1、第十二講電能計(jì)算及焦耳定律【知無(wú)巨細(xì)】知其一：電功的定義：電流所作的功的叫做電功。要點(diǎn)詮釋1:電功的公式 W=UIt ,電功通常用電能表來(lái)測(cè)量。在運(yùn)用公式計(jì)算時(shí)，必須注意U、I、t的“三個(gè)”同一，即同一時(shí)間、同一電路對(duì)應(yīng)同一電流的相應(yīng)電壓。當(dāng)然公式在實(shí)際運(yùn)用中也可適當(dāng)變形成W = I 2Rt =U-t進(jìn)行使用 R要點(diǎn)詮釋2:電功能的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制單位焦耳 ，常用的還有度、千瓦時(shí)，1度=1千瓦時(shí)=3.6*10 6焦，千瓦時(shí)的 字母表不為KW h例一：對(duì)于“電流做功與哪些因素有關(guān)”的問(wèn)題，劉星同學(xué)作了如下猜想：猜想A:電流做功可能與電壓有關(guān)；猜想B:電流做功可能與電流有關(guān)；猜想C:電流做功可能與通電時(shí)

2、間有關(guān)。為了驗(yàn)證自己的猜想，他選擇了如圖甲所示的裝置(除電阻絲阻值不同外，其余條件均相同)及電源、開(kāi)關(guān)、電壓表、導(dǎo)線若干。他將兩電阻絲串聯(lián)后接入電路，如圖乙所示。(1)將兩電阻絲串聯(lián)接人電路的目的是為了控制通過(guò)電阻絲的 和通電時(shí)間相同，他采用的科學(xué)探究方法是 O(2)接通電路前，他想：通電一段時(shí)間后觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化，若兩支溫度計(jì)示數(shù)變化不同，則說(shuō)明電流做功與電阻絲兩端的 有關(guān)這就驗(yàn)證了猜想 。解析：從猜想可以看出，影響電流做功的因素有電壓、電流和通電時(shí)間三個(gè)因素，在通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電流做功與某個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，應(yīng)采用控制變量法。實(shí)驗(yàn)裝置采用串聯(lián)的目的是使通過(guò)兩電阻的電流和通電時(shí)間相同(同時(shí)接通，

3、同時(shí)斷開(kāi))，這是為了研究電流做功與電壓的關(guān)系，阻值大的電阻兩端電壓大。電流做功時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為煤油的內(nèi)能，因此電流做功的多少可以通過(guò)煤油的溫度顯示出來(lái)，若通電一段時(shí)間后，兩瓶中煤油溫度變化不同，則說(shuō)明電流做功與電壓有關(guān)。故答案為：（1）電流 控制變量法（2）電壓 A舉一反三1、我國(guó)大亞灣核電站一號(hào)機(jī)組的發(fā)電功率為4.5 X04千瓦。若這個(gè)機(jī)組連續(xù)發(fā)電，一天內(nèi)輸出的電能為知其二：電功率：電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功。要點(diǎn)詮釋1:電功率的計(jì)算公式：p = W=UI, U表示電壓，I表示電流，電功率的單位為瓦特。公式t2_ U 2在實(shí)際運(yùn)用中也可變形成P=I R=進(jìn)行使用。R要點(diǎn)詮釋2: 1瓦=1伏安，即1

4、W=1V- Ao意義是：1牛的物體在力的方向上通過(guò) 1米的距離時(shí)，所做的功為1焦。要點(diǎn)詮釋3:電功率是用來(lái)表示電流做功快慢的物理量。常用概念：用電器正常工作時(shí)的電壓叫額定電壓，用U額表示；用電器在額定電壓下消耗的功率叫額定功率，例二：右圖是一種恒溫式電烙鐵的電路圖，在不用電烙鐵焊按時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,使它處于保溫狀態(tài)；需要焊接時(shí)，閉合開(kāi)關(guān) S就能很快達(dá)到焊接溫度.若電烙鐵的規(guī)格是“220V 40W，且R =R則保溫時(shí)電路消耗的總功率為 （）A. 20W B. 40WC. 60W D. 80W解析：當(dāng)S閉合時(shí)，R被短路，電烙鐵功率為額定功率;UU由功率公式 P=可求得R的阻值R=(220V)2()

5、=1210P 40W當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，總電阻 R總=R+R =2X 1210Q=2420Q則電路消耗的總功率P總=2 2L = (222VL = 20W,故選 aR 總2420c舉一反三1、把標(biāo)有“ 6V 6W的L1燈和標(biāo)有“ 6V 3W白L2燈串聯(lián)，接在 6V的電源上，則（）A、兩燈一樣鳧B 、L1比L2鳧C、L1比L2暗 D 、兩燈都能正常發(fā)光2、家用電能表的盤(pán)面上，標(biāo)有3000R/kwh的字樣，當(dāng)接入一個(gè)用電器正常工作時(shí)，1min內(nèi)電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了 15轉(zhuǎn)，則該電器消耗的實(shí)際功率是()A、5WB 、500W C 、300W D 、3KW知其三：焦耳定律：電流通過(guò)電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電

