高中物理选修3-1第二章稳恒电流-5.焦耳定律 课件
文档属性
| 名称 | 高中物理选修3-1第二章稳恒电流-5.焦耳定律 课件 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-08-23 00:00:00 | ||
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文档简介
(共45张PPT)
焦耳定律
教学目标
提出问题，引入新课
一、电功和电功率
1、电功
2、电功率
二、焦耳定律
P54例题 例1 例2 说明 例3
A组能力训练题1 2 3 4 5
6 7 8 9
B组能力训练题1 2 3 4 5
6 7 8
焦耳定律
教学目标
1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。
2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。
3、知道电功率和热功率的区别和联系。
【教学重点】
电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。
【教学难点】
电功率和热功率的区别和联系。
提出问题，引入新课
1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做正功.
用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？
（1）电灯把电能转化成内能和光能；
（2）电炉把电能转化成内能；
（3）电动机把电能转化成机械能；
（4）电解槽把电能转化成化学能。
2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其它形式能，举出一些大家熟悉的例子：
1、电功
一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q, q=It.
若电荷q在电场力作用下从A搬至B, A、B两点间电势差为UAB，则电场力做功 W=qUAB。
对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功 W=qU，
这就是电路中电场力做功即电功的表达式。
所以W=qU=IUt
一、电功和电功率
电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。
W =qU = IUt ①
【说明】：
电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U，电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。
①式的适用条件:
I、U不随时间变化—恒定电流
功是能量转化的量度,电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程,电流做了多少功,就有多少电能减少而转化为其他形式的能,即电功等于电路中电能的减少,这是能量守恒定律在电路中的体现.
（1）定义：
（2）表达式：
①式的物理意义：
（3）电功的单位：
在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。1J=1V·A·s
电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，
符号是kW·h.
1 kW·h表示功率为1千瓦的用电器正常工作1小时所消耗的电能。
1 kW·h=1000W×3600s=3.6×106J
电功
2、电功率
单位时间内电流所做的功叫做电功率。
P=W/t=UI（对任何电路都适用） ②
（2）表达式：
上式表明：电流在一段电路上做功的功率P，等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积.
（3）单位：国际单位制中，电功率的单位是瓦 特（W）。 1W=1 J/s
常用单位有：千瓦（kW）
（1）定义：
（4）额定功率和实际功率
用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率.
用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。
这里应强调说明：
推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质,电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。
再者，这里W=IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。
a. 额定功率：
b. 实际功率：
二、焦耳定律
电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能, 这就是电流的热效应，英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。
1、焦耳定律
（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方成正比、导体电阻及通电时间成正比。
Q=I2Rt ③
单位时间内的发热量称为热功率。
即 P热=Q/t=I2R ④
（2）表达式：
2、热功率：
3、电功率与热功率的区别
电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积。
热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的电流的平方I2和电阻R的乘积。
4、电功率与热功率的联系
（1）若在电路中只有白炽灯、电炉等电热器的电阻元件（纯电阻电路）时，电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；电功率与热功率数值相等，即
（2）若电路中有电动机或电解槽(非纯电阻电路)时,电能绝大部分转化为机械能、化学能等，只有一少部分转化为内能，即W=Q+E其它，
W= Q=UIt=I2Rt， P热=P电
这时电功W远大于电热Q，电功率远大于热功率，
即W >>Q，或P =P 热+ P其它、
UI = I2R + P其它，P电＞P热。
定律
④式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。
【注意】
②式和④式都是电功率的表达式,但物理意义不同.
