2019_2020学年高考物理主题2电路及其应用5焦耳定律学案（必修3）

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1、5　焦耳定律[学科素养与目标要求]　物理观念：1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念.2.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别.科学思维：1.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系，并能进行有关的计算.2.了解公式Q＝I2Rt(P＝I2R)、Q＝(P＝)的适用条件.3.通过有关实例，让学生理解非纯电阻电路中的能量转化关系.一、电功和电功率1.电功(1)电功是指电路中静电力对定向移动的电荷所做的功，电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程.(2)电功的计算公式：W＝IUt.单位：焦耳，符号为J.常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1k

2、W·h＝3.6×106J.2.电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功.(2)公式：P＝＝UI.(3)单位：瓦特，符号为W.(4)意义：表示电流做功的快慢.二、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，跟导体的电阻及通电时间成正比.(2)表达式：Q＝I2Rt.2.热功率(1)定义：单位时间内的发热量称为热功率.(2)表达式：P＝I2R.(3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量.1.判断下列说法的正误.(1)电功率越大，表示电流做功越多.(×)(2)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功.(√)(3)电热Q＝I2

3、Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热.(√)(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热.(√)2.通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流为，则在时间t内产生的热量为________.答案　解析　根据Q＝I2Rt得，电阻变为原来的2倍，电流变为原来的，时间不变，Q′＝2·2R·t＝I2Rt＝Q.一、电功和电热的理解电吹风工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？答案　电吹风工作时，把电能转化为内能和机械能.电熨斗工作时，将电能转化为内能.1.电功和电功率W＝UIt是

4、电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路.2.电热和热功率Q＝I2Rt是电热的计算式，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率.3.纯电阻电路与非纯电阻电路(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能.(2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路.在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能.4.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路举例白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅电动机、电解槽能量转化情况电功和电热的关系W＝Q即I

5、Ut＝I2RtW＝Q＋E其他UIt＝I2Rt＋E其他电功率和热功率的关系P＝P热，即IU＝I2RP＝P热＋P其他即IU＝I2R＋P其他欧姆定律是否成立U＝IR，I＝成立U＞IR，I＜不成立说明W＝UIt、P电＝UI适用于任何电路计算电功和电功率Q＝I2Rt、P热＝I2R适用于任意电路计算电热和热功率只有纯电阻电路满足W＝Q，P电＝P热；非纯电阻电路W>Q，P电>P热例1　(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(　　)A.电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B.W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路C

6、.在非纯电阻电路中，UI>I2RD.焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路答案　BCD解析　电功率公式P＝，表示电功率越大，电流做功越快.对于一段电路，有P＝IU，I＝，焦耳热Q＝()2Rt，可见Q与P、U、t、R都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错误.W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝只适用于纯电阻电路，B正确.在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W>Q，即UI>I2R，C正确.Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D正确.二、纯电阻电路中的功率分配及计算1.在纯电阻电路中，由于W＝Q，I＝，所以有UI＝I2R＝.

7、2.串、并联电路中的功率关系串联电路并联电路功率分配＝＝总功率P＝P1＋P2＋…＋PnP＝P1＋P2＋…＋Pn3.额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的电功率叫做额定功率.当实际电压达到额定电压时，实际功率等于额定功率.(2)为了用电器不被烧毁，实际功率不能大于额定功率.例2　(2018·西安高新一中期末)把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内(　　)A.由Q＝I2Rt可知，电炉的发热量减小B.由Q＝UIt可知，电炉的发热量不变C.由Q＝t可知，电炉的发热量增大D.无法确定答案　C解析　将家用电炉的电热丝剪去一小段后，其电阻

8、R变小，由于加在电炉两端的电压U不变，因此由公式Q＝t可知，在相同时间t内，电炉