6、流的平方成正比，跟通電時(shí)間成正比。要點(diǎn)t釋1：焦耳定律的公式表示：Q = |2Rt, Q表示電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，單位是焦(J) , I表示通過(guò)導(dǎo)體的電流，單位是安 (A), R表示導(dǎo)體的電阻，單位是歐 (，t表示通電時(shí)間，單位是 s要點(diǎn)詮釋2:焦耳定律只適用于純電阻電路，非純電阻電路的計(jì)算視實(shí)際情況而定，在實(shí)際分析解題中要注意進(jìn)行區(qū)分。例三：如圖是額定電壓為 220V的理發(fā)用電吹風(fēng)電路，其中電熱絲通電后發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)通電后送風(fēng)，電動(dòng)機(jī)的額定功率為120W(1)要送冷風(fēng)，選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)放在 位置；要送熱風(fēng)，選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)放在 位置。(填 “A”、B” 或 C )(2)若電吹風(fēng)在額定電壓下工作，送冷風(fēng)

7、時(shí)，通電8min電流所做的功是多少？(3)若電吹風(fēng)在額定電壓下工作，送熱風(fēng)時(shí)，電路消耗的總功率為 560VV則電熱絲R的阻值應(yīng)為多大？解析：本題關(guān)鍵在于分析了解功率大小對(duì)應(yīng)冷熱風(fēng)狀態(tài)，由圖不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電阻R接入時(shí)，才有電流的熱效應(yīng)，此時(shí)才送熱風(fēng)故(1)送冷風(fēng)時(shí)，只有電動(dòng)機(jī)工作，送熱風(fēng)時(shí)電動(dòng)機(jī)和電熱絲都工作.故選B 、 A .(2)電流做功 W = P1t = 120W X (8 X 60)S = 57600J .(3)電熱絲發(fā)熱功率為 B = 560W - 120W = 440W .2電熱絲的電阻R由P=U/R得R= U2/P = (220V)2/440W = 110 Q .R),下列電阻絲的

8、四種連接方式，可使電熱器提供不同的發(fā)熱功率，關(guān)于其大小說(shuō)法正確的是()C丙的連接方式，發(fā)熱功率最小D 丁的連接方式，發(fā)熱功率最大2、一只“ 220V 45W的電烙鐵，在額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生的熱量是（）A、45JB、220JC、2700JD、9900J3、關(guān)于電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，以下說(shuō)法正確的是（）A.根據(jù)Q=|2Rt可知，電阻越大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多B.根據(jù)Q=Ut/R可知，電阻越大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越少C.根據(jù)Q=UIt可知，相同時(shí)間內(nèi)，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與電阻無(wú)關(guān)D.根據(jù)Q=|2Rt可知，在電流一定時(shí)，電阻越大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多【課后練習(xí)】1 .如圖121甲

9、所示的兩個(gè)電流表均為學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里常用的電流表（如圖乙所示）。閉合開(kāi)關(guān)后，兩電流表的指針都正常偏轉(zhuǎn)且偏轉(zhuǎn)角度相同，此時(shí)燈Li和L2所消耗的電功率 Pi和P2的比值為甲乙圖 12-1A . 4 ： 1B. 1 ： 4C. 5： 1D . 1 ： 52.某物理興趣小組的同學(xué)用幾個(gè)完全相同的小燈泡，設(shè)計(jì)如圖甲、乙、丙三種電路，電源電壓相同且恒定 不變，電路消耗的總功率大小關(guān)系是（）A . P甲P乙P丙C. P甲 = P乙=P丙甲乙丙圖 12-2B. P甲P乙P丙D. P甲=P乙P丙3.如圖123所示，電源電壓保持不變，電阻R1=R2=R3= 10 Q當(dāng)S1、S2都斷開(kāi)時(shí)，電流表示數(shù)為 1 A,則（）R

10、i Ri圖 12-3A .電源電壓為30 VB.當(dāng)Si、S2都閉合時(shí)，電流表示數(shù)為2 AC.當(dāng)閉合Si、斷開(kāi)S2時(shí)，Ri的功率為10 WD.當(dāng)Si、S2都閉合時(shí)，整個(gè)電路消耗的功率最大.如圖12 4所示，電源電壓保持 6 V不變，電流表的量程為 00.6 A,電壓表的量程為 03 V,定值電阻的規(guī)格為“ 10 Q 0.5 A”，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“20 Q 1 A”。閉合開(kāi)關(guān)，為了保證電路安全，在變阻器滑片移動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）圖 12 4A ,電阻R消耗功率允許的變化范圍為0.4 W0.9 WB.電流表示數(shù)允許的變化范圍為0.2 A0.5 AC.變阻器R2接入電路的阻值允許變化范圍

