人教版高中物理选修1第5节x

高中物理学习材料 （鼎尚**整理制作） 第第 5 5 节节焦耳定律焦耳定律 1．电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功，电流做功的多少 等于电能转化为其他形式能的数量． 2．电流做功的公式为 W＝UIt，适用于任何电路． 电功率的公式为 P＝UI，适用于任何电路． 3．电流通过导体时产生的热量(内能)跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟 通电时间成正比，这一规律叫焦耳定律，表达式为Q＝I2Rt，适用于任何电路．焦耳定律是 电流热效应的实验定律，凡计算电热都要用该规律． 电热功率是描述电流做功产生电热的快慢程度的物理量，公式为 P＝I2R，适用于任何 电路． 4．只含有电阻的电路称为纯电阻电路，当有电流通过时，电能全部转化为内能，即电 功等于电热， 用公式表示为 W＝Q＝I2Rt＝UIt.含有电动机等非纯电阻元件的电路称为非纯电 阻电路，电路中的电能除一部分转化为内能外，其他部分转化为机械能、化学能等，此时电 功大于电热，电功表达式W＝UIt，电热表达式为 Q＝I2Rt. 5．两个绕线电阻分别标有“100 Ω10 W”和“20 Ω40 W”则它们允许通过的额定 电流之比是() A. 5/5B. 10/20 C. 5/10D．1/ 2 000 答案答案C 6．两个电阻分别标有“1 A4 W”和“2 A1 W”，则它们的电阻之比为() A．2∶1B．16∶1C．4∶1D．1∶16 答案答案B 7．关于电功，下列说法中正确的有() A．电功的实质是电场力所做的功 B．电功是电能转化为其他形式能量的量度 C．电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大 D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等 答案答案AB U2W 1．关于四个公式①P＝UI；②P＝I R；③P＝；④P＝，下列叙述正确的是() Rt A．公式①④适用于任何电路的电功率的计算 B．公式②适用于任何电路的电热功率的计算 2 鼎尚 【概念规律练】【概念规律练】 知识点一知识点一电功、电功率的计算电功、电功率的计算 C．公式①②③适用于任何电路电功率的计算 D．以上均不正确 答案答案AB WU2 2 解析解析P＝UI、P＝适用于任何电路的电功率的计算， 而 P＝I R、P＝只适用于纯电 tR 2 阻电路的电功率的计算，故 A 正确，C 错误．P＝I R 适用于任何电路的热功率的计算，P U2 ＝UI、P＝只适用于纯电阻电路的热功率的计算，故B 正确． R 2．一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流 I 随它两端的电压 U 变化的关系图象如 图 1(a)所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U 的电源上，如图(b)所示， 三个用电器消耗的电功率均为 P.现将它们连接成如图(c)所示的电路，仍然接在该电源的两 端， 设电阻器 D 和电阻 R1、 R2消耗的电功率分别为PD、 P1、 P2， 它们之间的大小关系为() 图 1 A．P1＝4P2B．PD＝P/9 C．P1P2 答案答案C 解析解析从电阻器 D 的 I—U 图线可以得出，电阻器的阻值随所加电压的增大而减小， 在 U2U2U2 题图(b)中，三个电阻消耗的功率相等，都为 P＝＝＝，说明三个电阻的阻值相等， R1R2RD 即 R1＝R2＝RD.连接成图(c)所示的电路时，电阻器 D 两端的电压小于 U，电阻器 D 的阻值 U2U RD′RD，这时电阻器RD两端的电压 UD ，电阻R1两端的电压 U1 ，由电功率计算式综合比较得出，A、B、D 错误，C 正确． 3 知识点二知识点二焦耳定律焦耳定律 3．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 U2 2 B．W＝UIt 适用于任何电路，而 W＝I Rt＝t 只适用于纯电阻电路 R 2 C．在非纯电阻电路中，UII R D．焦耳热 Q＝I2Rt 适用于任何电路 答案答案BCD W 解析解析电功率公式 P＝，表示功率越大，电流做功越快．对于一段电路，有P＝IU， t PP I＝ ，焦耳热Q＝( )2Rt，可见 Q 与 P、U、t 都有关．所以，P 越大，Q 不一定越大，A 不 UU 对． U 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 对． R 在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以 WQ，即 UII2R，C 对． Q＝I2Rt 是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D 正确． 4. 如图 2 所示，有一提升重物用的直流电动机， 内阻 RM＝0.6 Ω，R＝10 Ω，U＝160 V， 电压表的读数为 110 V．则： 鼎尚 图 2 (1)通过电动机的电流是多少？ (2)输入到电动机的电功率是多少？ (3)电动机工作 1 h 所产生的热量是多少？ 答案答案(1)5 A(2)550 W(3)5.4×104 J UM 解析解析(1)电动机是非纯电阻，不能用公式来求电路中的电流．R 两端的电压为 UR＝ RM UR50 U－UM＝160 V－110 V＝50 V，I＝＝A＝5 A. R10 (2)P 入＝UMI＝110×5 W＝550 W. (3)Q＝I2RMt＝5.4×104 J 【方法技巧练】【方法技巧练】 一、纯电阻电路中电功和电功率的计算方法一、纯电阻电路中电功和电功率的计算方法 5. 有四盏灯，接入如图 3 所示的电路中，L1和 L2都标有“200 V100 W”字样，L3 和 L4都标有“220 V40 W”字样，把电路接通后，最暗的灯是哪一盏？最亮的灯是哪一 盏？ 图 3 答案答案L3最喑，L4最亮 解析解析由它们的额定电压、额定功率判断出R1＝R2R1R23 并，由串联电 路的功率分配可得 P4P1(P2＋P3)，由并联电路的功率分配可得 P2P3，所以 L3最暗，L4 最亮． 方法总结方法总结在比较两个灯泡的功率大小时，可先比较有相同量的两个灯泡，L1与 L4电 U2 2 流相同，利用 P＝I R 比较功率大小；L2与 L4电压相同，利用 P＝比较功率大小；L1与 R 2 L2电阻相同，利用 P＝I R 比较功率大小． 6．额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W 的电灯两盏，若接在电压是 220 V 的电路上，两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是下图中的哪一个 () 答案答案C 解析解析判断灯泡能否正常发光， 就要判断电压是否是额定电压， 或电流是否是额定电流． 2 U 由 P＝和已知条件可知 RARA，A 灯又并联变阻器，并联电阻更小于 RB，所以 UBU 并，A 灯若正常发光，则 B 灯烧毁． 对于 C 电路，B 灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能 UA＝UB＝110 V，两灯可 以正常发光． 对于 D 电路，若变阻器的有效电阻等于A、B 的并联电阻，则UA＝UB＝110 V，两灯可 以正常发光． 比较 C、D 两个电路，由于 C 电路中变阻器功率为(IA－IB)×110，而D 电路中变阻器功 率为(IA＋IB)×110，所以 C 电路消耗电功率最小． 方法总结方法总结解此类问题的思路分两步：①先分清哪个电路的A、B