2020屆高三物理第二輪復(fù)習(xí) 焦耳定律學(xué)案

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1、第2章、第05節(jié) 焦耳定律 【知能準(zhǔn)備】 1.電流做功的多少等于 轉(zhuǎn)化為其他形式能的數(shù)量；所謂電流做功，實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的恒定電場對 的 力在做功，電荷的 減小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。 2.電流通過用電器時把 能全部轉(zhuǎn)化為 能，這樣的電路叫做純電阻電路。 【同步導(dǎo)學(xué)】 1.電功和電功率 （1）電功是電流通過一段電路時，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能（電場能、機(jī)械能、化學(xué)能或內(nèi)能等）的量度。 （2）W= qU=UIt是電功的

2、普適式，P= UI是電功率的普適式，適用于任何電路。 2.焦耳定律和熱功率 （1）電熱則是電流通過導(dǎo)體時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度. （2）Q=I2Rt是電熱的計(jì)算式，可以計(jì)算任何電路中電流I 通過電阻R時在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量（電熱）；P=I2R是熱功率的計(jì)算式， 3.電功和電熱 （1）在純電阻電路中：電流通過用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、電飯鍋，電烙鐵、白熾燈泡等。這時電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電功等于電熱，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=. （2）在非純電阻電路中：電流通過用電器是以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能以外的形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是難以避免的內(nèi)能損失。例如電動機(jī)

3、、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等.這時電路消耗的電能，即W=UIt分為兩部分，一大部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能（例如電流通過電動機(jī)，電動機(jī)轉(zhuǎn)動，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）；另一小部分不可避免地轉(zhuǎn)化為電熱Q=I2R t（電樞的電阻生熱）.這里W=UIt不再等于Q=I2Rt，應(yīng)該是W=E其他＋Q. （3）電功和電熱是兩個不同的物理量，只有在純電阻電路中，電功才等于電熱，W=Q=UIt=I 2R t=；在非純電阻電路中，電功大于電熱，W>Q，這時電功只能用W=UIt計(jì)算，電熱只能用Q=I2Rt計(jì)算，兩式不能通用。 例1 一臺電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20 Ω，接上220 V電壓后，消耗功率66 W，問： （1

4、）電風(fēng)扇正常工作時通過電動機(jī)的電流是多少？ （2）電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少？電動機(jī)的效率是多少？ （3）如果接上電源后，電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，這時通過電動機(jī)的電流，以及電動機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？ 解答 （1）因?yàn)镻入=IU 所以I= A=0.3 A （2）電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率 P內(nèi)=I2R=0.32×20 W=1.8 W 電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率 P機(jī)=P入-P內(nèi)=66 W-1.8 W=64.2 W 電風(fēng)扇正常工作時的效率 η=×100%=97.3% (3)電風(fēng)扇風(fēng)葉被卡

5、住后電動機(jī)不轉(zhuǎn)時可視為純電阻，通過電風(fēng)扇的電流 I= A=11 A 電動機(jī)消耗的電功率 P=IU=11×220 W=2420 W 電動機(jī)發(fā)熱功率 P內(nèi)=I2R=112×20 W=2420 W 4.串聯(lián)和并聯(lián)電路的功率分配 （1）串聯(lián)電路： ①串聯(lián)電路的總功率電壓等于各部分電路的功率之和 ②串聯(lián)電路中各個電阻兩端的電功率跟它們的阻值成正比 2. 并聯(lián)電路： ①并聯(lián)電路的總功率電壓等于各部分電路的功率之和 ②并聯(lián)電路中通過各個電阻的電功率跟它的阻值成反比 例2 如圖，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，則接入電路后這三只電阻的實(shí)際功率之比

6、為_________。 解：本題解法很多，注意靈活、巧妙。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)三只電阻的電流關(guān)系最簡單：電流之比是I1∶I2∶I3=1∶2∶3；還可以發(fā)現(xiàn)左面兩只電阻并聯(lián)后總阻值為2Ω，因此電壓之比是U1∶U2∶U3=1∶1∶2；在此基礎(chǔ)上利用P=UI，得P1∶P2∶P3=1∶2∶6 （例2） 例3 已知如圖，兩只燈泡L1、L2分別標(biāo)有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑動變阻器R，將它們連接后接入220V的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個電路（ ） （例3） 解：A、C兩圖中燈泡不能正常發(fā)光。B、D中兩燈泡都能正

