資源簡介

(共52張PPT)
第3章　恒定電流
第3節　電功與電熱
核心素養：1.理解電功、電功率的概念，并能利用公式進行有關計算. 2.理解焦耳定 律的內涵，能區分電功和電熱，分析電學中的能量轉化問題. 3.知道純電阻電路和非 純電阻電路的特點和區別.
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研習任務一　電功和電功率
合作　討論
已知導線兩端的電壓為U，流過的電流為I，如圖所示.
（1）在時間t內通過某橫截面的電荷量是多少？
提示：（1）通過某橫截面的電荷量q＝It.
（2）把這些電荷量從左端移到右端，電場力做的功是多少？
提示：（2）電場力做的功W＝qU＝UIt.
教材　認知
1. 電能的轉化：電能轉化為其他形式的能的過程就是 的過程，消耗了 多少電能，電流就做了多少功.
2. 電功與電功率
項目 電功 電功率
概念 電場力對定向移動的 所做的 功 單位時間內 所做的 功
公式 W＝
單位 焦耳，符號 瓦特，簡稱瓦，符號
物理意義 描述 轉化為其他形式的能的多少 描述電流 的快慢
電流做功　
自由電荷　
電流　
UIt　
UI　
J　
W　
電能　
做功　
[思考]　當家中只開一盞節能燈時，電能表的表盤轉得很慢，而用電磁爐燒水時，電 能表的表盤轉得很快.這是為什么呢？
　　提示：因為節能燈的功率遠小于電磁爐的功率，故在相同時間內節能燈消耗的電 能要遠小于電磁爐.
研習　經典
[典例1]　如圖所示的“52 ℃暖手充電寶”集暖手與移動充電兩大功能于一體而受熱 捧，下表中列出了這種產品的幾個主要參數：
產品名稱 52 ℃暖手充電寶 質量 285 g
尺寸 74×68.5×33.8（mm） 電池容量 5 000 mA·h
輸入 DC 5 V/2.5 A（最大） 輸出 DC 5 V/2 A（最大）
發熱溫度 52 ℃ 發熱功率 2.0 W
A. 5 000 mA·h的mA·h是能量單位
B. 參數“DC 5 V”中“DC”指交流電
C. 以最大電流給手機充電，充電寶最多能連續工作2個小時
D. 該產品僅用作暖手，理論上可持續工作12.5小時
D
產品名稱：充電寶
產品型號：K112
電池容量：11 200 mA·h
電源輸入：5 V－1 A
電源輸出：5 V－1 A
A. 機場限定的是充電寶儲存的電能不超過5.76×105 J
B. 按照機場規定該充電寶不能帶上飛機
C. 充電寶上標注的11 200 mA·h是指其能儲存的電能
D. 充電寶上標注的11 200 mA·h是指其能儲存的最大電量為672 C
A
解析：根據W＝Pt可得W＝Pt＝160×3 600 J＝5.76×105 J，故機場攜帶的充電寶的電 能不能超過5.76×105 J，故A正確；由表中數據可知該充電寶的額定能量為W'＝UIt＝ 5×11.2×3 600 J＝2.016×105 J＜5.76×105 J，因此該充電寶可以帶上飛機，故B錯 誤；充電寶上標注的11 200 mA·h是其儲存的最大電量，不是電能，儲存的最大電量 為Q＝It＝11.2×3 600 C＝40 320 C，故C、D錯誤.
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研習任務二　焦耳定律
合作　討論
標有“220 V　60 W”的白熾燈和“220 V　60 W”的電風扇，把它們并聯后接 到220 V的照明電路中，二者都能正常工作，它們在相同的時間內產生的電熱相同 嗎？為什么？
電流　
電
阻　
正比　
I2Rt　
電阻　
內能　
電動機　
電解槽　
機械
能　
化學能　
電熱　
I2R　
[思考]　電爐絲和導線通過的電流相同，為什么電爐絲熱得發紅，而導線幾乎不 發熱？
提示：電爐絲電阻較大，在通電時間一樣的時候，電爐絲產生的熱量更多一些.
