【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第2章5　焦耳定律含解析

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5　焦耳定律
[学习目标]　1.[物理观念]理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。
(重点)2.[科学思维]理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路。
(难点)3.[科学思维]理解电功率和热功率。(重点)4.[物理观念]会从能量守恒角度理
解焦耳定律。(难点)
一、电功和电功率
1．电功
(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路 两端的电压、电路中的电
流、通电时间三者的乘积。
(2)公式：W＝IUt。
(3)单位：国际单位是焦耳，符号是 J。
(4)意义：描述电能转化为其他形式能的多少。
2．电功率
(1)定义：单位时间内电流所做的功。
(2)公式：P＝IU。
(3)单位：瓦特，符号是 W。
(4)意义：描述电能转化为其他能的快慢或者是电流做功的快慢。
二、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＝I 2
Rt 。
3．热功率
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)电功与电能的单位相同，电功就是电能。 (×)
(2)电功率越大，电功越大。 (×)
(3)根据 I＝可导出 P＝，该公式用于任何用电器。 (×)
(4)电流通过电解槽时，电功大于电热。 (√)
2．(多选)关于电功和焦耳热，下列说法正确的是(　　)
A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式 W＝I2Rt
B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式 W＝I2Rt
C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用 Q＝I2Rt
D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用 Q＝UIt
ACD　[电功的计算式 W＝UIt 适用于任何形式的电路，焦耳热计算式 Q＝
I2Rt 也 是 普 遍 适 用 的 ，但 是 只 有 在 纯 电 阻 电 路 中 ，电 功 W才 等 于 焦 耳 热
Q，A、C、D正确，B错误。]
3．把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、乙两电路所消耗的总功率分别用 P甲和P乙表示，则下列结论中正确
的是(　　)
甲　　　 　　乙
A．P甲＝P乙　　 B．P甲＝3P乙
C．P乙＝3P甲 D．P乙>3P甲
B　[设每个灯泡正常工作时的电流为 I，则甲图中电路的总电流为 3I，P甲＝
12 V×3I，乙图中电路的总电流为 I，P乙＝12 V×I，故有 P甲＝3P乙，B正确。]
串、并联电路中电功率的计算
1.串、并联电路的功率分配关系
(1)串联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成正比，即
＝＝…＝＝I2。
(2)并联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成反比，即
P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2。
(3)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消
耗的功率之和。
2．额定功率和实际功率
(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫作额定功率，当用电器两端电压达到额
定电压 U额时，电流达到额定电流 I额，电功率也达到额定功率 P额，且 P额＝U额I
额。
(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不
被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。
3．在纯电阻电路中，P＝UI＝＝I2R，此类题目主要考查串、并联电路的特
点以及公式 P＝UI、P＝和 P＝I2R的灵活选择及应用。
【例 1】　有额定电压都是 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，那么电路中消耗
功率最小的电路是(　　)
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
思路点拨：(1)电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和。
(2)串联电路中，功率与电阻成正比；并联电路中，功率与电阻成反比。
C　[若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为 110 V，对A电路，因为 RA
＜RB，所以 UA＜UB，即UB＞110 V，B灯将被烧坏；对 B电路，UB＞U并，B灯
将被烧坏；对 C电路，RA可能等于 B灯与变阻器并联后的电阻，所以 UA可能等
于UB，等于 110 V，两灯可能正常发光，且电路消耗总功率为 200 W；对 D电路，
变阻器电阻可能等于两灯并联后总电阻，可能有 UA＝UB＝U并＝110 V，两灯可能
正常发光，且电路中消耗总功率为 280 W。综上可知，C正确。]
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