鲁科版高中物理必修第三册第3章恒定电流第3节电功与电热课件（52页ppt）

(共52张PPT)
第3章　恒定电流
第3节　电功与电热
核心素养：1.理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算. 2.理解焦耳定 律的内涵，能区分电功和电热，分析电学中的能量转化问题. 3.知道纯电阻电路和非 纯电阻电路的特点和区别.
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研习任务一　电功和电功率
合作　讨论
已知导线两端的电压为U，流过的电流为I，如图所示.
（1）在时间t内通过某横截面的电荷量是多少？
提示：（1）通过某横截面的电荷量q＝It.
（2）把这些电荷量从左端移到右端，电场力做的功是多少？
提示：（2）电场力做的功W＝qU＝UIt.
教材　认知
1. 电能的转化：电能转化为其他形式的能的过程就是 的过程，消耗了 多少电能，电流就做了多少功.
2. 电功与电功率
项目 电功 电功率
概念 电场力对定向移动的 所做的 功 单位时间内 所做的 功
公式 W＝
单位 焦耳，符号 瓦特，简称瓦，符号
物理意义 描述 转化为其他形式的能的多少 描述电流 的快慢
电流做功　
自由电荷　
电流　
UIt　
UI　
J　
W　
电能　
做功　
[思考]　当家中只开一盏节能灯时，电能表的表盘转得很慢，而用电磁炉烧水时，电 能表的表盘转得很快.这是为什么呢？
　　提示：因为节能灯的功率远小于电磁炉的功率，故在相同时间内节能灯消耗的电 能要远小于电磁炉.
研习　经典
[典例1]　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：
产品名称 52 ℃暖手充电宝 质量 285 g
尺寸 74×68.5×33.8（mm） 电池容量 5 000 mA·h
输入 DC 5 V/2.5 A（最大） 输出 DC 5 V/2 A（最大）
发热温度 52 ℃ 发热功率 2.0 W
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
D
产品名称：充电宝
产品型号：K112
电池容量：11 200 mA·h
电源输入：5 V－1 A
电源输出：5 V－1 A
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量为672 C
A
解析：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'＝UIt＝ 5×11.2×3 600 J＝2.016×105 J＜5.76×105 J，因此该充电宝可以带上飞机，故B错 误；充电宝上标注的11 200 mA·h是其储存的最大电量，不是电能，储存的最大电量 为Q＝It＝11.2×3 600 C＝40 320 C，故C、D错误.
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研习任务二　焦耳定律
合作　讨论
标有“220 V　60 W”的白炽灯和“220 V　60 W”的电风扇，把它们并联后接 到220 V的照明电路中，二者都能正常工作，它们在相同的时间内产生的电热相同 吗？为什么？
电流　
电
阻　
正比　
I2Rt　
电阻　
内能　
电动机　
电解槽　
机械
能　
化学能　
电热　
I2R　
[思考]　电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线几乎不 发热？
提示：电炉丝电阻较大，在通电时间一样的时候，电炉丝产生的热量更多一些.
核心　归纳
1. 两种电路的比较
比较内容 纯电阻电路 非纯电阻电路
元件特点 电路中只有电阻元件，只能 把电能转化为内能 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
能量转换 电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W＝Q ＋W其他
元件举例 电阻、电炉、白炽灯等 电动机、电解槽等
2. 含电动机电路的功率计算
（1）电动机模型：如图所示，电动机由线圈电阻和其他元件组成.电动机正常工作 时，部分电压加在线圈电阻上，大部分电压加在其他元件上用来将电能转化为机械 能，此时电路为非纯电阻电路；电动机通电但不工作时，电压全部加在线圈电阻上， 此时电路为纯电阻电路.
（2）电动机的特性：电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和内能. 在电路计算中，欧姆定律不再适用.
（3）输入功率：电动机消耗的功率即总功率P总＝UI.
（4）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）.
（5）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.
（6）功率关系：P总＝P出＋P热.