7、常發(fā)光，電流、電壓都相同，因此消耗的電功率一定相等?？梢灾苯涌闯觯築圖總功率為200W，D圖總功率為320W，所以選B。 【同步檢測】 1. 用電器兩端電壓220V，這意味著( ) A.1A電流通過用電器時，消耗的電能為220J B.1C正電荷通過用電器時，產(chǎn)生220J的熱量 C.1A電流通過用電器時，電流的發(fā)熱功率為220W D.1C正電荷從電勢高端移到電勢低端時，電場力做功220J 2. 一燈泡標(biāo)有“220V，100W”字樣將其接到110V的電源上(不考慮燈泡電阻的變化)，則有( ) A.燈泡的實(shí)際功率為50W B.燈泡的實(shí)際功率為25W C.通過燈泡的電流為額

8、定電流的 D.通過燈泡的電流為額定電流的 3.下圖電路中，電燈L1、L2都標(biāo)有“220V，100W”；電燈L3、L4都標(biāo)有“220V，40W”．將A、B兩端接入電源，最暗的燈是　 (　 ) A．L1 B．L2 C．L3 D．L4 （第3題） 4.把兩個相同的電燈分別接在圖中甲、乙兩個電路里，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使兩燈都正常發(fā)光，兩電路中消耗的總功率分別為和，可以斷定( ) A.〉 B.〈 C.= D.無法確定 （第4題） 5. 輸電線總電阻為r，輸送的電功率是P，送電電壓為U，則用戶得到的功率為( ) A.P B. C. D.

9、 6.一個直流電動機(jī)所加電壓為U，電流為 I，線圈內(nèi)阻為 R，當(dāng)它工作時，下述說法中錯誤的是 （ ） 　　A．電動機(jī)的輸出功率為U2／R 　　B．電動機(jī)的發(fā)熱功率為I2R 　　C．電動機(jī)的輸出功率為IU-I2R 　　D．電動機(jī)的功率可寫作IU=I2R=U2/R 7.有一個直流電動機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動機(jī)的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動機(jī)正常工作，工作電流是1A。求： （1）電動機(jī)正常工作時的輸出功率 ； （2）如在正常工作時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時電動機(jī)的發(fā)熱功率多大？（提示：電動機(jī)在電路中轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動時為純電阻用電器） 8

10、. 某商場安裝了一臺傾角為30°的自動扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動機(jī)帶動下，以0.4m／s的恒定速率向斜上方移動，電動機(jī)的最大輸出功率為4.9kW.不載人時測得電動機(jī)中的電流為5A，若載人時扶梯的移動速率和不載人時相同，則這臺自動扶梯可同時乘載的最多人數(shù)為多少?(設(shè)人的平均質(zhì)量為60kg) 9．某一電動機(jī)，當(dāng)電壓U1=10V時帶不動負(fù)載，因此不轉(zhuǎn)動，這時電流為I1=2A。當(dāng)電壓為U2=36V時能帶動負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這時電流為I2=1A。求這時電動機(jī)的機(jī)械功率是多大？ 10．微型吸塵器的直流電動機(jī)內(nèi)阻一定，當(dāng)加上0.3 Ｖ的電壓時，通過的電流為0.3 A，此時電動機(jī)不轉(zhuǎn)，當(dāng)加在電動機(jī)兩端

11、的電壓為2.0 Ｖ時，電流為0.８ A，這時電動機(jī)正常工作，則吸塵器的效率為多少？ 【綜合評價】 1.關(guān)于電功，下列說法中正確的有( ) A.電功的實(shí)質(zhì)是電場力所做的功 B.電功是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C.電場力做功使電能轉(zhuǎn)化成其他形式能量的量度 D.電流通過電動機(jī)時的電功率和熱功率相等 2. 一盞電燈直接接在恒定的電源上，其功率為100W，若將這盞燈先接上一段很長的導(dǎo)線后，再接在同一電源上，在導(dǎo)線上損失的電功率是9W，那么此時電燈實(shí)際消耗的電功率將( ) A.大于91W B.小于91W C.等于91W D.條件不足，無法確定 3. A、B、C三個燈泡如圖所示的方式

12、連接時，各自消耗的實(shí)際功率相同，則PA:PB:PC為( 　　) A.1:1:1 B.1:2:2 C.2:1:1 D.1:4:4 （第3題） 4.圖中R1=4Ω，R2=9Ω，R3=18Ω。通電后 （ ） A．經(jīng)R1和R3的電流之比I1：I3=3：1 B．R1兩端的電壓和R3兩端的電壓之比U1：U3=4：9 C．三個電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2：1：2 D．三個電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2： 2：1 （第4題） 5. 兩個電阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并聯(lián)在電路中．欲使這兩個電阻消耗的電功率相等,可行的辦法是（ ）

