高中物理第二章恒定电流2-5焦耳定律基础达标新人教版选修3_1

不应该以教师的分析来代替学生的阅读实践，应让学生在主动积极的思维和情感活动中，加深理解和体验，有所感悟和思考，受到情感的熏陶，获得思维启迪，享受审美乐趣。因此，把自主权交给学生，引导学生说发现，说理解，说体验，在学生之间的互动互补中，感悟诗句，走进诗人的情感世界，读书的过程变成了学生自主发现和探索的有趣经历。）

2.5 焦耳定律

基础达标

1.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=I 2Rt

B.在非纯电阻电路中,计算电功可用公式W=I 2Rt

C.在非纯电阻电路中,计算焦耳热用Q=I 2Rt

D.在纯电阻电路中,计算焦耳热可以用Q=UIt

答案：ACD

2.一台直流电动机的电枢线圈的电阻是R,其额定电压是U,额定功率是P,那么它正常工作时

的电流( )

A.等于

U P ,且大于R U B.等于U P ,且小于R

U C.等于R P ,也等于R U D.不等于U P ,但等于R U 答案：B

3.关于电功和电热,下面的说法中正确的是( )

A.任何电路中的电功W=UIt,电热Q=I 2Rt,且W=Q

B.任何电路中的电功W=UIt,电热Q=I 2Rt,但W 有时不等于Q

C.电功W=UIt 在任何电路中都适用,Q=I 2Rt 只在纯电阻电路中适用

D.电功W=UIt 、电热Q=I 2Rt 只适用于纯电阻电路

答案：B

4.不考虑温度对电阻的影响,一个标有“220 V 40 W ”的灯泡,下列说法正确的是( )

A.接在110 V 的线路上功率为20 W

B.接在110 V 的线路上功率为10 W

C.接在440 V 的线路上功率为160 W

D.接在550 V 的线路上功率为5 W

答案：B

5.有一只电风扇,标有“220 V 50 W ”,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,正确的是( )

A.Q=U 2·t/R

B.Q=Pt

C.Q=(P/U) 2·Rt

D.以上三种方法均正确

答案：C

能力提高

6.电动机的输入功率为5.5 kW,输入电流为50 A,电枢的电阻为0.40 Ω,通电1 s.(1)电流

做的功为__________;(2)产生的热量为__________;(3)产生的机械能为__________;(4)电

动机的效率为__________；(5)输入电压为__________；(6)电枢电阻上的电压为__________.

答案：(1)5.5×103 J

(2)1×103 J

(3)4.5×103 J

(4)82%

(5)1.1×102 V

(6)20 V

7.微型吸尘器的直流电动机内阻一定,当加上0.3 V 的电压时,通过的电流为0.3 A,此时电

动机不转,当加在电动机两端的电压为2.0 V 时,电流为0.8 A,这时电动机正常工作.则吸尘

器的效率为多少?

不应该以教师的分析来代替学生的阅读实践，应让学生在主动积极的思维和情感活动中，加深理解和体验，有所感悟和思考，受到情感的熏陶，获得思维启迪，享受审美乐趣。因此，把自主权交给学生，引导学生说发现，说理解，说体验，在学生之间的互动互补中，感悟诗句，走进诗人的情感世界，读书的过程变成了学生自主发现和探索的有趣经历。）

解析：当加0.3 V 电压、电流为0.3 A 时,电动机不转,说明电动机无机械能输出,它消耗的

电能全部转化为热能,此时电动机也可视为纯电阻,则r=11I U =3

.03.0Ω=1 Ω.当加电压为2.0 V 、电流为0.8 A 时,电机正常运转,有机械能输出,此时的电动机为非纯电阻用电器,消耗的

电能等于转化的机械能和热能之和.转化的热功率为P=I 22r=0.82×1 W=0.64 W,总功率为

P 0=I 2U 2=0.8×2.0 W=1.6 W,所以电动机的效率为η=P P P 0-=6

.164.06.1-=60%. 注:解决非纯电阻电路的问题,关键是分析清楚多种情况下电能分别转化为什么形式的能,然

后再确定选什么公式计算电功或电功率,切不可在没分析清楚的情况下生搬硬套.

答案:60%

8.某同学在家中测算电冰箱的月耗电,他将家中其他用电器断开,只使用电冰箱,观察电度表

转盘的转动情况,测得冰箱制冷时,转盘每12 s 转动一圈;保温时,每120 s 转动一圈.电度表

上标明“每千瓦时转2 000圈”.该同学还测得冰箱每小时制冷10 min,保温50 min.若按每

月30天计,则该冰箱月耗电为__________度.

答案：27

图2-5-2

9.在长时间使用电烙铁的过程中,当暂时不使用时,如果断开电源,电烙铁将会很快变凉,再

次使用时温度不能及时达到要求,如果不断开电源,烙铁头容易“烧死”且浪费电能.因此,

实验室内常用的电路如图2-5-2所示,其中R L 为白炽灯泡,R 为电烙铁.暂时不用电烙铁时,

断开开关S,再次使用时闭合开关S.这样既能起到预热作用,又能保护电烙铁及节省电能.试

用你学过的电学知识说明其道理.

答案：暂时不用烙铁时,断开S,R L 与R 串联后接在电路中,整个电路电阻较大,消耗的电功率

较小,同时又使R 保持预热状态;需用烙铁时,接通S,电烙铁在额定电压下工作,很快升温.

视野拓展

焦 耳

焦耳最初的研究方向是电磁机,他想将父亲酿酒厂中应用的蒸汽机替换成电磁机以提高

工作效率.1837年,焦耳组装了用电池驱动的电磁机,但由于支持电磁机工作的电流来自锌

电池,而锌的价格昂贵,用电磁机反而不如用蒸汽机合算.焦耳的最初目的虽然没有达到,但

他从实验中发现电流可以做功,这激发了他进行深入研究的兴趣.

1840年,焦耳把环形线圈放入装水的试管内,测量不同电流和电阻时的水温.通过这一

实验,他发现:导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流的平方之积成正比.4年之

后,俄国物理学家楞次公布了他的大量实验结果,从而进一步验证了焦耳关于电流热效应之

结论的正确性.因此,该定律称为焦耳—楞次定律.

焦耳总结出焦耳—楞次定律以后,进一步设想电池电流产生的热与电磁机的感应电流产

生的热在本质上应该是一致的.1843年,焦耳设计了一个新实验:将一个小线圈绕在铁芯上,

用电流计测量感应电流,把线圈放在装水的容器中,测量水温以计算热量.这个电路是完全封

闭的,没有外界电源供电,水温的升高只是机械能转化为电能、电能又转化为热的结果,整个

过程不存在热质的转移.这一实验结果完全否定了热质说.

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