【全程學習方略】高中物理 3.3焦耳定律課件 魯科選修31

1.關(guān)于電功的說法中錯誤的是（）A.導體內(nèi)電場力移送電荷所做的功叫做電功B.電流做功的過程,就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程C.電流做功消耗的能量,由電源供給D.電功就是電能【解析】選D.根據(jù)電功的定義及特點,可以判斷A、B、C均正確.電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度,功和能是不同的概念,D錯,故選D.2.關(guān)于電功和焦耳熱,下列說法錯誤的是（）A.在純電阻電路中,計算電功可用公式W=I2RtB.在非純電阻電路中,計算電功可用公式W=I2RtC.在非純電阻電路中,計算焦耳熱可以用Q=I2RtD.在純電阻電路中,計算焦耳熱可以用Q=UIt【解析】選B.計算電功時,公式W=UIt適用于任何電路.計算電熱時,公式Q=I2Rt適用于任何電路.在純電阻電路中W=Q,在非純電阻電路中W>Q,所以A、C、D正確,B錯誤.3.下列關(guān)于電功率P電=UI和電熱功率P熱=I2R的說法正確的是（）A.P電=UI普遍適用于一切電路求電功率B.P熱=I2R普遍適用于一切電路求電熱功率C.只有在純電阻電路中,才能用P熱=I2R求電熱功率D.非純電阻電路中,電熱功率P熱<I2R【解析】選A、B.公式P電=UI、P熱=I2R適用于任何電路,故A、B正確,C、D錯誤.4.關(guān)于功率的三三個公式P=UI、P=I2R、P=的適用范圍，以下說說法正確的的是（））A.第一個公式式普遍適用用于求電功功率，后兩兩個公式普普遍適用于于求電熱功功率B.在純電阻電電路中，三三個公式既既可求電功功率，又可可適用于求求電熱功率率C.在非純電阻阻電路中，，第一個公公式可用于于求電功率率，第二個個公式可用用于求電熱熱功率，第第三個公式式?jīng)]有意義義D.由U=IR可知，三個個公式?jīng)]有有任何區(qū)別別，它們表表達相同的的意義，既既是電功率率，也是電電熱功率【解析】選B、C.公式U=IR適用于純電電阻電路，，則在純電電阻電路中中，三個公公式既可求求電功率，，又可適用用于求電熱熱功率；在在非純電阻阻電路中，，P=UI用于求電功功率，P=I2R用于求電熱熱功率，而而公式U=IR不再適用，，故P=沒有意義，，故A、D錯誤，B、C正確.5.有規(guī)格格為“220V1000W”的電爐爐，問它在在正常工作作時的電阻阻；如果【解析】由于電爐是純電阻電路，故P=，則R==Ω=48.4Ω;當電壓為200V時，則實際消耗功率P′=

=

W=826.4W.答案：48.4Ω

826.4W【典例1】微型吸塵器器的直流電電動機的內(nèi)內(nèi)阻一定，，為1Ω，當加在它它兩端的電電壓為2.0V時，電流為為0.8A，且能正常常工作.（1）求它的輸輸入功率；；（2）工作時由由于導線發(fā)發(fā)熱損失的的功率多大大？（3）它的輸出出功率多大大？【思路點撥】求解此題應(yīng)應(yīng)把握以下下三點：【標準解答】電動機正常常工作時是是非純電阻阻電路，則則：（1）輸入功率率P入=UI=2.0×0.8W=1.6W;（2）由導線發(fā)發(fā)熱損失的的功率P熱=I2R=0.82×1W=0.64W;（3）根據(jù)能量量的轉(zhuǎn)化與與守恒，電電動機的輸輸出功率P出=P入-P熱=1.6W-0.64W=0.96W.答案：（1）1.6W（2）0.64W（3）0.96W【互動探究】在上題（1）中若接上上電源后，，扇葉被卡卡住，不能能轉(zhuǎn)動，求求電動機的的輸入功率率和發(fā)熱功功率.這種情況會會發(fā)生什么么后果？【解析】扇葉被卡住住不能轉(zhuǎn)動動，電動機機相當于純純電阻，電電能全部轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能能，此時電電動機的電電流為：I′==A=2.0A，電動機消耗耗的電功率率等于發(fā)熱熱功率：P′=P熱=UI′=2×2.0W=4.0W.