②式对所有的电路都适用，
P=W/t=UI（对任何电路都适用） ②
P热=Q/t=I2R ④
定律
区别
P54例题、
由焦耳定律，电动机的热功率为
P热=I2R
电动机消耗的电功率,即电流做功的功率
P电=IU
因此可得电能转化为机械能的功率，即电动机所做机械功的功率
P机= P机-P热=IU-I2R
电动机每分钟所做的机械功为
W机=P机t= (IU-I2R) t=(5×220-52×0.4) ×60
=6.54×104 J
一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A,这台电动机每分钟所做的机械功有多少？
解：
三个不同的功率（ P电、 P热、 P机）之间遵从能量守恒定律，即
P电= P热+ P机
例1、
不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V,40W” 的灯泡，下列说法正确的是（ ）
A.接在110 V的电路上时的功率为20 W
B.接在110 V的电路上时的功率为10 W
C.接在440 V的电路上时的功率为160W
D.接在220 V的电路上时的功率为40 W
解一：
得灯泡的电阻
∴电压为110V时，
电压为440V时，超过灯炮的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P=0.
由
BD
由
可知R一定时，P∝U2，
∴
P=P额/4=10 W
说明：灯泡是我们常用的用电器，解题时一般不考虑温度对其电阻的影响。用电器的标称值,指其额定值，即用电器在正常工作时的电压、功率以及电流值，由P额=U额·I额可知，P、U、I有同时达到、同时超过、同时不满足的特点。
解二：
例2、
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0.3V，电流为0.3A。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 电动机的效率是多少
解：
电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：
电动机转动时,消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为
P入=I1U1＝0.8×2W＝1.6 W
机械功率
P机=P入-I12r=1.6-0.82×1 =0.96W
电动机的效率为
η=P机/ P入=60％
说明：
在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律。
①电热Q=I2Rt。
②电动机消耗的电能也就是电流的功W=IUt。
③由能量守恒得W=Q+E，E为其他形式的能，这里是机械能；
④对电动机来说，输入的功率P入=IU；
发热的功率P热=I2R；
输出的功率，即机械功率P机=P入-P热=UI-I2R。
例3、
如图所示, 有一提升重物用的直流电动机 ,内阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160 V，电压表的读数为110 V，求
（1）通过电动机的电流是多少？
（2）输入到电动机的电功率是多少？
（3）在电动机中发热的功率是多少？
（4）电动机工作1 h所产生的热量是多少？
U
V
M
R
通过电动机的电流为I，则
（2）输入到电功机的电功率P电，
P电= I U1=5×110 W=550 W
（3）在电动机中发热的功率P热，
P热=I2r=52×0.6 W=15 W
（4）电动机工作1 h所产生的热量Q，
Q=I2rt=52×0.6×3600 J=5.4×104 J
（1）设电动机两端的电压为U1，电阻R两端的电压为U2，则
U1=110 V， U2=U-U1=（160-110）V=50 V
解：
A组能力训练题1
1. 用电器两端电压220V，这意味着 ( )
A. 1A电流通过用电器时，消耗的电能为220J
B. 1C正电荷通过用电器时，产生220J的热量
C. 1A电流通过用电器时，电流的发热功率为220W
D. 1C正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J
D
A组能力训练题2
2.关于电功，下列说法中正确的有 ( )
A.电功的实质是电场力所做的功
B.电功是电能转化为内能的量度
C.电场力做功是电能转化成其他形式能量的量度
D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等
AC
A组能力训练题3
3. 一灯泡标有“220V，100W”字样将其接到110V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有
( )
A.灯泡的实际功率为50W
B.灯泡的实际功率为25W
C.通过灯泡的电流为额定电流的1/2
D.通过灯泡的电流为额定电流的1/4
BC
A组能力训练题4
4.下图电路中，电灯L1、L2都标有“220V,100W”; 电灯L3、L4都标有“220V，40W”．将A、B两端接入电源，最暗的灯是 ( )
A．L1 B．L2
C．L3 D．L4
A
B
L1
L2
L3
L4
C
A组能力训练题5
5.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调节滑动变阻器，使两灯都正常发光,两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，可以断定 ( )
A. P甲>P乙
B. P甲C. P甲=P乙
D.无法确定
8V
16V
甲
乙
C
A组能力训练题6
6. 输电线总电阻为r，输送的电功率是P，送电电压为U，则用户得到的功率为 ( )
P
B.