13、A．用一個阻值為2Ω的電阻與R2串聯(lián) B．用一個阻值為6Ω的電阻與R2串聯(lián) C．用一個阻值為6Ω的電阻與R1串聯(lián) D．用一個阻值為2Ω的電阻與R1串聯(lián) 6.一定值電阻，通過2C的電荷量時，消耗的電能是8J，若在相同時間內(nèi)通過4C的電荷量，那么電阻兩端的電壓和消耗的電能分別為( ) A.4V，16J B.8V，16J C.4V，32J D.8V，32J 7．如圖甲所示電路，滑動變阻器的最大電阻為R，負(fù)載電阻為R0。當(dāng)滑動變阻器的滑動端S在某位置時，R0兩端電壓為U/2，滑動變阻器上消耗的功率為P。若將R0與電源位置互換，接成圖乙所示電路時，滑動觸頭S的位置不變，則 （

14、 ） A．R0兩端的電壓將小于E/2 B．R0兩端的電壓將等于E/2 C．滑動變阻器上消耗的功率一定小于P D．滑動變阻器上消耗的功率可能大于P （第7題） 8. 圖中M，N接穩(wěn)壓電源，a，b間斷開時，Uab=120V，a，b間接入“220V，100W”的燈泡時，Uab=110V．則此時電源輸入M、N的電功率為 （ ） 　　A．25W B．27．27W　　C．102．27W D．2．27W （第8題） 9．如圖所示，D為一插頭，可接入電壓恒定的照明電路中，a、b、c為三只相同且功率較大的電爐，a靠近電源，b、c離電源較遠(yuǎn)，而離用戶電燈L很近，輸電線有電阻。關(guān)于電爐

15、接入電路后對電燈的影響，下列說法中正確的是 （ ） A．使用電爐a時對電燈的影響最大 B．使用電爐b時對電燈的影響比使用電爐a時大 C．使用電爐c時對電燈幾乎沒有影響 D．使用電爐b或c時對電燈影響幾乎一樣 （第9題） 10.一只電爐的電阻絲和一臺電動機(jī)線圈電阻相同，都為R，設(shè)通過它們的電流相同(電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn))，則在相同時間內(nèi)( ) A.電爐和電動機(jī)產(chǎn)生的熱量相同 B.電動機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率 C.電爐兩端電壓小于電動機(jī)兩端電壓 D.電爐和電動機(jī)兩端電壓相等 11.一輛電瓶車，質(zhì)量為500kg，由內(nèi)阻不計(jì)的蓄電池組向直流電動機(jī)提供24V的電壓，當(dāng)

16、電瓶車在水平地面上以0.8m/s的速度勻速行駛時，通過電動機(jī)的電流為5A，設(shè)車所受的阻力是車重的0.02倍（g=10m/s2），則此電動機(jī)的內(nèi)阻是（ ） A．4.8Ω B．3.2Ω C．1.6Ω D．0.4Ω 12.理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動機(jī)和電熱絲，電動機(jī)帶動風(fēng)葉轉(zhuǎn)動，電熱絲給空氣加熱，得到熱風(fēng)將頭發(fā)吹干。設(shè)電動機(jī)線圈電阻為R1 ，它與電熱絲電阻值R2 串聯(lián)后接到直流電源上，吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U，電流為I消耗的功率為P，則有 （ ） A． B． C． D． 13.一個電阻為20Ω的導(dǎo)體，當(dāng)它每通過3C電荷量時，電流做功

17、18J，那么此導(dǎo)體兩端所加電壓為______V，通過3C電荷量所用時間為______s. 14. 把兩個標(biāo)有“6V、3W”和“6V、4W”的小燈泡串聯(lián)，則串聯(lián)電路允許達(dá)到的最大功率是 W；把這兩個小燈泡并聯(lián)，則并聯(lián)電路允許達(dá)到的最大功率是 W。 15.一臺電阻為2Ω的電動機(jī)，接在110V電路中工作時，通過電動機(jī)的電流為10A，則這臺電動機(jī)消耗的電功率為______，發(fā)熱功率為______，轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率為______，電動機(jī)的效率為______。 16.有一電風(fēng)扇上標(biāo)有“220V55W”，若風(fēng)扇的電動機(jī)線圈電阻為8Ω，當(dāng)它正常工作時，電源供給的電功率是______W，轉(zhuǎn)化

