物理必修 第三册8 焦耳定律 电路中的能量转化完美版课件ppt

这是一份物理必修 第三册8 焦耳定律 电路中的能量转化完美版课件ppt，文件包含第二章8焦耳定律电路中的能量转化课件pptx、第二章8焦耳定律电路中的能量转化专练docx、第二章8焦耳定律电路中的能量转化教师版docx、第二章8焦耳定律电路中的能量转化学习笔记docx等4份课件配套教学资源，其中PPT共58页， 欢迎下载使用。
8　焦耳定律　电路中的能量转化
1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别和联系(重点)。2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，并能进行有关计算(重难点)。3.理解电路中的能量转化关系(重难点)。
1.电功(1)定义：电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的 与电路中的 、通电 三者的乘积。(2)计算公式：W＝____(3)单位： ，符号J。(4)电流做功实质： 转化为 的过程就是电流做功的过程，电流做功的多少等于 转化为 的数量。
2.电功率(1)定义：电流 与做这些功所用 的比。(2)公式：P＝____＝ 。(3)单位： ，符号 ,1 W＝1 J/s。(4)意义：表示电流做功的快慢。(5)额定功率：额定功率是指用电器在额定电压下正常工作时所消耗的功率，此时流经用电器的电流就是它的额定电流。
(1)电功率越大，表示电流做功越多。(　　)(2)由公式P＝ 可知，时间越短，功率越大。(　　)
我们常说的月耗电量为100度，其中“度” 表示什么物理意义？100度是多少焦耳？
答案　“度”是能量单位，1度＝1 kW·h＝3.6×106 J100度＝100×3.6×106 J＝3.6×108 J。
　四个定值电阻连成如图所示的电路。RA、RC的规格为“10 V　4 W”，RB、RD的规格为“10 V　2 W”。下列按消耗功率大小排列这四个定值电阻正确的是A.PA＝PCPC>PA>PDC.PD>PA>PC>PB D.PA＝PC>PB＝PD
1.无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率都等于各电阻消耗的功率之和。
1.焦耳定律(1)内容：电流通过电阻产生的热量Q跟 成正比，跟________________及 成正比。这个关系式最初是由 通过实验直接得到的，物理学中就把它叫作焦耳定律。(2)表达式 Q＝ 。2.热功率(1)定义：电流通过电阻所产生的热量Q与产生这些热量所用时间t的比，它在数值上等于 内电流通过电阻所产生的热量。
　两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B并联在电路中，A的长度为2L，直径为d；B的长度为L，直径为2d，那么通电后，A、B在相同的时间内产生的热量之比为A.QA∶QB＝1∶8B.QA∶QB＝8∶1C.QA∶QB＝1∶2D.QA∶QB＝4∶1
(2022·长安一中高二期中)电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后保温状态，如图所示是电饭锅电路原理示意图，K是感温材料制造的开关。下列说法中错误的是A.其中R2是供加热用的电阻丝B.当开关K接通时电饭锅为加热状态，K断开时为保温状态
由P＝ 可得，当接通K时，电路中的总电阻变小，功率变大，电饭锅处于加热状态；当断开K时，电路中的总电阻变大，功率变小，电饭锅处于保温状态，则R2是供加热用的电阻丝，A、B正确；
电熨斗工作时，将电能转化为什么能？电吹风工作时，将电能转化为什么能？
答案　电熨斗工作时，将电能转化为内能。电吹风工作时，将电能转化为内能和机械能。
1.纯电阻电路：P电＝P热2.非纯电阻电路：P电＝P热＋P其他3.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
4.闭合电路：IE＝IU＋I2r闭合电路欧姆定律实质上是 在闭合电路中的具体体现。
(1)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。(　　)(2)任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，且W＝Q。(　　)(3)电功W＝UIt在任何电路中都适用，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用。(　　)(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈电阻产生的电热。(　　)
　如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r＝1 Ω，电动机两端电压为5 V，电路中的电流为1 A，物体A重20 N。忽略一切摩擦，求：(1)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？
电动机线圈上消耗的热功率为P热＝I2r＝1 W。
(2)电动机输入功率和输出功率各是多少？
电动机的输入功率就是电流通过电动机做功的功率， 即P入＝UI＝5×1 W＝5 W电动机的输出功率就是电动机对外做功的功率，根据P入＝P出＋P热得P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W。
(3)10 s内电动机可以把物体A匀速提升多高？
设物体A的重力为G，t＝10 s内物体A上升的高度为h，根据能量守恒定律得P出t＝Gh
(4)这台电动机的效率是多少？
电动机的简单模型(如图所示)及其功率、效率(1)电动机消耗的功率(总功率)：P总＝UI。(2)电动机的发热功率：P热＝I2R。(3)电动机的输出功率(机械功率)P机＝P总－P热＝UI－I2R。