由于發(fā)熱功功率很大，，很容易燒燒壞電動機機線圈.答案：見解析【典例2】如圖所示是是一提升重重物用的直直流電動機工工作時的電電路圖,電動機內(nèi)阻阻r=0.8Ω,電路中另一一電阻R=10ΩΩ,直流電壓U=160V,電壓表示數(shù)數(shù)UV=110V.(1)求通過電動動機的電流流;(2)求輸入電動動機的電功功率;(3)若電動機以以v=1m/s勻速豎直向向上提升重重物,求該重物的的質(zhì)量.(g取10m/s2)【思路點撥】解答本題應(yīng)應(yīng)把握以下下三點：【自主解答】(1)UR=U-UV=160V-110V=50V,IR==A=5A,由R與電動機串串聯(lián)可得通通過電動機機的電流IM=IR=5A.(2)電動機輸入入功率P電=UVIM=550W.(3)電動機輸出出功率P′=P電-P熱=UVIM-IM2r=530W,由P′′=Fv可得得:P′′=mgv,則m==53kg.答案案:(1)5A(2)550W(3)53kg【變式式訓訓練練】某直直流流電電動動機機提提升升重重物的裝置如圖圖所示,重物質(zhì)量m=50kg,電源電壓U=110V,當電動機以v=0.8m/s的恒定速度向向上提升重物物時,電路中的電流流I=5A,試問(g取10m/s2):(1)電動機的線圈圈電阻R為多少?(2)若電動機功率率不變,則當重物速度度v′=0.4m/s時,重物加速度為為多大?【解析】(1)由電功功與電熱的關(guān)關(guān)系知,直流流電動機P電=P機+P熱,即UI=mgv+I2R,所以R==6Ω.(2)當v′′=0.4m/s時,UI=Fv′+I2R所以F==1000N,a==10m/s2.答案:(1)6ΩΩ(2)10m/s2【典例3】一微型吸塵器器直流電動機機線圈內(nèi)阻一一定,用手握住轉(zhuǎn)軸軸使其不能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動,在線圈兩端加加電壓為0.3V時,電流為0.3A;松開轉(zhuǎn)軸,在線圈兩端加加電壓為2V時【思路點撥】解答該題應(yīng)把把握以下三點點：【標準解答】電動機不轉(zhuǎn)動動時,其消耗的電功功全部轉(zhuǎn)化為為內(nèi)能,故可視為純電電阻電路,由歐姆定律得得電動機線圈圈內(nèi)阻:r==ΩΩ=1Ω電動機轉(zhuǎn)動時時,消耗的電能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和和機械能,其輸入的電功功率為P入=I1U1=0.8×2W=1.6W電動機的機械械功率P機=P入-I122×1W=0.96W所以其效率η=××100%=××100%=60%.答案：見標準解答1.（2010·溫州高二檢測測）一臺正常常工作的電動動機的線圈電電阻與一只電電爐的電阻相相同，通以相相同的電流，，則在相同時時間內(nèi)（））A.電爐放熱與電電動機放熱相相等B.電爐兩端電壓壓大于電動機機兩端電壓C.電爐兩端電壓壓等于電動機機兩端電壓D.電動機消耗的的功率大于電電爐的功率【解析】選A、D.由Q=I2Rt可知,電爐放熱與電電動機放熱相相等，故A正確；電爐是是純電阻電路路，兩端電壓壓等于IR,電爐的功率為為UI，而電動機是是非純電阻電電路，兩端電電壓大于IR，電動機消耗耗的功率大于于UI，故B、C錯誤，D正確.2.（2010·金華高高二檢測）理理發(fā)用的電吹吹風機中有電電動機和電熱熱絲，電動機機帶動風葉轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，電熱絲絲給空氣加（）A.UI>PB.P=I2(R1+R2)C.UI=PD.P>I2(R1+R2)【解析】選C、D.電吹風機兩端端電壓為U，電流為I，消耗的電功功率為P，則P=UI,故A錯誤，，C正確；；電吹吹風機機是非非純電電阻電電路，，則P>I2(R1+R2)，故B錯誤，，D正確.3.(2010·寧波高高二檢檢測)在如圖圖所示示的電電路中中，定定值電電阻的的阻值值為10ΩA.通過電動機的電流為12AB.電動機消耗的功率為48WC.