【2021新版】人教版高中物理选修3-1导学案2.5焦耳定律 有解析
文档属性
| 名称 | 【2021新版】人教版高中物理选修3-1导学案2.5焦耳定律 有解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 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 | 2021-07-08 07:34:35 | ||
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文档简介
第五节
焦耳定律
课前预习
【学习目标】
1．了解电功、电功率的概念．
2．掌握公式W＝UI、P＝IU、Q=I2Rt（P=I2R）及适用条件．
3．知道电路中电能与其他形式能转化关系，会区分电功与电热．
4．解决简单的非纯电阻电路问题．
【知识储备】
1．欧姆定律的内容及表达式：
2．
串、并联电路的特点：
串
并
3．
能量守恒定律的理解：
【自主预习】
1．电功
(1)实质：导体中的
对自由电荷的
做功．电流做功的过程是
转化为其他形式能的过程．
(2)公式：W＝
．
(3)单位：
，符号：
．
电功的推导：
2．电功率
(1)定义：单位时间内电流所做的
(2)公式：P＝
(3)单位：
，符号：
．
电功率的理解：
3．焦耳定律和热功率
(2)焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的
成正比，跟导体
正比．表达式：Q＝
(2)热功率：单位时间内的发热量，即P＝
焦耳定律的推导：
4．电功和电热的关系：W
Q（说明理由）
电功和电热的区别：
课后复习
???焦耳定律
一、多选题
?．关于四个公式①????；②?????；③；④，下列叙述正确的是（ ）
?．公式①④适用于任何电路的电功率的计算
?．公式②适用于任何电路的电热功率的计算
?．公式①②③适用于任何电路电功率的计算
?．以上均不正确
?．实践课中，一位同学设计了如图的电路给浴室供电。理想变压器原、副线图的匝数比为??∶?，原线圈接到的交变电路中。已知照明灯的额定功率为???，排气扇电动机的内阻为??。已知各用电器均正常工作时，理想电流表的示数为??，则（ ）
?．理想电压表的示数为?????
?．交流电的频率为????
?．排气扇输出功率为???
D．保险丝中的电流为
?．下列家用电器工作时，把电能主要转化为内能的是（ ）
?．电饭煲
?．电风扇
?．电水壶
?．吸尘器
二、单选题
?．某一阻值为?的导体，通过的电流大小为?时，在时间?内产生的热量为?；若保持?、?不变，通电时间变为??，则产生的热量为（ ）
?．??
?．??
?．
?．
?．英国物理学家焦耳通过一系列实验发现，电流发热具有一定的规律。如果用?表示热量，用?表示电流，用?表示导体的电阻，用?表示通电的时间，则这个规律可以表示为（ ）
?．
?．
?．
?．
?．一只小灯泡的额定功率与额定电压分别为???与???，该小灯泡正常发光时的电流为
?．????
?．????
?．??
?．???
?．电动机的电枢阻值为，电动机正常工作时，两端的电压为，通过的电流为，工作时间为，下列说法中正确的是（ ）
?．电动机消耗的电能为
?．电动机消耗的电能为
?．电动机线圈产生的热量为
?．电动机线圈产生的热量为
?．高压钠灯曾广泛应用于城市、乡村的各条主干路、支路等，但高压钠灯有功耗大、显色性差等缺点，使得一部分城市开始尝试用???路灯更换传统的高压钠灯。若高压钠灯功率为????，???灯功率为????，若更换????盏，则一个月可节约的电能约为（ ）
?．
?．
?．
?．
?．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是（ ）
?．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
?．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路
?．在非纯电阻电路中，
?．焦耳热适用于任何电路
??．两个电阻分别标有??????????和?????????，则它们的电阻之比为（ ）
?．???
?．????
?．???
?．????
??．通过电阻?的电流为?时，在?时间内产生的热量为?，若电阻为?，电流为??，则在时间内产生的热量为（ ）
?．??
?．??
?．
?．
??．总结出通电导体发热规律的物理学家是（ ）
?．欧姆
?．焦耳
?．牛顿
?．法拉第
??．把两完全相同的电阻丝串联后接在电压为?的电源上，它们在时间?内产生的热量为??；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同的时间?内产生的热量为??，则（ ）
?．??：????：?
?．??：????：?
?．??：????：?
?．??：????：?
??．随着我国人民生活水平的不断提高，家庭中使用的电器越来越多。下列电器中主要利用电流的热效应工作的是：（ ）
?．电风扇
?．电视机
?．手机
?．电饭煲
??．一个标有?????????白炽灯泡，其正常工作时的额定电流是（ ）
?．????
?．???
?．????
?．????