BC
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为100％
C
容量：1.5 L
额定电压：220 V
额定频率：50 Hz
额定功率：1 800 W
A. 这种电热水壶工作时加热部分的电阻约为4 Ω
B. 水泵正常工作时消耗的热功率为16 W
C. 水泵正常工作时，其输出的机械功率为28 W
D. 使用一天该电热水壶消耗的电能为43.2 kW·h
容量：1.5 L
额定电压：220 V
额定频率：50 Hz
额定功率：1 800 W
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研习任务三　身边的电热
电流的热
效应　
电流过大　
C
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
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课后提素养
×
√
√
×
A. 2∶1 B. 4∶1
C. 1∶2 D. 1∶4
A
中档　题组
额定电压 220 V
额定功率 热风时：990 W
冷风时：110 W
A. 开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风
B. 吹热风时通过电热丝的电流为4 A
C. 吹热风时电热丝的功率为990 W
D. 该电吹风中电动机的内电阻为440 Ω
B
A. 3 V　1.8 J B. 3 V　3.6 J
C. 6 V　1.8 J D. 6 V　3.6 J
D
B. 充电宝输出的电功率为UI＋I2r
D. 手机电池储存的化学能为UIt－I2rt
D
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课时作业
[基础训练]
A. 电流做功越快，电功率越大，电路中产生的焦耳热一定越多
B. 在非纯电阻电路中，UI＞I2R
C. 电功W＝UIt只在纯电阻电路中适用
D. 电热Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用
解析：电流做功越快，电功率越大；但是电路中产生的焦耳热不一定多，一个是没有 说明时间，另一个没有说明电路是不是纯电阻电路，故A错误；在非纯电阻电路中消 耗的电能一方面转化为内能，一方面转化为其他形式的能，即有W电＝W其他＋Q，其 中W电＝UIt，Q＝I2Rt，所以有W电＞Q，即有UIt＞I2Rt，所以UI＞I2R，故B正确；电 功公式W＝UIt是对一切电路都适用，故C错误；电热公式Q＝I2Rt适用于一切电路，故 D错误.
B
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A. 电动机消耗的电能为I2Rt
B. 电动机线圈产生的热量为I2Rt
C. 电动机线圈的发热功率为UI
B
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A. 等于36 W
B. 小于36 W，大于9 W
C. 等于9 W
D. 小于9 W
B
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B. 经过时间t，电动机消耗的电能W＝I2rt
C. 经过时间t，电动机产生的热量Q＝UIt
D. 经过时间t，电动机输出的机械功W出＝UIt
A
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A. 在相同的时间内它们发出的热量相同
B. 在相同的时间内它们消耗的电能相同
C. 对它们来说，IU＝I2R都是成立的
B
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A. 电路消耗的总功率为20 W
B. 电解槽消耗的电功率为20 W
C. 电解槽的发热功率为20 W
D. 电解槽的输出电功率为20 W
B
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A. 通过电风扇电动机的电流为11 A
B. 通过电风扇电动机的电流为0.3 A
C. 电风扇输出的机械功率为60 W
D. 电风扇输出的机械功率为66 W
B
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型号 SHZ2010－624
热风温度 50～75 ℃
额定功率 热风时：1 000 W
冷风时：120 W
额定电压 220 V
质量 0.5 kg
甲
C
乙
A. 电动机的内电阻约为403 Ω
B. 旋转选择开关至触点BC时，电吹风吹热风
C. 吹热风时通过电热丝的电流为4 A
D. 吹热风时电热丝的功率为1 000 W
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甲
乙
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[能力提升]
A. 电磁炉和洗衣机
B. 电水壶和空调器
C. 电磁炉和空调器
D. 洗衣机、电视机和空调器
解析：电路中允许的最大功率为Pm＝UI＝2 860 W. 用电器的功率之和大于Pm时，用 电器就不可能同时使用，故选项B、C正确.
BC
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10. 如图甲所示为“风光互补路灯”的外形图，图乙所示是该路灯系统的简化电路原 理图，光控开关S白天与触点a接触，太阳能电池板为蓄电池充电，晚上与触点b接 触，给路灯供电.太阳能电池板在晴天时每天可接收太阳能6 kW·h，能使“24 V，15 W”的路灯正常工作6天（路灯平均每天工作8 h）.则：
（1）该路灯正常工作时的电流是多少？
0.625 A　
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（2）该路灯正常工作一天消耗的电能是多少千瓦时？
0.12 kW·h
解析：（2）路灯正常工作时的功率P＝15 W＝ 0.015 kW
该路灯正常工作一天消耗的电能
W＝Pt＝0.015 kW×8 h＝0.12 kW·h.
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（3）太阳能电池板把光能转化为电能的转化效率？
12％
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11. 如图所示为机器人给数十家医院提供了无接触配送服务，该机器人正常工作时电 源输出电压为28 V，输出电流为4 A，整机质量为30 kg.在某次无接触配送服务时承载 药品质量为20 kg，匀速行驶速度为1.2 m/s，在行驶过程中受到的阻力大小为总重力 的0.15倍，重力加速度g取10 m/s2.不计其他能量损耗，则：
（1）该机器人正常工作时电源的输出功率是多大？
112 W
解析：（1）电源的输出功率P＝UI＝28×4 W＝112 W.
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（2）该机器人匀速运行时的机械功率是多大？
90 W
解析：（2）机器人匀速运行时的功率P1＝Fv
F＝0.15（G1＋G2）
代入数据得P1＝90 W.
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解析：（3）热功率P2＝P－P1
又有P2＝I2R
解得R＝1.375 Ω.
（3）该机器人内部电阻的阻值是多大？
1.375 Ω
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