電動機線圈在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為480JD.電動機輸出的功率為8W【解析】選B、C.通過電電動機機的電電流與與通過過定值值電阻阻的電電流相同同為I==A=2A，故A錯誤；；電動動機消消耗的的功率分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=I2rt=22×2×60J=480J,故C正確；電動機的熱功率P熱=I2r=22×2W=8W,電動機的輸出功率P出=P-P熱=48W-8W=40W，故D錯誤.4.（2010··嘉興高二檢檢測）加在在某臺電動動機上的電電壓是U，電動機消消耗的電功功率為P，電動機線線圈的電阻阻為r，則電動機機線圈上消消耗的電熱熱功率為（（））A.PB.C.D.【解析】選C.電熱功率P熱=I2r，因為P=UI,則I=，所以P熱=，故正確答答案為C.5.（2010··錦州高二檢檢測）燈泡泡L1和L2串聯(lián)在電路路中，L1的電阻比L2大，在相等等的時間里里，下列說說法正確的的是（））A.L1燈做的功多多B.L2燈做的功多多C.兩燈一樣多多D.無法確定【解析】選A.兩燈串聯(lián)，，通過兩燈燈的電流相相同，時間間也相等，，由W=UIt和U=IR得W=I2Rt，可知電功功與電阻成成正比，而而L1的電阻大于于L2的電阻，所所以L1做功多，本本題應(yīng)選A.1.（5分）現(xiàn)在某某電動機廠廠家因生產(chǎn)產(chǎn)的電動機機不合格，，在進行生生產(chǎn)線的調(diào)調(diào)整.其研究小組組在研究電電動機的性性能時，測測得某電動動機內(nèi)阻為為R，在兩端加加的電壓為為U，流過的電電流為I，通電時間間為t，則產(chǎn)生的的電熱()A.可用求求電功功和電熱B.不能用I2Rt求電熱C.不能用UIt求電熱D.不能用UIt求電功【解析】選C.電功的計算算公式為W=UIt，電熱的計計算公式為Q=I2Rt，在這兩個個公式的基基礎(chǔ)上，結(jié)結(jié)合部分電電路歐姆定律I=可以推導出出很多公式式，因為I=只適用于純純電阻電路，所所以推導出出的公式也也只適用于于純電阻電電路.電動機電路是非非純電阻電電路，所以以不不能求電功功或電熱，，只能用I2Rt求電熱，用用UIt求電功，綜綜上所述C正確.2.（5分）一白熾熾燈泡的額額定功率與與額定電壓壓分別為36W與36V.若把此燈泡泡接到輸出出電壓為18V的電源兩端端，則燈泡泡消耗的電電功率()A.等于36WB.小于36W，大于9WC.等于9WD.小于9W【解析】選B.當燈泡兩端端加36V的電壓時，，燈泡能夠夠正常工作，消消耗的電功功率為36W，此時燈泡泡的電阻為為36Ω.當燈泡兩端端加上18V的電壓時，，燈泡不能能正常工作作，消耗的電功率率必然小于于36W，而此時燈燈絲的溫度度要比加36V時的低，則則工作時的的電阻必然然小于36Ω，則由公式式P=可以得出此此時消耗的的電功率要要大于9W，故B選項正確.3.（5分）如圖為為甲、乙兩兩燈泡的I-U圖象.根據(jù)圖象，，計算甲、、乙兩燈泡泡并聯(lián)在電電壓為220V的電路中，，實際發(fā)光光的功率約約為()A.15W、30WB.30W、40WC.40W、60WD.60W、100W【解析】選C.從圖象的橫橫坐標(U)為220V的刻度可找找出對應(yīng)的的縱坐標（（I）的值分別別為I甲=0.18A,I乙=0.28A.則P甲=U×I甲≈40W,P乙=U×I乙≈62W,即C項正確.4.（5測得兩個端點a、b之間的電阻為R，若在a、b之間加上電壓U，測得通過電路的電流為I，則該未知電路的電功率一定為()A.I2RB.C.UID.UI-I2R【解析】選C.不管電路路是否為為純電阻阻電路，，電路的的電功率一定為為P=UI，選項C正確；只只有電路路為純電電阻電路路時，才有P=UI=I2R=，故A、B錯誤；而而UI-I2R為電路轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為其他形式式能量的的功率，，故D錯誤.5.