻处理，则
(1)这种抽油烟机保险丝的熔断电流不得低于多少？
(2)两电动机每分钟消耗的电能为多少？ .2.
(3)两电动机每分钟所做的有用功是多少？
(4)这种油烟机的机械效率是多少？
参数表：
拓展探究2：日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到的热风可将头发吹干．设电动机线圈的电阻为R1，它与电热丝的电阻R2相串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，则以下选项正确的是( )
A．IU>P B．IU＝P C．P>I 2(R1＋R2) D．P＝I 2(R1＋R2)
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1.家用电饭锅有两种工作状态，一是锅内水烧开前的加热状态，一是水烧开后的保温状态，其电路如图2－5－4所示．R1是一电阻，R2是加热用的电阻丝，则电饭锅( )
A．S闭合时为保温状态 B．S断开时为加热状态
C．S闭合时为加热状态 D．S断开时为保温状态
2．在电动机正常工作时，每秒钟电流做功和每秒钟内电枢上产生的热量的关系，下列说法中正确的是( )
A．电功等于电热 B．电功等于电热的2倍
C．电功等于电动机输出的机械能 D．电热仅为电功的一部分
3．关于电功和焦耳热，下列说法错误的是( )
A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
C．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q＝I2Rt
D．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q＝IUt
4．用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要t s，如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么( )
A．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要2t s
B．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要4t s
C．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要4t s
D．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要16t s
5.一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3 V，电流为0.3 A．松开转轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作．求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？
课后达标
1．关于三个公式：(1)P＝UI；(2)P＝I2R；(3)P＝eq \f(U2,R)，下列叙述正确的是( )
A．公式(1)适用于任何电路的电热功率 B．公式(2)适用于任何电路的电热功率
C．公式(1)、(2)、(3)适用于任何电路电功率 D．以上都不正确
2．一只普通的家用照明白炽灯，额定功率为40 W，正常发光时，通过它的电流与下列哪一个值较为接近( )
A．20 A B．2 A C．0.2 A D．0.02 A
3．两只灯泡L1、L2分别标有“110 V,60 W”和“110 V,110 W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220 V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路( )
.3.
总结反思
4．如图5所示电路，电动机M转动起来后，将滑动变阻器的滑动触头向左移动时，电动机中产生的电热Q随电压表测得的电压U和电流表测得的电流I而变化的情况是(电动机线圈的电阻可以认为是不变的)( )
A．Q跟电流I的平方成正比
B．Q跟电压U的平方成正比
C．Q跟电压U与电流I的乘积成正比
D．Q跟电压U与电流I的比值成正比
6．两个电阻，R1＝8 Ω，R2＝2 Ω，并联在电路中，欲使这两个电阻消耗的电功率相等，可行的办法是( )
A．用一个阻值为2 Ω的电阻与R2串联 B．用一个阻值为1 Ω的电阻与R2串联
C．用一个阻值为6 Ω的电阻与R1串联 D．用一个阻值为2 Ω的电阻与R1串联
7.一幢居民楼住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等．停电时，用欧姆表测得A、B间的电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，如图6所示，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( )
A．P＝I2R B．P＝U2/R C．P＝IU D．P＝eq \f(W,t)
二、计算论述题
8．一台国产XQB30－13型自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表，试根据表中提供的数据计算：
(1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流强度是多大？
(2)若洗衣、脱水的累计时间为40 min，则洗衣机耗电多少？
9．某房间的入户电源线如图7所示，现有工作电压为220 V的用电器如下：100 W的灯泡6只，220 W的电视机1台，1 000 W的电冰箱1台，1 500 W的洗衣机1台，700 W的微波炉1台和1 000 W的暖风机1台，还有三只额定电流均为8 A的保险盒，将上述电器全部合理地接入电路，画出接线图，电器用后面指定的符号表示，例如功率为100 W的灯泡用⊗表示，功率为220 W
的电视机用eq \(\s\up7(\x(电视机)),\s\d5(220 W))表示，保险盒用表示，图中a是火线，b是零线．
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
欧姆定律
遵从欧姆定律I＝eq \f(U,R)
不遵从欧姆定律：U>IR或I
电流做功全部转化为内能
电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能
元件举例
电阻、电炉丝等
电动机、电解槽等
项目
电功
电热
电功与电热的比较
电功实质是静电力移动电荷做的功，W＝qU＝UIt
电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热，Q＝I2Rt
电功与电热的联系与区别
纯电阻电路中，
U＝IR，UIt＝I2Rt＝U2t/R
电功等于电热
非纯电阻电路中电流通过导体时，不仅发热，而且还能做功、电解、形成磁场等等．在非纯电阻电路中电功大于电热，即W>Q，UIt>I2Rt
电功率与电热功率的关系
纯电阻电路中，
P＝UI＝I2R＝eq \f(U2,R)
非纯电阻电路中UI>I2R，eq \f(U2,R)t既不能表示电功，也不能表示电热
额定电压(两电机、照明灯)
AC220 V 50 Hz
额定输入功率
2×185 W
抽排风量(两电机同时工作)
≥15 m3/min
风压(两电机同时工作)
≥300 Pa
照明灯
40 W
排烟管内径
150 mm
额定电压
220 V
额定频率
50 Hz
额定洗衣、脱水功率
360 W
额定洗衣、脱水容量
3 kg
整机质量
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