C.
D.
B
A组能力训练题7
7.一台直流电动机线圈电阻r =1Ω，与一阻值R=10Ω的电阻串联，当所加电压U=150V，电动机正常工作时电压表示数100V，求电动机消耗的功率及输出的机械功率。
U
R
M
V
电阻R两端的电压为
UR=U-UM= 50V，
通过R的电流是
I=UR/R=5A
电动机消耗的功率为
P=IUM=5×100=500W
P热=I2r =25W
P机=P-P热=500-25=475W
解：
输出的机械功率为
A组能力训练题8（2012年浙江卷17）
功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近 （ ）
A. 8×108kW h
B. 8×l010 kW h
C. 8×l011 kW h
D. 8×l013 kW h
B
解见下页
估算取值：每户节约功率为100W，每天用灯6小时，每年365天，全国估计为4亿户，
【解析】
得结果与B最接近。
W=Pt=100×10-3×6×365×4×108
=8.76×1010 kW h
A组能力训练题9
7.有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：
（1）电动机正常工作时的输出功率 ；
（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）
（1）电动机不转时为纯电阻电路，
r=U1/I1=0.5Ω
电动机正常工作时，
P电=I2U2=1×2=2W
电动机的热功率为
P热=I22r=12×0.5=0.5W
电动机所做机械功的功率
P机= P机-P热=1.5W
（2）转子突然被卡住，电动机的发热功率为
P热=U22/r=22/0.5=8W
解：
B组能力训练题1
1. A、B、C三个灯泡如图所示的方式连接时, 各自消耗的实际功率相同，则RA:RB:RC为 ( )
A.1:1:1 B.1:2:2
C.2:1:1 D.1:4:4
A
C
B
B、C两个灯泡并联，UB=UC，
解：
B、C两个灯消耗的实际功率相同，则由
P=U2/R，RB=RC，
IA=2IB=2IC，
则由P=I2R，
RA:RB:RC =1:4:4
D
B组能力训练题2
2.图中R1=4Ω,R2=9Ω,R3=18Ω。通电后（ ）
A.经R1和R3的电流之比I1:I3=3:1
B.R1两端的电压和R3两端的电压之比U1:U3=4:9
C.三个电阻消耗的电功率之比P1:P2:P3=2:1:2
D.三个电阻消耗的电功率之比P1:P2:P3=2:2:1
R1
R2
R3
AC
B组能力训练题3
3. 两个电阻，R1=8Ω，R2=2Ω, 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2Ω的电阻与R2串联
B．用一个阻值为6Ω的电阻与R2串联
C．用一个阻值为6Ω的电阻与R1串联
D．用一个阻值为2Ω的电阻与R1串联
A
B组能力训练题4
电阻R1=8Ω，R2=2Ω。如图甲电路中要使R1、R2消耗的功率相等，滑动变阻器阻值为_______，如图乙电路中要使R1、R2消耗的功率相等，滑动变阻器阻值为_______。
R1
R2
R
乙
R1
R
R2
甲
8Ω
2Ω
B组能力训练题5
5.一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W与36V。若把此灯泡接到输出电压为18V的电源两端，则灯泡消耗的电功率 （ ）
A. 等于36W B. 小于36W，大于9 W
C. 等于9W D. 小于36W
解：
设灯泡接U=36V电压和U′=18V电压时的电阻分别为R、R′,电压减小，灯丝温度降低 ,电阻减小， R >R′。
B
B组能力训练题6
6、某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m/s2）。
v
U=110V
P电= P热+ P机
其中机械功率：
P机=mgv=50×10×0.9=450瓦
电功率：
P电=UI=110×5=550瓦
∴P热=P电-P机=550-450=100瓦
∵P热=I2R=100瓦
电动机线圈的电阻为4Ω。
解：
∴R=4Ω
B组能力训练题7.