　(2022·行唐启明中学月考)如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉丝，恒定电压U＝12 V，当S1闭合，S2、S3断开时，电流表示数为6 A；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为5 A，且电动机的电阻rM＝1 Ω；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表示数为4 A，且电解槽电阻rA＝2 Ω。求：(1)电炉丝的电阻及发热功率；
答案　2 Ω　72 W
当S1闭合，S2、S3断开时，电炉丝接入电路。电炉丝为纯电阻元件，由部分电路欧姆定律得电炉丝的电阻
电炉丝发热功率P＝UI1＝12×6 W＝72 W
(2)电动机的机械效率；
电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律，有I2U＝I22rM＋P输出
(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率。
电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律知P化学＝I3U－I32rA代入数据解得P化学＝(4×12－42×2) W＝16 W。
考点一　电功和电热的理解1.(多选)(2023·成都市金牛区协同外语学校高二期中)关于公式①P＝UI；②P＝I2R；③P＝ ；下列叙述正确的是A.公式①适用于任何电路求电功率，公式①②适用于任何电路求热功率B.在纯电阻电路中，①②③公式都适用于求电功率，也适用于求热功率C.公式②在纯电阻电路中和非纯电阻电路中均可求电路的热功率D.只要是求电路的热功率，公式②③均可以用
由于U＝IR只适合纯电阻电路，在纯电阻电路中三者没有区别，在非纯电阻电路中三者各不相同，故A错误，B正确；由上述分析可知，公式②在纯电阻电路中可求电路的热功率，在非纯电阻电路中，公式②亦可求电路的热功率，故C正确；对于非纯电阻电路，公式③不适用求热功率，故D错误。
2.如图所示，一幢居民楼里住着生活需求各不相同的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、电风扇等。停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为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，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是
家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用P＝UI来计算，C正确。
考点二　纯电阻电路的分析与计算3.(2022·富源县第一中学高二期末)如图所示为某两个电阻的U－I图像，则电阻之比R1∶R2、把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1∶P2及并联后接入电路时消耗功率之比P1′∶P2′分别是A.2∶1　2∶1　1∶2 B.2∶1　1∶2　2∶1C.1∶2　1∶2　2∶1 D.1∶2　2∶1　1∶2
4.(2022·广州市高二期末)在如图所示的分压电路中，c、d间的电压恒为U＝10 V，滑动变阻器的总电阻R0＝20 Ω，滑动触头P可在a、b两端点间滑动，定值电阻R＝10 Ω，则触头P位于a、b连线的中点时，电阻R消耗的功率是
5.(2023·绵阳江油中学高二月考)有四盏如图所示的电灯连接在电路中，L1和L2都标有“200 V,60 W”字样，L3和L4都标有“220 V,25 W”字样，把电路接通后，四个灯都能发光，最暗的是A.L3 D.L4
根据公式P＝ ，可得L1和L2的电阻小于L3和L4的电阻，因为通过L2和L3的电流之和等于L1的电流，也等于L4的电流，所以通过L1的电流大于L2的电流，通过L3的电流小于L4的电流，根据公式P＝I2R可得P4>P3，P1>P2，因为L2和L3并联，所以电压相等，根据公式P＝ 可得P2>P3，因此P1>P2>P3，P4>P3。所以L3最暗，故选A。
考点三　非纯电阻电路的分析与计算6.用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图所示，在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内A.充电宝输出的电功率为UI＋I2rB.充电宝的热功率为I2rC.手机电池产生的焦耳热为 tD.手机电池储存的化学能为UIt－I2rt
充电宝输出的电功率P1＝UI，故A错误；手机电池的热功率为P2＝I2r，充电宝内阻未知，由题中条件无法求充电宝的热功率，故B错误；
充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故t时间内手机电池储存的化学能为：W＝UIt－I2rt，故D正确。
7.(多选)(2022·新邵县教研室高二期末)如图所示，电阻R1＝20 Ω，电动机的电阻R2＝10 Ω。当开关断开时，电流表的示数是0.5 A，当开关闭合后，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P应是A.I＝1.5 A B.I＜1.5 AC.P＝15 W D.P＜15 W
当开关断开时，由欧姆定律得U＝I1R1＝10 V，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压10 V不变，通过R1的电流不变，电动机中电流一定小于 ＝1 A，则电流表示数I＜1.5 A，故A错误，B正确；
电路消耗的电功率为P＝UI