??．如图所示，位于道路中央的移动式交通信号灯，采用太阳能供电。信号灯的光伏电池板有效采光面积约，晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为。如果每天等效日照时间约为，光电池一天产生的电能可供的红绿灯工作。光电池的光电转换效率约为（ ）
?．
?．
?．
?．
三、填空题
??．雷雨天的闪电是雷暴云中正电荷区与负电荷区的电场强到一定程度，空气被击穿形成的火花放电。若某次闪电，云和大地间的电压高达?亿伏，单位时间内通过云层和大地间空气层的电荷量约为?????，则此次闪电消耗的功率约为????????。若一户普通人家每月平均消耗电能???????，则该闪电释放的能量可供这户人家使用??????年。
四、解答题
??．如图所示，电源输出电压不变????，一标有???，???的灯泡?与一个绕阻为??????电动机?串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作。求：
（?）通过电动机的电流；
（?）电源的输出的总功率；
（?）电动机的输出功率。
??．图中电源电动势，内电阻。将一盏额定电压为，额定功率为的灯泡与一只线圈电阻为的直流电动机并联后和电源相连，灯泡刚好正常发光，通电。问：
???电源输出的能量是多少？
???电动机的效率为多少？
参考答案
?．??
【详解】
?．????和适用于任何电路求电功率，故?正确；
?．?????适用于任何电路求电热功率，故?正确；
?．????和适用于任何电路求电功率，而只适用于纯电阻电路求电功率，故?错误；
?．由于选项??正确，故?错误。
故选??。
?．??
【详解】
?．依题意，可知原线圈电压为
根据变压器电压比与匝数比的关系，有
联立，可得
故?错误；
?．依题意，可知交变电流的频率为
故?正确；
?．对于照明灯，有
排气扇输出功率为
带入数据，可得
故?正确；
?．根据变压器电流比与匝数比的关系，有
解得
故?错误。
故选??。
?．??
【详解】
电风扇和吸尘器把电能主要转化为机械能，电饭煲及电水壶把电能主要转化为内能，故选??。
?．?
【详解】
根据焦耳定律可知
若保持?、?不变，通电时间变为??，则产生的热量为
故选?。
?．?
【详解】
焦耳定律的内容：?电流通过导体时产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比，即
故选?。
?．?
【详解】
根据公式可知
?．????与分析相符，故?正确。
?．?????与分析不符，故?错误。
?．??与分析不符，故?错误。
?．???与分析不符，故?错误。
?．?
【详解】
??．含电动机的电路不是纯电阻电路，所以不能使用欧姆定律，电动机的总功率大小为
所以消耗的总电能为
故?、?错误；
??．电动机线圈发热的功率为
所以电动机线圈产生的热量为
故?正确；?错误。
故选?。
?．?
【详解】
一个月节约的电能约为
故选?。
?．?
【详解】
?．电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短和是否是纯电阻电路有关，??错误；
?．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路，?正确；
?．在非纯电阻电路中，总功率大于热功率，，?正确；
?．焦耳热适用于任何电路，?正确；
本题选择错误的，故选?。
??．?
【详解】
根据公式
?＝???
得两电阻阻值分别为?欧和????欧，所以阻值之比为??∶?。
故选?。
??．?
【详解】
依题意，有
则，条件变化时，有
故选?。
??．?
【详解】
总结出通电导体发热规律的物理学家是焦耳。
故选?。
??．?
【详解】
设每根电阻丝的电阻为?，当两电阻并联时，总电阻为
当两电阻串联时，总电阻为
电压和时间一定，根据焦耳定律有
可得
故选?。
??．?
【详解】
?．电风扇将电能转化为动能和少量的热能，?错误；
?．电视机主要将电能转化为光能，?错误；
?．手机充电时是电能转化为化学能，?错误；?
?．电饭煲主要将电能转化为热能，?正确；
故选?。
??．?
【详解】
正常工作时的额定电流是
故选?。
??．?
【详解】
每天太阳能电池板吸收的太阳能为
每天红绿灯工作消耗的电能为
光电池的光电转换效率约为
故选?。
??．??????????????????
【详解】
??????????????????????????????
???此次闪电释放的电能为
????????????
一户普通人家一个月消耗的电能为
???????????????????
设该闪电释放的能量可供这户人家使用?年，则
解得
???????
??．（?）??；（?）??；（?）??
【详解】
（?）灯泡正常发光，通过灯泡的电流
电动机与灯泡串联，通过电动机的电流
?
（?）路端电压
电源的输出功率
（?）电动机两端的电压
电动机的输出功率
输出
??．（?）???????；（?）?????
【详解】
???灯发光正常，其电压??，根据并联电路特点，路端电压为??，则电源内电压为
?内??????????
总电流
电源输出能量
?出????????????
???灯的电流
?灯????
电动机电流
??????灯?????????
电流对电动机做功
?电??灯??????