核心　歸納
1. 兩種電路的比較
比較內容 純電阻電路 非純電阻電路
元件特點 電路中只有電阻元件，只能 把電能轉化為內能 除電阻外還包括能把電能轉化為其 他形式能的用電器
歐姆定律
能量轉換 電功W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，W＝Q ＋W其他
元件舉例 電阻、電爐、白熾燈等 電動機、電解槽等
2. 含電動機電路的功率計算
（1）電動機模型：如圖所示，電動機由線圈電阻和其他元件組成.電動機正常工作 時，部分電壓加在線圈電阻上，大部分電壓加在其他元件上用來將電能轉化為機械 能，此時電路為非純電阻電路；電動機通電但不工作時，電壓全部加在線圈電阻上， 此時電路為純電阻電路.
（2）電動機的特性：電動機是一種非純電阻用電器，它把電能轉化為機械能和內能. 在電路計算中，歐姆定律不再適用.
（3）輸入功率：電動機消耗的功率即總功率P總＝UI.
（4）輸出功率：電動機做有用功的功率.如圖所示，P出＝mgv（設重物勻速上升）.
（5）熱功率：電動機線圈上有電阻，電流通過線圈時要發熱，熱功率P熱＝I2R.
（6）功率關系：P總＝P出＋P熱.
BC
A. 電動機的熱功率為5 W
B. 電動機的輸出功率為4 W
C. 10 s內，可以把重20 N貨物A勻速提升的高度為2 m
D. 這臺電動機的機械效率為100％
C
容量：1.5 L
額定電壓：220 V
額定頻率：50 Hz
額定功率：1 800 W
A. 這種電熱水壺工作時加熱部分的電阻約為4 Ω
B. 水泵正常工作時消耗的熱功率為16 W
C. 水泵正常工作時，其輸出的機械功率為28 W
D. 使用一天該電熱水壺消耗的電能為43.2 kW·h
容量：1.5 L
額定電壓：220 V
額定頻率：50 Hz
額定功率：1 800 W
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研習任務三　身邊的電熱
電流的熱
效應　
電流過大　
C
A. 其中R2是供加熱用的電阻絲
B. 當開關K接通時電飯鍋為加熱狀態，K斷開時為保溫狀態
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課后提素養
×
√
√
×
A. 2∶1 B. 4∶1
C. 1∶2 D. 1∶4
A
中檔　題組
額定電壓 220 V
額定功率 熱風時：990 W
冷風時：110 W
A. 開關S1、S2都閉合時電吹風吹冷風
B. 吹熱風時通過電熱絲的電流為4 A
C. 吹熱風時電熱絲的功率為990 W
D. 該電吹風中電動機的內電阻為440 Ω
B
A. 3 V　1.8 J B. 3 V　3.6 J
C. 6 V　1.8 J D. 6 V　3.6 J
D
B. 充電寶輸出的電功率為UI＋I2r
D. 手機電池儲存的化學能為UIt－I2rt
D
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課時作業
[基礎訓練]
A. 電流做功越快，電功率越大，電路中產生的焦耳熱一定越多
B. 在非純電阻電路中，UI＞I2R
C. 電功W＝UIt只在純電阻電路中適用
D. 電熱Q＝I2Rt只在純電阻電路中適用
解析：電流做功越快，電功率越大；但是電路中產生的焦耳熱不一定多，一個是沒有 說明時間，另一個沒有說明電路是不是純電阻電路，故A錯誤；在非純電阻電路中消 耗的電能一方面轉化為內能，一方面轉化為其他形式的能，即有W電＝W其他＋Q，其 中W電＝UIt，Q＝I2Rt，所以有W電＞Q，即有UIt＞I2Rt，所以UI＞I2R，故B正確；電 功公式W＝UIt是對一切電路都適用，故C錯誤；電熱公式Q＝I2Rt適用于一切電路，故 D錯誤.