在自动恒温装置中，某种半导体材料的电阻率与温度的关系如题图所示。这种材料具有发热和控温的双重功能。已知材料散发的热量随温度的升高而增大。则当其产生的热量与散发的热量相等时，温度将保持在 （ ）
A．t1～t2间的某一值
B．t1～t3间的某一值
C．t2～t4间的某一值
D．t1～t4间的某一值
C
t1
t2
t3
t4
t
O
ρ
解见下页
解析：
由图象可知，在0～t2区间里电阻R随温度升高而减小；
t1
t2
t3
t4
t
O
ρ
在t2～t4区间里电阻R随温度的升高而增大．
在家庭电路中电压不变，电热器的电功率
可知电阻器的发热功率与电阻成反比．
在温度升到t2前，电阻R随温度的升高而减小，功率增大，温度升高更快；
温度一旦超过t2，电阻R随温度的升高而增大，功率减小，发出的热量减小，温度升高变慢，而散发的热量随温度的升高而增大，
当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t2至t4间的某一值不变，保持稳定，
故ABD错误，C正确．
B组能力训练题8
如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关,手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断开。S2是一个自动控温开关，当温度低于60℃时会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。分流电阻R1＝R2＝500Ω，计算加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计。
（1）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程 （包括加热和保温的过程）。
（2）简要回答，如果不闭合
开关S1,电饭煲能将饭煮熟吗？
（3）计算加热和保温两种状
态下,电饭煲的消耗功率之比。
S1
S2
R3
R1
R2
黄灯
红灯
电源
220V
由于电饭煲散热，待温度下降至60℃时，S2自动闭合，电饭煲重新处于加热状态，待温度上升到80℃时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态。
解：
（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时把手动开关S1关闭，这时黄灯被短路红灯亮，电饭煲处于加热状态，
加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合，待电饭煲中水烧干后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态。
（3）加热时电饭煲消耗的电功率
保温时电饭煲消耗的电功率为
从而有
如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80℃时，S2自动断开，功率降为P2，温度降低到70℃ ，S2自动闭合。温度只能在70℃—80℃之间变化,不能把水烧开，不能煮熟饭。
（2）如果不闭合开关S1, 电饭煲不能将饭煮熟
题目
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焦耳定律
教学目标
提出问题，引入新课
一、电功和电功率
1、电功
2、电功率
二、焦耳定律
P54例题 例1 例2 说明 例3
A组能力训练题1 2 3 4 5
6 7 8 9
B组能力训练题1 2 3 4 5
6 7 8
焦耳定律
教学目标
1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。
2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。
3、知道电功率和热功率的区别和联系。
【教学重点】
电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。
【教学难点】
电功率和热功率的区别和联系。
提出问题，引入新课
1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做正功.
用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？
（1）电灯把电能转化成内能和光能；
（2）电炉把电能转化成内能；
（3）电动机把电能转化成机械能；
（4）电解槽把电能转化成化学能。
2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其它形式能，举出一些大家熟悉的例子：
1、电功
一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q, q=It.
若电荷q在电场力作用下从A搬至B, A、B两点间电势差为UAB，则电场力做功 W=qUAB。
对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功 W=qU，
这就是电路中电场力做功即电功的表达式。
所以W=qU=IUt
一、电功和电功率
电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。
W =qU = IUt ①
【说明】：
电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U，电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。
①式的适用条件:
I、U不随时间变化—恒定电流
功是能量转化的量度,电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程,电流做了多少功,就有多少电能减少而转化为其他形式的能,即电功等于电路中电能的减少,这是能量守恒定律在电路中的体现.
（1）定义：
（2）表达式：
①式的物理意义：
（3）电功的单位：
在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。1J=1V·A·s
电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，
符号是kW·h.
1 kW·h表示功率为1千瓦的用电器正常工作1小时所消耗的电能。
1 kW·h=1000W×3600s=3.6×106J
电功
2、电功率
单位时间内电流所做的功叫做电功率。
P=W/t=UI（对任何电路都适用） ②
（2）表达式：
上式表明：电流在一段电路上做功的功率P，等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积.
