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5.焦耳定律,一、电功和电功率 1电功 (1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积 (2)公式：WqUUIt. (3)单位：在国际单位制中功的单位是 ，符号为 ，常用的单位还有：千瓦时(kWh)，也称“度”，1 kWh3.6106 J.,焦耳,J,(4)实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功 (5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能，即电功是电能转化为其他形式的能的量度,2电功率 (2)单位是 ，符号为 (国际单位制)，常用的还有千瓦(kW)，1 kW1 000 W.,瓦特,W,(3)用电器的额定功率和实际功率 额定功率：用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器加上额定电压(或通以额定电流)时消耗的电功率 实际功率：用电器的实际工作时消耗的电功率 二、焦耳定律 1电热：由于导体的电阻，使电流流过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热 2内容：电流流过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积 3公式：QI2Rt.,1在串、并联电路(纯电阻)中电功率的分配与电阻的关系 (1)串联电路 (2)并联电路,(3)结论：无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之和,如右图所示电路中，R1R3R2R4，在ab两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为P1、P2、P3、P4，则它们的大小关系是( ) AP1P3P2P4 BP2P1P3P4 CP2P1P4P3 DP1P2P3P4 解析： 根据并联电阻的特点，R3、R4两电阻的并联值R34要小于R3，所以根据串联电路中功率分配关系可知，P2P1P34.再根据并联电路中功率分配关系可知P3P4，故选项B正确 答案： B,2纯电阻电路和非纯电阻电路的比较,解析： 首先要明确，欧姆定律UIR只适用于纯电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中没有区别，但在非纯电阻电路中它们互不相同其次，PUI表示电功率，而PI2R表示热功率因此，在纯电阻电路中，UII2R，消耗的电能全部转化为热能；而在非纯电阻电路中，UII2R，即消耗的电能只有部分转化为热能 答案： BC,3电功和电热的关系,关于电功W和电热Q的说法正确的是( ) A在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，且WQ B在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，但W不一定等于Q CWUIt、QI2Rt均只有在纯电阻电路中才成立 DWUIt在任何电路中成立，QI2Rt只在纯电阻电路中成立 解析： WUIt、QI2Rt适用于一切电路，但在纯电阻电路中WQ，在非纯电阻电路中WQ，B对，A、C、D错 答案： B,No.4 疑难解释,2什么叫用电器的额定电压，额定功率和实际功率？额定功率与实际功率有何区别？ 提示： 额定电压：表示用电器正常工作时的电压 额定功率： 是用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器加上额定电压时消耗的功率，例“220 V、25 W”的白炽灯 实际功率： 用电器在工作中实际消耗的电功率 若用电器在额定电压下工作，则P实P额，若用电器工作电压不等于额定电压，则P实P额,额定功率和实际功率的区别： (1)用电器上标着的功率，即用电器正常工作时的功率，额定功率的大小是由用电器本身的因素决定的，与外加因素无关 (2)用电器实际工作时消耗的电功率为了使用电器不被烧坏，要求其实际功率不能大于额定功率,3用电器正常工作的分析方法？ 提示： (1)用电器正常工作的条件 U实U额，I实I额，P实P额 由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必然同时满足因此它们是用电器正常工作的等效条件，灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程,(2)用电器接入电路时的约定 纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变 用电器的实际功率超过额定功率时，认为它将被烧毁，不考虑其安全系数 没有注明额定值的用电器(如用于限流的变阻器)接入电路时，认为其工作的物理量均小于其额定值，能安全使用.,在电源电压不变的前提下，增加电炉的电热丝在相等的时间内的发热量，可采取的措施是( ) A增大电热丝的电阻 B减小电热丝的电阻 C在电热丝上并联电阻 D在电热丝上串联电阻,答案： B,【跟踪发散】 11：如右图所示，已知UAB6 V，当滑动变阻器触头P位于正中位置时，额定电压为3 V的灯泡正常发光当触头滑至最左端时，电灯实际功率为2 W，求此灯泡额定功率和变阻器的总电阻,答案： 4.5 W 4 ,“220 V,66 W”的电风扇，线圈的电阻为20 ，求接上220 V电压后，电风扇消耗功率转化为机械能的功率和发热功率如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热功率 【思路点拨】,解析： 电风扇工作时，其电路不是纯电阻电路，它从电源获取的电功率一部分转化为线圈的发热功率，另一部分转化为扇叶转动时的机械功率它们三者之间的关系为： P电P热P机 其中P电UI，P热I2R. 电风扇接在220 V电压下正常工作，电流大小为 I额P额/U额(66/220) A0.3 A. 发热功率为P热I2R0.3220 W1.8 W. 转化为机械能的功率为 P机P电P热66 W1.8 W64.2 W.,电扇的扇叶被卡住不能转动，电机相当于纯电阻，电能全部转化为内能，通过电扇的电流为IU/R(220/20) A11 A. 电机消耗的功率P等于发热功率P热，即 PP热IU11220 W2 420 W. 这时电机将被烧坏 答案： 64.2 W 1.8 W 2 420 W 2 420 W,【反思总结】 (1)电动机的等效处理 电动机是一种非纯电阻性用电器，它把电能转化为机械能和热能在电路计算中，常把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻rD和无电阻的转动线圈D串联而成，如右图所示，电流通过rD时把电能转化为热能，而线圈D把电能转化为机械能 (2)输入功率：电动机的总功率由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总UI.,(3)输出功率：电动机做有用功的功率如右图所示，P出mgv(设重物匀速上升) (4)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.,【跟踪发散】 21：在研究微型电动机的性能时，可采用如下图所示的实验电路当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V求： (1)这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻 (2)电动机正常工作状态时匀速提升一个2 kg的物体，该物体竖直上升的速度多大？(g10 m/s2),答案： (1)22.0 W 2 (2)1.1 m/s,1如下图所示是电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为、三个区域现在把电阻R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别为P1和P2，并联总电阻设为R，下列关于P1与P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域正确的是( ) A特性曲线在区，P1P2 B特性曲线在区，P1P2 C特性曲线在区，P1P2 D特性曲线在区，P1P2,答案： C,2. (漳州高二检测)一台电动机，额定电压是100 V，电阻是1 .正常工作时，通过的电流为5 A，则电动机因发热损失的功率为( ) A500 W B25 W C1 000 W D475 W 解析： 电动机的热功率PI2r(5 A)21 25 W，B正确，A、C、D错误 答案： B,3通过电阻R的电流为I时，在时间t内产生的热量为Q；若电阻为2R，电流为I/2时，则在时间t内产生的热量为( ) A4Q B2Q CQ/2 DQ/4 答案： C,4(包集高二检测)室内有几种用电器：1.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、250 W的电视机和2 kW的空调器如果进线处有13 A的保险丝，供电电压为220 V，下列情况下不可能同时使用的是( ) A电饭煲和电冰箱 B取暖器和空调器 C电饭煲和空调器 D电冰箱、电视机和空调器 解析： 电路中允许的最大功率为PmUI2 860 W用电器的功率之和大于Pm时，用电器就不可以同时使用，故选C. 答案： C,5如下图所示，电路中的电阻R10 ，电动机的线圈电阻r1 ，加在电路两端的电压U100 V已知电流表读数为30 A，则通过电动机线圈的电流为多少？ 电动机输出功率为多少？,答案： 20 A 1 600 W,
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