高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第3节 电功与电热优秀导学案

§3.3电功和电热  预习案

【学习目标】

1、理解用电器的作用是把电能转化为其他形式的能，会计算电流所做的功与电功率

2、知道焦耳定律，会根据焦耳定律计算用电器产生的电热

3、知道纯电阻电路与非纯电阻电路的差别，会结合实际问题区分电功和电热

【自主学习】

（一）电功和电功率

1、电流做功的过程是      转化为        的过程，即电功是     转化为           的量度；

2、电功常用的单位还有千瓦时（kW﹒h），也称为     ，1 kW﹒h=              J；

3、用电器的额定功率和实际功率：①额定功率：用电器     工作时消耗的功率，也就是用电器加上额定电压（或通以额定电流）时消耗的额功率；②实际功率：用电器在     工作时消耗的功率。

3、W= qU=UIt是      的普适式，P= UI是       的普适式，适用于        电路。

（二）焦耳定律

1、电流的热效应：电流在通过导体时，导体要发热，   能转化为    能。这就是电流的热效应

2、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的        成正比，跟导体的电阻成         ，跟通电时间成            。

3、表达式：电热Q=         。注意：焦耳定律是电流热效应的实验定律，凡是计算电热，都应选用焦耳定律。适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。

4、热功率（P）：定义：                    称为热功率。表达式：P =           。

5、电功和电热的区别和联系

（1）电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端

       和通过的       的乘积。

热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的      和        的乘积

（2）在纯电阻电路中：电流通过用电器以     为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。这时电能全部转化为     ，电功     电热，即W=UIt=I2Rt=        同理P=UI=I2R=       

（3）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的       为目的，发热不是目的，而是难以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.  这时电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为        的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为      ，Q=I2R t（内阻生热）. 这里W =UIt不再等于Q=I2Rt，应该是

W =E其他＋Q.

（4）电功和电热是两个不同的物理量，只有在         中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I 2R t=；在非纯电阻电路中，电功      电热，W    Q，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用（纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件；非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路）．

【预习检测】

1、下列公式中在任何电路中都成立的是：（  ）

A． W=UIt　B．Q=I2Rt　C．W=I2Rt　　　　D．Q=UIt　

2、 某段电路中，其两端电压为U，通过电路电流为I，通电时间为t，关于电功和电热说法错误的是（     ）

A．在任何电路中，电功UIt等于电热I2Rt

B．在任何电路中，电功等于UIt，电热等于I2Rt

C．在纯电阻电路中，电功大于电热

D．电流通过电动机时，电动机工作的电功等于电热

3、电阻R的电流强度为I时，在时间t内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流强度为I/2，则在时间t内产生的热量为（       ）

A．4Q          B．2Q       C．Q/2       D． Q/4

4、有一只电风扇，标有“220 V　50 W”字样，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中，正确的是(　　)

A．Q＝U2·t/R　　　 B．Q＝Pt

C．Q＝(P/U)2·Rt D．以上三种方法均正确

5、如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V，60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则(　　)

A．电解槽消耗的电功率为120 W

B．电解槽的发热功率为60 W

C．电解槽消耗的电功率为60 W

D．电路消耗的总功率为120 W

§3.3 电功和电热  课堂案

【典型例题】

例1、对电功和电功率的理解

下列关于电功的说法中正确的是（       ）

A．  导体内电场力对自由电荷所做的功叫做电功

B．  电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程

C．  电流做功所消耗的能量由电源提供

D．  电功就是电能

变式1、不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V 2A”的灯泡。

（1）其额定电压、额定功率是多少？正常发光时的电阻多大？

（2）当接在110V的电压下时，其实际功率为多少？

例2、电功和电热的区别与联系

关于电功和电热的计算，下列说法正确的是（ ）
A．如果是纯电阻电路，电功可用公式W=UIt计算，也可用公式W=I2Rt计算
B．如果是纯电阻电路，电热可用公式W=I2Rt计算，但不能用公式W=UIt计算
C．如果不是纯电阻电路，电功只能用公式W=I2Rt计算
D．如果不是纯电阻电路，电热可用公式W=I2Rt计算，也可用公式W=UIt计算

变式2、电阻R和电动机M相串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2；经过时间t，电流通过电阻R做功W1,产生的电热为Q1；电流通过电动机M做功W2，产生的电热为Q2，则有(      )

A.U1<U2,Q1=Q2              B.W1=W2,Q1=Q2

C.W1<W2,Q1<Q2             D.W1<W2,Q1=Q2

例3、电动机问题的处理

如图所示，电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r=1 Ω，电动机两端电压为5 V，电路中的电流为1 A，物体A重20 N，不计摩擦力.求：

(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少?

(2)电动机输入功率和输出功率各是多少?

(3)10 s内，可以把重物A匀速提升多高?

(4)这台电动机的机械效率是多少?

变式3、一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，此时在线圈两端加电压为0.3V，测得电流为0.3A.松开转轴，在线圈两端加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作.则该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？

【巩固训练】

1、关于公式： P =IU 、 P =I 2R 、 P =U 2/R ，下述正确的是： （     ）

A．公式①适用于任何电路的电功率               B．公式②适用于任何电路的电功率

C．公式①、②、③均适用于任何电路的电功率     D．以上说法均不正确

2、 六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是（　　）

A .P甲=P乙   

B. P甲=3P乙

C. P乙=3P甲    

D. P乙>3P甲

3、一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R，设通过它们的电流相同（电动机正常运转），则在相同的时间内：（   ）

A．电炉和电动机产生的电热相等

B．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率

C．电炉两端电压小于电动机两端电压

D．电炉和电动机两端电压相等

4、如图4，为用直流电源给蓄电池充电的电路。若蓄电池的内阻为r，电流表和电压表的示数分别为I和U，则输入蓄电池的功率为      ，蓄电池的发热功率为      ，电能转化为化学能的功率为             。

5、一台国产全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表，试根据表中提供的数据计算：

(1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流是多大?

(2)如洗衣、脱水的累计时间为40 min，则洗衣机耗电多少?

参考答案

预习检测

1. AB
2. AD
3. C
4. C
5. CD

例1ABC 

变式1 （1） 220V  440W   110Ω （2） 110W

例2A

变式2AD

例3 （1）1W （2）5W  4W  (3)2m  (4)80%

变式3.  1.6W  0.96W

巩固：

1A

2B

3ABC

4.  UI  I2r   UI-I2r

5.(1)1.64A   (2) 0.24KW•h