B
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A. 電動機消耗的電能為I2Rt
B. 電動機線圈產生的熱量為I2Rt
C. 電動機線圈的發熱功率為UI
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A. 等于36 W
B. 小于36 W，大于9 W
C. 等于9 W
D. 小于9 W
B
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B. 經過時間t，電動機消耗的電能W＝I2rt
C. 經過時間t，電動機產生的熱量Q＝UIt
D. 經過時間t，電動機輸出的機械功W出＝UIt
A
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A. 在相同的時間內它們發出的熱量相同
B. 在相同的時間內它們消耗的電能相同
C. 對它們來說，IU＝I2R都是成立的
B
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A. 電路消耗的總功率為20 W
B. 電解槽消耗的電功率為20 W
C. 電解槽的發熱功率為20 W
D. 電解槽的輸出電功率為20 W
B
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A. 通過電風扇電動機的電流為11 A
B. 通過電風扇電動機的電流為0.3 A
C. 電風扇輸出的機械功率為60 W
D. 電風扇輸出的機械功率為66 W
B
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型號 SHZ2010－624
熱風溫度 50～75 ℃
額定功率 熱風時：1 000 W
冷風時：120 W
額定電壓 220 V
質量 0.5 kg
甲
C
乙
A. 電動機的內電阻約為403 Ω
B. 旋轉選擇開關至觸點BC時，電吹風吹熱風
C. 吹熱風時通過電熱絲的電流為4 A
D. 吹熱風時電熱絲的功率為1 000 W
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甲
乙
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[能力提升]
A. 電磁爐和洗衣機
B. 電水壺和空調器
C. 電磁爐和空調器
D. 洗衣機、電視機和空調器
解析：電路中允許的最大功率為Pm＝UI＝2 860 W. 用電器的功率之和大于Pm時，用 電器就不可能同時使用，故選項B、C正確.
BC
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10. 如圖甲所示為“風光互補路燈”的外形圖，圖乙所示是該路燈系統的簡化電路原 理圖，光控開關S白天與觸點a接觸，太陽能電池板為蓄電池充電，晚上與觸點b接 觸，給路燈供電.太陽能電池板在晴天時每天可接收太陽能6 kW·h，能使“24 V，15 W”的路燈正常工作6天（路燈平均每天工作8 h）.則：
（1）該路燈正常工作時的電流是多少？
0.625 A　
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（2）該路燈正常工作一天消耗的電能是多少千瓦時？
0.12 kW·h
解析：（2）路燈正常工作時的功率P＝15 W＝ 0.015 kW
該路燈正常工作一天消耗的電能
W＝Pt＝0.015 kW×8 h＝0.12 kW·h.
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（3）太陽能電池板把光能轉化為電能的轉化效率？
12％
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11. 如圖所示為機器人給數十家醫院提供了無接觸配送服務，該機器人正常工作時電 源輸出電壓為28 V，輸出電流為4 A，整機質量為30 kg.在某次無接觸配送服務時承載 藥品質量為20 kg，勻速行駛速度為1.2 m/s，在行駛過程中受到的阻力大小為總重力 的0.15倍，重力加速度g取10 m/s2.不計其他能量損耗，則：
（1）該機器人正常工作時電源的輸出功率是多大？
112 W
解析：（1）電源的輸出功率P＝UI＝28×4 W＝112 W.
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（2）該機器人勻速運行時的機械功率是多大？
90 W
解析：（2）機器人勻速運行時的功率P1＝Fv
F＝0.15（G1＋G2）
代入數據得P1＝90 W.
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解析：（3）熱功率P2＝P－P1
又有P2＝I2R
解得R＝1.375 Ω.
（3）該機器人內部電阻的阻值是多大？
1.375 Ω
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