11、為2 4 20 aD.電路消耗總功率允許的變化范圍為1.2 W3 W.自2012年10月1日起，我國(guó)分階段逐步禁止進(jìn)口和銷售普通照明白熾燈，并將在2018年淘汰白熾燈。節(jié)能燈比同光效的白熾燈節(jié)能 60%80%, 發(fā)光時(shí)通過(guò)燈絲的電流大約為 A, 1 kW 15 W”的節(jié)能燈正常發(fā)光 ho6 .如圖125所示L1、L2兩燈的電阻分別是F S3斷開(kāi)，S2閉合時(shí)，LL2的連接方式是_ 關(guān)系是。斤i L7.如圖12 6所示，電源電壓保持/、變，R1 ：功率為P1；只閉合S2時(shí)，R0消耗的功率為 次消耗的功率之比為。且使用壽命長(zhǎng)。一只標(biāo)有“220 V 60 W”的白熾燈，正常h的電能，可供它正常發(fā)光 h

12、;可供光效相同的“220 V%、R2,當(dāng)SS3閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，LL2正常發(fā)光，當(dāng)S1、,如果此時(shí)L1鳧L2/、鳧，則L1、L2的電阻大小應(yīng)滿足的1S3 / S201圖 12 5R1 : 4。只閉合S1時(shí)，電流表的示數(shù)為 0.1 A, R1消耗的 0.1 W, R2消耗的功率為 P2,且P1 ： P2 = 1 ： 1。則R0先后兩圖 12-6圖 12- 78.小莉在實(shí)踐活動(dòng)中設(shè)計(jì)的模擬調(diào)光燈電路，如圖127所示。她選用的電源電壓恒為12 V,小燈泡上標(biāo)有“6 V 6 W”、滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“ 20 Q 2 A”字樣。若不考慮燈泡溫度對(duì)電阻的影響，閉合開(kāi)關(guān)S后，問(wèn)：(1)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是

13、多少？(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片 P在中點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)以及電路消耗的總功率是多少？(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片 P移到a端時(shí)，會(huì)出現(xiàn)的情況是什么？9 .某同學(xué)用電流表和電壓表測(cè)某一電熱器的額定功率(額定電壓已知)，于是他設(shè)計(jì)了圖 128所示的實(shí)驗(yàn)電路圖。電源電壓 U恒定，滑動(dòng)變阻器電阻最大值為R,電熱器電阻為 Rxoa R b 圖 12-8(1)用電流表和電壓表測(cè)功率的原理是 。(用公式表示)(2)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，同時(shí)應(yīng)觀察并記錄 的示數(shù)。(3)若實(shí)驗(yàn)操作中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)不論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器P的位置，電壓表的示數(shù)幾乎不發(fā)生改變，且查得電路各處連接無(wú)誤，電路元件完好無(wú)損，產(chǎn)生這

14、一現(xiàn)象的原因是 ,該同學(xué)認(rèn)為在圖中只需加一根導(dǎo) 線，就能使滑片 P在滑動(dòng)過(guò)程中明顯地改變電熱器兩端的電壓。請(qǐng)你在圖中畫(huà)出這根導(dǎo)線。.小明測(cè)量一只額定電壓為2.5 V燈泡的電功率。(1)實(shí)驗(yàn)中小明連接了如圖12-9所示的電路。同組的小林發(fā)現(xiàn)電路中有一根導(dǎo)線的一個(gè)連接點(diǎn)有誤。請(qǐng)你幫他在圖中找出并畫(huà)出那條導(dǎo)線的正確連接點(diǎn)。圖 12-9(2)接著他按照正確電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象如下表，若小明手邊有“ 1.5 A 50 ”和“2.0A20 d兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，上面實(shí)驗(yàn)中他選用的滑動(dòng)變阻器規(guī)格為。實(shí)驗(yàn)次數(shù)電壓表示數(shù)/V電流表示數(shù)/A燈泡亮度11.50.2較暗22.5正常

15、發(fā)光360不發(fā)光(3)由于小明粗心大意，沒(méi)有記錄燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)，請(qǐng)你根據(jù)另一組的小雨畫(huà)出的燈泡電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖像(如圖1210),幫他計(jì)算出燈泡的額定功率為 Wo圖 1210.小王做“測(cè)定小燈泡電功率”實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有電源(電壓保持不變卜待測(cè)小燈、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線若干，其中待測(cè)小燈上只有所標(biāo)“0.22 A指白燈泡正常工作電流)字樣清晰可見(jiàn)。他正確連接電路，實(shí)驗(yàn)步驟正確，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器的滑片至小燈正常發(fā)光時(shí)，變阻器接入電路的電阻恰 為最大阻值的一半，但此時(shí)無(wú)法從電壓表V上精確地讀出額定電壓。在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電流表 A示數(shù)范圍為0.200.22安。經(jīng)思考后，他在電路中再連接一個(gè)電壓表V并按規(guī)范重新實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電壓表 V的示數(shù)從2.0伏逐漸變大，電壓表 V的示數(shù)從4.0伏逐漸變小。(1)請(qǐng)寫(xiě)出小王將電壓表 V接在電路中的位置 。(2)請(qǐng)根據(jù)相關(guān)信息