18、為風(fēng)的電功率是______W，電動機(jī)的發(fā)熱功率是______W. 17. 微型吸塵器中直流電動機(jī)的線圈電阻一定。當(dāng)加在電動機(jī)上的電壓為0.3V，電流為0.3A時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)動。當(dāng)加在電動機(jī)上的電壓為2.0V，電流為0.8A時，電動機(jī)正常工作。此時電動機(jī)內(nèi)電熱轉(zhuǎn)換的電功率是 　　　　 W；電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是________W。 18.某地強(qiáng)風(fēng)風(fēng)速v=20m/s，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的扇葉總面積為S=20m2，若風(fēng)能的70%轉(zhuǎn)化為電能（即η=70%），其電功率為7×104W。那么利用上述物理量計(jì)算空氣密度的表達(dá)式ρ=_____________，其大小是ρ=_____________。 19．某滑

19、動變阻器上標(biāo)有“20Ω、 0.2 A”字樣，現(xiàn)將固定端A和滑動端P接在3V的電源上，并保持電壓不變，如圖所示。在P由B端向A端滑動過程中，AP段電阻允許消耗的最大功率是多少？這時AP段電阻值多大？ （第10題） 20.一小型水電站，給用戶輸電的導(dǎo)線的總電阻是10Ω，輸送的電功率是20kW.若輸電線在1h內(nèi)因發(fā)熱損耗的電能是1kW·h，那么該電站的輸出電壓是多少?用戶得到的電壓是多少? 21.一臺直流電動機(jī)線圈電阻r =1Ω，與一阻值R=10Ω的電阻串聯(lián)，當(dāng)所加電壓U=150V，電動機(jī)正常工作時電壓表示數(shù)100V，求電動機(jī)消耗的功率及輸出的機(jī)械功率。 　　 （第21題） 22.如

20、圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個限溫開關(guān)，手動閉合，當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)（103℃）時會自動斷開；S2是一個自動溫控開關(guān)，當(dāng)溫度低于60℃時會自動閉合，溫度高于80℃時會自動斷開，紅燈是加熱狀態(tài)時的指示燈，它在保溫狀態(tài)下是不亮的，黃燈是保溫狀態(tài)下的指示燈。限流電阻R1=R2=500Ω，加熱電阻絲R3=50Ω，兩燈的電阻不計(jì)。 （1）根據(jù)電路分析，敘述電飯煲煮飯的全過程 （包括加熱和保溫的過程）。 （2）簡要回答，如果不閉合開關(guān)S1，電飯煲能將飯煮熟嗎？ （3）計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲的消耗功率之比。 （第22題） 23.一臺國產(chǎn)XQB30—13型全自動洗衣機(jī)說明書

21、中所列的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表，試根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)計(jì)算： 額定電壓 220 Ｖ 額定頻率 50 Hz 額定洗衣、脫水功率 360 W 額定洗衣、脫水容量 3 kg 整機(jī)質(zhì)量 33 kg 外形尺寸(長×寬×高) (5４2×550×９20)ｍｍ3 (1)這臺洗衣機(jī)在額定電壓下洗衣或脫水時，通過洗衣機(jī)的電流是多大? (2)如洗衣、脫水的累計(jì)時間為40 min，則洗衣機(jī)耗電多少? 參考答案： 第五節(jié) 焦耳定律 【知能準(zhǔn)備】1.電能 自由電荷 靜電力 電勢能 2.電 內(nèi) 【

22、同步檢測】1D 2BC 3C 4C 5B 6AD 7、1.5W，8W 8、25人 9、31W 10、60％. 【綜合評價】 1AC 2B 3D 4AC 5A 6D 7D 8 B 9、BD 10ABC 11C 12AD 13、6V，10s 14、11/3W 7W 15、1100W，200W，900W，82% 16、55；54.5；0.5 17、 0.64W、 0.96W 18、2p/Sv3η、 1.25kg/m3 19、0.6W，15Ω 20、1900V 21、P=IUM=5×100=500W P熱=I2r =25W　 P機(jī)=

23、P-P熱=500-25=475W 22、(1)電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時把手動開關(guān)S1關(guān)閉，這時黃燈短路紅燈亮，電飯堡處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃時，S2自動斷開，S1仍閉合待電飯煲中水燒干后，溫度升高到103℃時.開關(guān)S1自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)由于電飯堡散熱，待溫度下降至70℃時，S2自動閉合，電飯煲重新處于加熱狀態(tài)，待溫度上升到80℃時，又自動斷開，電飯煲再次處于保溫狀態(tài).(2)不能，因?yàn)槿绻婚]合S1，則只能將食物加熱至80℃.(3)設(shè)電飯煲處于加熱狀態(tài)時，功率為P1， 設(shè)電飯煲處于保溫狀態(tài)時消耗的功率為P2，則 所以P1:P2≈12:1 23、 (1)1.64 A;(2)8.64×105 J