电动机热功率
?热?????????
电动机输出机械功率
?机??电??热????
电动机效率
????????
试卷第2页，总2页
试卷第1页，总5页
焦耳定律
课前预习
【学习目标】
1．了解电功、电功率的概念．
2．掌握公式W＝UI、P＝IU、Q=I2Rt（P=I2R）及适用条件．
3．知道电路中电能与其他形式能转化关系，会区分电功与电热．
4．解决简单的非纯电阻电路问题．
【知识储备】
1．欧姆定律的内容及表达式：
2．
串、并联电路的特点：
串
并
3．
能量守恒定律的理解：
【自主预习】
1．电功
(1)实质：导体中的
对自由电荷的
做功．电流做功的过程是
转化为其他形式能的过程．
(2)公式：W＝
．
(3)单位：
，符号：
．
电功的推导：
2．电功率
(1)定义：单位时间内电流所做的
(2)公式：P＝
(3)单位：
，符号：
．
电功率的理解：
3．焦耳定律和热功率
(2)焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的
成正比，跟导体
正比．表达式：Q＝
(2)热功率：单位时间内的发热量，即P＝
焦耳定律的推导：
4．电功和电热的关系：W
Q（说明理由）
电功和电热的区别：
课后复习
???焦耳定律
一、多选题
?．关于四个公式①????；②?????；③；④，下列叙述正确的是（ ）
?．公式①④适用于任何电路的电功率的计算
?．公式②适用于任何电路的电热功率的计算
?．公式①②③适用于任何电路电功率的计算
?．以上均不正确
?．实践课中，一位同学设计了如图的电路给浴室供电。理想变压器原、副线图的匝数比为??∶?，原线圈接到的交变电路中。已知照明灯的额定功率为???，排气扇电动机的内阻为??。已知各用电器均正常工作时，理想电流表的示数为??，则（ ）
?．理想电压表的示数为?????
?．交流电的频率为????
?．排气扇输出功率为???
D．保险丝中的电流为
?．下列家用电器工作时，把电能主要转化为内能的是（ ）
?．电饭煲
?．电风扇
?．电水壶
?．吸尘器
二、单选题
?．某一阻值为?的导体，通过的电流大小为?时，在时间?内产生的热量为?；若保持?、?不变，通电时间变为??，则产生的热量为（ ）
?．??
?．??
?．
?．
?．英国物理学家焦耳通过一系列实验发现，电流发热具有一定的规律。如果用?表示热量，用?表示电流，用?表示导体的电阻，用?表示通电的时间，则这个规律可以表示为（ ）
?．
?．
?．
?．
?．一只小灯泡的额定功率与额定电压分别为???与???，该小灯泡正常发光时的电流为
?．????
?．????
?．??
?．???
?．电动机的电枢阻值为，电动机正常工作时，两端的电压为，通过的电流为，工作时间为，下列说法中正确的是（ ）
?．电动机消耗的电能为
?．电动机消耗的电能为
?．电动机线圈产生的热量为
?．电动机线圈产生的热量为
?．高压钠灯曾广泛应用于城市、乡村的各条主干路、支路等，但高压钠灯有功耗大、显色性差等缺点，使得一部分城市开始尝试用???路灯更换传统的高压钠灯。若高压钠灯功率为????，???灯功率为????，若更换????盏，则一个月可节约的电能约为（ ）
?．
?．
?．
?．
?．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是（ ）
?．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
?．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路
?．在非纯电阻电路中，
?．焦耳热适用于任何电路
??．两个电阻分别标有??????????和?????????，则它们的电阻之比为（ ）
?．???
?．????
?．???
?．????
??．通过电阻?的电流为?时，在?时间内产生的热量为?，若电阻为?，电流为??，则在时间内产生的热量为（ ）
?．??
?．??
?．
?．
??．总结出通电导体发热规律的物理学家是（ ）
?．欧姆
?．焦耳
?．牛顿
?．法拉第
??．把两完全相同的电阻丝串联后接在电压为?的电源上，它们在时间?内产生的热量为??；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同的时间?内产生的热量为??，则（ ）
?．??：????：?
?．??：????：?
?．??：????：?
?．??：????：?
??．随着我国人民生活水平的不断提高，家庭中使用的电器越来越多。下列电器中主要利用电流的热效应工作的是：（ ）
?．电风扇
?．电视机
?．手机
?．电饭煲
??．一个标有?????????白炽灯泡，其正常工作时的额定电流是（ ）
?．????
?．???
?．????
?．????