（3）单位：国际单位制中，电功率的单位是瓦 特（W）。 1W=1 J/s
常用单位有：千瓦（kW）
（1）定义：
（4）额定功率和实际功率
用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率.
用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。
这里应强调说明：
推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质,电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。
再者，这里W=IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。
a. 额定功率：
b. 实际功率：
二、焦耳定律
电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能, 这就是电流的热效应，英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。
1、焦耳定律
（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方成正比、导体电阻及通电时间成正比。
Q=I2Rt ③
单位时间内的发热量称为热功率。
即 P热=Q/t=I2R ④
（2）表达式：
2、热功率：
3、电功率与热功率的区别
电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积。
热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的电流的平方I2和电阻R的乘积。
4、电功率与热功率的联系
（1）若在电路中只有白炽灯、电炉等电热器的电阻元件（纯电阻电路）时，电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；电功率与热功率数值相等，即
（2）若电路中有电动机或电解槽(非纯电阻电路)时,电能绝大部分转化为机械能、化学能等，只有一少部分转化为内能，即W=Q+E其它，
W= Q=UIt=I2Rt， P热=P电
这时电功W远大于电热Q，电功率远大于热功率，
即W >>Q，或P =P 热+ P其它、
UI = I2R + P其它，P电＞P热。
定律
④式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。
【注意】
②式和④式都是电功率的表达式,但物理意义不同.
②式对所有的电路都适用，
P=W/t=UI（对任何电路都适用） ②
P热=Q/t=I2R ④
定律
区别
P54例题、
由焦耳定律，电动机的热功率为
P热=I2R
电动机消耗的电功率,即电流做功的功率
P电=IU
因此可得电能转化为机械能的功率，即电动机所做机械功的功率
P机= P机-P热=IU-I2R
电动机每分钟所做的机械功为
W机=P机t= (IU-I2R) t=(5×220-52×0.4) ×60
=6.54×104 J
一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A,这台电动机每分钟所做的机械功有多少？
解：
三个不同的功率（ P电、 P热、 P机）之间遵从能量守恒定律，即
P电= P热+ P机
例1、
不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V,40W” 的灯泡，下列说法正确的是（ ）
A.接在110 V的电路上时的功率为20 W
B.接在110 V的电路上时的功率为10 W
C.接在440 V的电路上时的功率为160W
D.接在220 V的电路上时的功率为40 W
解一：
得灯泡的电阻
∴电压为110V时，
电压为440V时，超过灯炮的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P=0.
由
BD
由
可知R一定时，P∝U2，
∴
P=P额/4=10 W
说明：灯泡是我们常用的用电器，解题时一般不考虑温度对其电阻的影响。用电器的标称值,指其额定值，即用电器在正常工作时的电压、功率以及电流值，由P额=U额·I额可知，P、U、I有同时达到、同时超过、同时不满足的特点。
解二：
例2、
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0.3V，电流为0.3A。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 电动机的效率是多少
解：
电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：
电动机转动时,消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为
P入=I1U1＝0.8×2W＝1.6 W
机械功率
P机=P入-I12r=1.6-0.82×1 =0.96W
电动机的效率为
η=P机/ P入=60％
说明：
在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律。
①电热Q=I2Rt。
