鲁科版 (2019)必修 第三册电功与电热学案

这是一份鲁科版 (2019)必修 第三册电功与电热学案，共10页。
知识点一 电功和电功率
在日常生活中，经常会用到家用小电器，例如电吹风、电熨斗等，它们都会分为几挡，像电吹风可以吹暖风和热风。它们都是通过电流做功把电能转化为热能的。
(1)设加在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面的电荷量是多少？把这些电荷量从一端移至另一端，电场力做的功是多少？
(2)电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同，两者间有何关系？
(3) 为了使用电器安全、正常地工作，对用电器工作电压和功率都有规定数值。在家用电器或工厂电器设备的铭牌上，都镌刻有该设备正常工作的额定电压和额定电功率，两者有什么关联呢？
(4) 一般说来，用电器电压不能超过额定电压，但电压低于额定电压时，用电器功率不是额定功率，而是实际功率，实际功率与额定功率有什么关系呢？




1.电功和电功率
2.对电功和电功率的理解
(1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做功。
(2)从能的角度看，电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量。
(3)公式W＝UIt＝qU和P＝eq \f(W,t)＝UI对任何电路都适用。
3.额定功率和实际功率
(1)额定功率：用电器正常工作时所消耗的功率。当用电器两端的电压达到额定电压或电流达到额定电流时，用电器达到额定功率。
(2)实际功率：用电器在实际电压下电流做功的功率。一般情况下，为保证用电器的安全，实际功率应小于或等于额定功率。
【思考】 电能表是测量电路中消耗的电功率还是电功？





例1 (2024·浙江舟山高二期末)如图所示的“52 ℃暖手充电宝”集暖手与移动充电两大功能于一体而受热捧，下表中列出了这种产品的几个主要参数：
根据上述信息，下列说法正确的是( )
A.5 000 mA·h的mA·h是能量单位
B.参数“DC 5 V”中“DC”指交流电
C.以最大电流给手机充电，充电宝最多能连续工作2个小时
D.该产品仅用作暖手，理论上可持续工作12.5小时
听课笔记




训练1 (2024·福建泉州高二期中)机场严禁携带额定能量超过160 W·h的充电宝搭乘飞机，一充电宝铭牌标识如图所示，下列说法正确的是( )
A.机场限定的是充电宝储存的电能不超过5.76×105 J
B.按照机场规定该充电宝不能带上飞机
C.充电宝上标注的11 200 mA·h是指其能储存的电能
D.充电宝上标注的11 200 mA·h是指其能储存的最大电荷量为672 C
知识点二 焦耳定律及身边的电热

(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡有烫手的感觉(图甲)，为什么？
(2)如图甲所示，灯泡发生一段时间后才有烫手的感觉，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？
(3)灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。根据此现象，你能作出怎样的猜想？
(4)如图乙所示，家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾。根据此现象，你能作出怎样的猜想？





1.焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量与____________成正比，与导体的电阻及____________成正比。这就是焦耳定律。
(2)公式：Q＝________。
(3)电热是电能转化为内能的度量，单位是焦尔(J)。
2.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
3.热功率
(1)定义：电流通过导体产生的热量与所用时间之比称为热功率。
(2)公式：P热＝________＝________。
4.身边的电热
(1)如电热水器、电饭锅、电刻笔、电焊等都是利用电流的________工作的。
(2)电流热效应的危害
如果插头和插座之间接触不良会迸出火花。在输电线路中，由于电热降低电能的传输效率，如果通过的电流________，散热不好，可能会烧坏电线的绝缘层，引起漏电、触电等事故。
例2 电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后的保温状态，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
C.要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，eq \f(R1,R2)应为2∶1
D.要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，eq \f(R1,R2)应为(eq \r(2)－1)∶1
听课笔记

例3 (多选)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，电动机两端的电压为5 V，电路中的电流为1 A。不计摩擦力，下列说法正确的是( )
A.电动机的热功率为5 W
B.电动机的输出功率为4 W
C.10 s内，可以把重20 N货物A匀速提升的高度为2 m
D.这台电动机的机械效率100%
听课笔记



含电动机电路的功率计算
(1)输入功率：电动机消耗的功率即总功率
P总＝UI。
(2)输出功率：电动机做有用功的功率。如图所示，P出＝mgv(设重物匀速上升)。
(3)热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时的功率P热＝I2R。
(4)功率关系：P总＝P出＋P热。
训练2 (多选)机动车的尾气含有铅等大量有害物质，也是造成地球“温室效应”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素，正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下，已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压，则下列说法正确的是( )
A.电动汽车正常工作时消耗的电功率1 800 W
B.电动机的内阻为0.5 Ω
C.蓄电池充满电后储存的电能约为2.88×104 J
D.充满电后电动汽车在额定功率下能连续行驶的时间约为16 h
随堂对点自测
1.(电功和电功率的理解)(多选)下列关于电功和电功率的说法正确的是( )
A.用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关
B.电功是电能转化为其他形式能的量度
C.白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率
D.电功率越小，则电流做功越少
2.(焦耳定律的应用)(2024·陕西西安高二期末)两根相同材料做成的导体，若它们的横截面积之比为2∶1，长度之比为4∶1，则将它们串联起来通以相同的电流，在相同的时间内，它们产生的热量之比为( )
A.2∶1 B.4∶1
C.1∶2 D.1∶4
3.(非纯电阻电路的分析)(多选)某电动机正常工作时所加电压U＝220 V，通过的电流I＝10 A，电动机线圈电阻r＝0.5 Ω，则电动机正常工作时，下列选项正确的有( )
A.线圈的发热功率为50 W
B.线圈的发热功率为96 800 W
C.电动机消耗的电功率为2 200 W
D.电动机对外做功的功率为2 150 W
第3节 电功与电热
知识点一
导学
提示 (1)t时间内通过这段电路任一横截面的电荷量q＝It，电场力做的功W＝qU＝UIt。
(2)不相同。电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少。
电流做功的快慢用电功率P表示，电流做功的多少用电功W表示。电流做功的多少W与做功的时间t和做功的快慢P有关。
(3)额定功率是用电器在额定电压下工作的功率。
(4)实际功率是用电器在实际电压下工作的功率。
P额是个定值，P实是个变值，P额≥P实。
知识梳理
1.自由电荷 功 UIt UI J W 电能 快慢
[思考]
提示 电功
例1 D [mA·h是电荷量的单位，故A错误；参数“DC 5 V”中“DC”是直流电的意思，故B错误；由图示信息可知，充电宝的最大输出电流为2 A，根据I＝eq \f(q,t)可知，以最大电流给手机充电，充电宝持续工作时间为t＝eq \f(q,I)＝eq \f(5 000 mA·h,2 A)＝2.5 h，故C错误；该充电宝储存的电能为W＝qU＝5 000×10－3×3 600×5 J＝9×104 J，由图示信息可知仅用作暖手时的功率为2.0 W，根据W＝Pt可得持续时间t′＝eq \f(W,P)＝eq \f(9×104 J,2.0 W)＝4.5×104 s＝12.5 h，故D正确。]
训练1 A [根据W＝Pt可得W＝Pt＝160×3 600 J＝5.76×105 J，故机场携带的充电宝的电能不能超过5.76×105 J，故A正确；由表中数据可知该充电宝的额定能量为W′＝qU＝5×11 200×10－3×3 600 J＝2.016×105 JIR或I