（8分）某商商場安裝裝了一臺臺傾角為為30°的自動扶扶梯，該該扶梯在在電壓為為380V的電動機機帶動下下以0.4m/s的恒定速速率向斜斜上方移移動，電電動機的的最大輸輸出功率率為4.9kW.不載人【解析】電梯空載載時，電電壓為380V，電流為為5A，由于電流很小?。妱觿訖C線圈圈的內(nèi)阻阻很?。?，電動動機的輸輸入功率與電動動機的空空載消耗耗功率可可視為一一致.當載人時時，則電電動機的最最大輸出出功率為為4.9kW，減去電電動機空空載時消消耗功率則為為載人功功率，即即P=4.9kW-(5×380)W=3000W,設(shè)乘載的最最多人數(shù)數(shù)為n，則P=Fv=nmgvsinαα所以n==人=25人.答案：256.（5分）如圖圖所示,一幢居民民樓里住住著生活水水平各不不相同的的24戶居民,所以整幢居民民樓里有有各種不不同的電電器,例如:電爐、電視機機、微波爐、、電腦等.停電時,用歐姆表測得得A、B間的電阻為R;供電后,各家用電器同同時使用,測得A、B間的電壓為U,進線電流為I,則計算該幢居居民樓用電的的總功率可以以用的公式是是（））A.P=I2RB.P=C.P=UID.P=【解析】選C.題中給出的已已知量為R、I、U，可以看出D不正確;又因為居民樓樓內(nèi)只有電爐爐、燈泡等為為純電阻,其余電器為非非純電阻,所以計算總功功率只能用P=IU,故C正確，A、B錯誤.7.（8分）夏天空調(diào)調(diào)器正常工作作時，制冷狀狀態(tài)與送風狀狀態(tài)交替運行行.一空調(diào)器在不不同工作狀態(tài)態(tài)下電功率隨隨時間變化的的關(guān)系如圖，，求：（1）此空調(diào)器運運行1小時用多少度度電？（2）其平均功率率為多少？【解析】（1）1小時時內(nèi)消耗的電電能為E=P1t1+P2t2=(0.5××+2×)kW·h=1.5kW·h（2）平均功率.答案：（1）1.5度度（2）1.5kW8.（9分）如圖所示示，2009年國慶群眾游游行隊伍中的的國徽彩車不不僅氣勢磅礴礴而且還是一一輛電動車，，充一次電可可以走100公里左右.假設(shè)這輛電動動彩車總質(zhì)量量為6.75×103kg(1)驅(qū)動電機的輸輸入功率；(2)電動彩車通過過天安門前時時牽引汽車前前進的機械功功率；(3)驅(qū)動電機的內(nèi)內(nèi)阻和機械效效率.【解析】(1)驅(qū)動電機的輸輸入功率P入=UI=300×10W=3000W.(2)電動彩車通過過天安門前的的速度v==2m/s電動彩車行駛駛時所受阻力力為f=0.02mg=0.02×6.75×103×10N=1.35××103N電動彩車勻速速行駛時F=f，故電動彩車車通過天安門門前時牽引汽汽車前進的機機械功率P機=Fv=1.35×103×2W=2700W.(3)設(shè)驅(qū)動動電機機的內(nèi)內(nèi)阻為為R，由能能量守守恒定定律得得：P入t=P機t＋I2Rt解得驅(qū)驅(qū)動電電機的的內(nèi)阻阻R=3ΩΩ驅(qū)動電電機的的機械械效率率η=××100%=90%.答案：：(1)3000W(2)2700W(3)3ΩΩ90%1.一盞電電燈直直接接接在電電壓恒恒定的的電源源上,其功率率為100W,若將這這盞燈燈先接接上一一段很很長的的導線線后,再接在在同一一電源源上,在導線線上損損失的的電功功率是是9W,那么此此時電電燈實實際消消耗的的電功功率將將（））A.等于91WB.小于91WC.大于91WD.條件不不足,無法確確定【解析】選B.設(shè)電燈燈電阻阻為R,電源電電壓為為U,則P1==100W,若接上上一段段很長長的導導線,導線電電阻設(shè)設(shè)為R′,則P2=,故此時時外電電路的的總功功率小小于100W,電燈實實際消消耗的電電功率率小于于91W,B正確.2.2008年北京京奧運運會時時，環(huán)環(huán)保汽汽車為為場館館提供供服務(wù)務(wù).某輛以以蓄電電池為為驅(qū)動動能源源的環(huán)環(huán)保汽汽車,其質(zhì)量量m=3×103kg.