②电动机消耗的电能也就是电流的功W=IUt。
③由能量守恒得W=Q+E，E为其他形式的能，这里是机械能；
④对电动机来说，输入的功率P入=IU；
发热的功率P热=I2R；
输出的功率，即机械功率P机=P入-P热=UI-I2R。
例3、
如图所示, 有一提升重物用的直流电动机 ,内阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160 V，电压表的读数为110 V，求
（1）通过电动机的电流是多少？
（2）输入到电动机的电功率是多少？
（3）在电动机中发热的功率是多少？
（4）电动机工作1 h所产生的热量是多少？
U
V
M
R
通过电动机的电流为I，则
（2）输入到电功机的电功率P电，
P电= I U1=5×110 W=550 W
（3）在电动机中发热的功率P热，
P热=I2r=52×0.6 W=15 W
（4）电动机工作1 h所产生的热量Q，
Q=I2rt=52×0.6×3600 J=5.4×104 J
（1）设电动机两端的电压为U1，电阻R两端的电压为U2，则
U1=110 V， U2=U-U1=（160-110）V=50 V
解：
A组能力训练题1
1. 用电器两端电压220V，这意味着 ( )
A. 1A电流通过用电器时，消耗的电能为220J
B. 1C正电荷通过用电器时，产生220J的热量
C. 1A电流通过用电器时，电流的发热功率为220W
D. 1C正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J
D
A组能力训练题2
2.关于电功，下列说法中正确的有 ( )
A.电功的实质是电场力所做的功
B.电功是电能转化为内能的量度
C.电场力做功是电能转化成其他形式能量的量度
D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等
AC
A组能力训练题3
3. 一灯泡标有“220V，100W”字样将其接到110V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有
( )
A.灯泡的实际功率为50W
B.灯泡的实际功率为25W
C.通过灯泡的电流为额定电流的1/2
D.通过灯泡的电流为额定电流的1/4
BC
A组能力训练题4
4.下图电路中，电灯L1、L2都标有“220V,100W”; 电灯L3、L4都标有“220V，40W”．将A、B两端接入电源，最暗的灯是 ( )
A．L1 B．L2
C．L3 D．L4
A
B
L1
L2
L3
L4
C
A组能力训练题5
5.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调节滑动变阻器，使两灯都正常发光,两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，可以断定 ( )
A. P甲>P乙
B. P甲
D.无法确定
8V
16V
甲
乙
C
A组能力训练题6
6. 输电线总电阻为r，输送的电功率是P，送电电压为U，则用户得到的功率为 ( )
P
B.
C.
D.
B
A组能力训练题7
7.一台直流电动机线圈电阻r =1Ω，与一阻值R=10Ω的电阻串联，当所加电压U=150V，电动机正常工作时电压表示数100V，求电动机消耗的功率及输出的机械功率。
U
R
M
V
电阻R两端的电压为
UR=U-UM= 50V，
通过R的电流是
I=UR/R=5A
电动机消耗的功率为
P=IUM=5×100=500W
P热=I2r =25W
P机=P-P热=500-25=475W
解：
输出的机械功率为
A组能力训练题8（2012年浙江卷17）
功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近 （ ）
A. 8×108kW h
B. 8×l010 kW h
C. 8×l011 kW h
D. 8×l013 kW h
B
解见下页
估算取值：每户节约功率为100W，每天用灯6小时，每年365天，全国估计为4亿户，
【解析】
得结果与B最接近。
W=Pt=100×10-3×6×365×4×108
=8.76×1010 kW h
A组能力训练题9
7.有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：
（1）电动机正常工作时的输出功率 ；
（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）
（1）电动机不转时为纯电阻电路，
r=U1/I1=0.5Ω
电动机正常工作时，
P电=I2U2=1×2=2W
电动机的热功率为
P热=I22r=12×0.5=0.5W
电动机所做机械功的功率
P机= P机-P热=1.5W
（2）转子突然被卡住，电动机的发热功率为
P热=U22/r=22/0.5=8W
解：
B组能力训练题1
1. A、B、C三个灯泡如图所示的方式连接时, 各自消耗的实际功率相同，则RA:RB:RC为 ( )
A.1:1:1 B.1:2:2
C.2:1:1 D.1:4:4
A
C
B
B、C两个灯泡并联，UB=UC，
解：
B、C两个灯消耗的实际功率相同，则由
P=U2/R，RB=RC，
IA=2IB=2IC，
则由P=I2R，
RA:RB:RC =1:4:4
D
B组能力训练题2