??．如图所示，位于道路中央的移动式交通信号灯，采用太阳能供电。信号灯的光伏电池板有效采光面积约，晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为。如果每天等效日照时间约为，光电池一天产生的电能可供的红绿灯工作。光电池的光电转换效率约为（ ）
?．
?．
?．
?．
三、填空题
??．雷雨天的闪电是雷暴云中正电荷区与负电荷区的电场强到一定程度，空气被击穿形成的火花放电。若某次闪电，云和大地间的电压高达?亿伏，单位时间内通过云层和大地间空气层的电荷量约为?????，则此次闪电消耗的功率约为????????。若一户普通人家每月平均消耗电能???????，则该闪电释放的能量可供这户人家使用??????年。
四、解答题
??．如图所示，电源输出电压不变????，一标有???，???的灯泡?与一个绕阻为??????电动机?串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作。求：
（?）通过电动机的电流；
（?）电源的输出的总功率；
（?）电动机的输出功率。
??．图中电源电动势，内电阻。将一盏额定电压为，额定功率为的灯泡与一只线圈电阻为的直流电动机并联后和电源相连，灯泡刚好正常发光，通电。问：
???电源输出的能量是多少？
???电动机的效率为多少？
参考答案
?．??
【详解】
?．????和适用于任何电路求电功率，故?正确；
?．?????适用于任何电路求电热功率，故?正确；
?．????和适用于任何电路求电功率，而只适用于纯电阻电路求电功率，故?错误；
?．由于选项??正确，故?错误。
故选??。
?．??
【详解】
?．依题意，可知原线圈电压为
根据变压器电压比与匝数比的关系，有
联立，可得
故?错误；
?．依题意，可知交变电流的频率为
故?正确；
?．对于照明灯，有
排气扇输出功率为
带入数据，可得
故?正确；
?．根据变压器电流比与匝数比的关系，有
解得
故?错误。
故选??。
?．??
【详解】
电风扇和吸尘器把电能主要转化为机械能，电饭煲及电水壶把电能主要转化为内能，故选??。
?．?
【详解】
根据焦耳定律可知
若保持?、?不变，通电时间变为??，则产生的热量为
故选?。
?．?
【详解】
焦耳定律的内容：?电流通过导体时产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比，即
故选?。
?．?
【详解】
根据公式可知
?．????与分析相符，故?正确。
?．?????与分析不符，故?错误。
?．??与分析不符，故?错误。
?．???与分析不符，故?错误。
?．?
【详解】
??．含电动机的电路不是纯电阻电路，所以不能使用欧姆定律，电动机的总功率大小为
所以消耗的总电能为
故?、?错误；
??．电动机线圈发热的功率为
所以电动机线圈产生的热量为
故?正确；?错误。
故选?。
?．?
【详解】
一个月节约的电能约为
故选?。
?．?
【详解】
?．电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短和是否是纯电阻电路有关，??错误；
?．适用于任何电路，而只适用于纯电阻电路，?正确；
?．在非纯电阻电路中，总功率大于热功率，，?正确；
?．焦耳热适用于任何电路，?正确；
本题选择错误的，故选?。
??．?
【详解】
根据公式
?＝???
得两电阻阻值分别为?欧和????欧，所以阻值之比为??∶?。
故选?。
??．?
【详解】
依题意，有
则，条件变化时，有
故选?。
??．?
【详解】
总结出通电导体发热规律的物理学家是焦耳。
故选?。
??．?
【详解】
设每根电阻丝的电阻为?，当两电阻并联时，总电阻为
当两电阻串联时，总电阻为
电压和时间一定，根据焦耳定律有
可得
故选?。
??．?
【详解】
?．电风扇将电能转化为动能和少量的热能，?错误；
?．电视机主要将电能转化为光能，?错误；
?．手机充电时是电能转化为化学能，?错误；?
?．电饭煲主要将电能转化为热能，?正确；
故选?。
??．?
【详解】
正常工作时的额定电流是
故选?。
??．?
【详解】
每天太阳能电池板吸收的太阳能为
每天红绿灯工作消耗的电能为
光电池的光电转换效率约为
故选?。
??．??????????????????
【详解】
??????????????????????????????
???此次闪电释放的电能为
????????????
一户普通人家一个月消耗的电能为
???????????????????
设该闪电释放的能量可供这户人家使用?年，则
解得
???????
??．（?）??；（?）??；（?）??
【详解】
（?）灯泡正常发光，通过灯泡的电流
电动机与灯泡串联，通过电动机的电流
?
（?）路端电压
电源的输出功率
（?）电动机两端的电压
电动机的输出功率
输出
??．（?）???????；（?）?????
【详解】
???灯发光正常，其电压??，根据并联电路特点，路端电压为??，则电源内电压为
?内??????????
总电流
电源输出能量
?出????????????
???灯的电流
?灯????
电动机电流
??????灯?????????
电流对电动机做功
?电??灯??????
电动机热功率
?热?????????
电动机输出机械功率
?机??电??热????
电动机效率
????????
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