當它在在水平平路面面上以以v=36km/h的速度度勻速速行駛駛時,驅(qū)動電電機的的輸入入電流流I=50A,電壓U=300V.在此行行駛狀狀態(tài)下下：(1)求驅(qū)動動電機機的輸輸入功功率P電；(2)若驅(qū)動動電機機能夠夠?qū)⑤斴斎牍β实牡?0%轉(zhuǎn)化為為用于于牽引引汽車車前進進的機機械功功率P機,求汽車車所受受阻力力與車車重的的比值值(g取10m/s2)；(3)設(shè)想改改用太太陽能能電池池給該該車供供電,其他條條件不不變,求所需需太陽陽能電電池板板的最最小面面積.結(jié)合計計算結(jié)結(jié)果,簡述你你對該該設(shè)想想的思思考.（已知知太陽陽輻射射的總總功率率P0=4××1026W,太陽到到地球球的距距離r=1.5×1011m,太陽光光傳播播到達達地面面的過過程中中大約約有30%的能量量損耗耗,該車所所用太太陽能能電池池的能能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化效效率約約為15%.）【解析】(1)驅(qū)動電電機的的輸入入功率率P電=UI=1.5×104W.(2)在勻速速行駛駛時P機=0.9P電=Fv=fv，則f=，得汽汽車所所受阻阻力與與車重重之比比=0.045.(3)當陽陽光光垂垂直直電電池池板板入入射射時時,所需需電電池池板板面面積積最最小小,設(shè)最最小小面面積積為為S.距太太陽陽中中心心為為r的球球面面面面積積S0=4ππr2,若沒沒有有能能量量損損耗耗,太陽陽能能電電池池板板接接收收到到的的太太陽陽能能功功率率為為P′′,.設(shè)太太陽陽能能電電池池板板實實際際接接收收到到的的太太陽陽能能功功率率為為P,P=(1-30%)P′′,由于于P電=15%P,所以以電電池池板板的的最最小小面面積積分析析可可行行性性并并提提出出合合理理的的改改進進建建議議如如下下：：由于于所所需需太太陽陽能能電電池池板板面面積積過過大大（（101m2），，遠遠超超過過一一般般汽汽車車的的面面積積，，因因此此只只有有大大幅幅度度提提高高電電池池板板的的效效率率，，才才可可以以投投入入實實際際應(yīng)應(yīng)用用.答案案:（1）1.5××104W（2）0.045（3）101m2分析析見見解解析析3.一臺臺國國產(chǎn)產(chǎn)XQB30-13型全全自自動動洗洗衣衣機機說說明明書書中中所所列列的的主主要要技技術(shù)術(shù)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)如如下下表表，，試試根根據(jù)據(jù)表表中中提提供供的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)計計算算：：（1）這這臺臺洗洗衣衣機機在在額額定定電電壓壓下下脫脫水水時時，，通通過過洗洗衣衣機機的的電電流流是是多多少少？？（2）如如洗洗衣衣、、脫脫水水累累計計時時間間為為40min，則則洗洗衣衣機機耗耗電電多多少少度度？？【解析析】（1）已已知知工工作作時時功功率率為為360W，額額定定電電壓壓為為220V，則則工工作作電電流流I==A=1.64A.（2）若若工工作作時時間間為為40min，則則W=Pt=360××10-3×度=0.24度.答案案：：（1）1.64A（2）0.24度4.某個個家家庭庭有有““220V40W””的電電烙烙鐵鐵一一把把,““220V100W””的白白熾熾燈燈一一只只,““220V25W””的白白熾熾燈燈兩兩只只,“220V300W”的電熨斗斗一只,若當?shù)氐牡碾娫措婋妷簽?10V,每個用電電器平均均每天使使用2h,每度電的的價格是是0.5元,則該家庭庭一個月月(按30天計算)該交納多多少電費費?【解析】全部用電電器的額額定功率率之和:P額=(40+100+25×2+300)W=490W,額定電壓壓下的總總電阻：：R==ΩΩ,實際電壓210V低于額定定電壓,認為電阻阻不變,則實際功功率:P==××490W≈446W=0.446kW.實際消耗耗電能W=Pt=0.446×2××30kW··h=26.76kW·h.所以一個