2.图中R1=4Ω,R2=9Ω,R3=18Ω。通电后（ ）
A.经R1和R3的电流之比I1:I3=3:1
B.R1两端的电压和R3两端的电压之比U1:U3=4:9
C.三个电阻消耗的电功率之比P1:P2:P3=2:1:2
D.三个电阻消耗的电功率之比P1:P2:P3=2:2:1
R1
R2
R3
AC
B组能力训练题3
3. 两个电阻，R1=8Ω，R2=2Ω, 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2Ω的电阻与R2串联
B．用一个阻值为6Ω的电阻与R2串联
C．用一个阻值为6Ω的电阻与R1串联
D．用一个阻值为2Ω的电阻与R1串联
A
B组能力训练题4
电阻R1=8Ω，R2=2Ω。如图甲电路中要使R1、R2消耗的功率相等，滑动变阻器阻值为_______，如图乙电路中要使R1、R2消耗的功率相等，滑动变阻器阻值为_______。
R1
R2
R
乙
R1
R
R2
甲
8Ω
2Ω
B组能力训练题5
5.一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W与36V。若把此灯泡接到输出电压为18V的电源两端，则灯泡消耗的电功率 （ ）
A. 等于36W B. 小于36W，大于9 W
C. 等于9W D. 小于36W
解：
设灯泡接U=36V电压和U′=18V电压时的电阻分别为R、R′,电压减小，灯丝温度降低 ,电阻减小， R >R′。
B
B组能力训练题6
6、某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m/s2）。
v
U=110V
P电= P热+ P机
其中机械功率：
P机=mgv=50×10×0.9=450瓦
电功率：
P电=UI=110×5=550瓦
∴P热=P电-P机=550-450=100瓦
∵P热=I2R=100瓦
电动机线圈的电阻为4Ω。
解：
∴R=4Ω
B组能力训练题7.
在自动恒温装置中，某种半导体材料的电阻率与温度的关系如题图所示。这种材料具有发热和控温的双重功能。已知材料散发的热量随温度的升高而增大。则当其产生的热量与散发的热量相等时，温度将保持在 （ ）
A．t1～t2间的某一值
B．t1～t3间的某一值
C．t2～t4间的某一值
D．t1～t4间的某一值
C
t1
t2
t3
t4
t
O
ρ
解见下页
解析：
由图象可知，在0～t2区间里电阻R随温度升高而减小；
t1
t2
t3
t4
t
O
ρ
在t2～t4区间里电阻R随温度的升高而增大．
在家庭电路中电压不变，电热器的电功率
可知电阻器的发热功率与电阻成反比．
在温度升到t2前，电阻R随温度的升高而减小，功率增大，温度升高更快；
温度一旦超过t2，电阻R随温度的升高而增大，功率减小，发出的热量减小，温度升高变慢，而散发的热量随温度的升高而增大，
当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t2至t4间的某一值不变，保持稳定，
故ABD错误，C正确．
B组能力训练题8
如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关,手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断开。S2是一个自动控温开关，当温度低于60℃时会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。分流电阻R1＝R2＝500Ω，计算加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计。
（1）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程 （包括加热和保温的过程）。
（2）简要回答，如果不闭合
开关S1,电饭煲能将饭煮熟吗？
（3）计算加热和保温两种状
态下,电饭煲的消耗功率之比。
S1
S2
R3
R1
R2
黄灯
红灯
电源
220V
由于电饭煲散热，待温度下降至60℃时，S2自动闭合，电饭煲重新处于加热状态，待温度上升到80℃时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态。
解：
（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时把手动开关S1关闭，这时黄灯被短路红灯亮，电饭煲处于加热状态，
加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合，待电饭煲中水烧干后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态。
（3）加热时电饭煲消耗的电功率
保温时电饭煲消耗的电功率为
从而有
如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80℃时，S2自动断开，功率降为P2，温度降低到70℃ ，S2自动闭合。温度只能在70℃—80℃之间变化,不能把水烧开，不能煮熟饭。
（2）如果不闭合开关S1, 电饭煲不能将饭煮熟
题目
谢谢
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