高二物理焦耳定律

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学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）实例探究
☆求两点间的电势差
【例1】不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V，40W”的灯泡，下列说法正确的是
A.接在110 V的电路上时的功率为20 W
B.接在110 V的电路上时的功率为10 W
C.接在440 V的电路上时的功率为160W
D.接在220 V的电路上时的功率为40 W
解析：正确选项为BD。
（法一）由 得灯泡的电阻 Ω＝1210Ω
∴电压为110V时，  W=10 W
电压为440V时，超过灯炮的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P=0.
（法二）由 。可知R一定时，P∝U2，
∴当U=110V= ，P=P额/4=10 W
说明：灯泡是我们常用的用电器，解题时一般不考虑温度对其电阻的影响。用电器的标称值，指其额定值，即用电器在正常工作时的电压、功率以及电流值，由P额=U额•I额可知，P、U、I有同时达到、同时超过、同时不满足的特点。
【例2】一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A。松开转轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作。求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?
解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：
电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为
P入=I1U1＝0.8×2W＝1.6 W
电动机的机械功率
P机=P入-I12r=1.6-0.82×1 W=0.96W
说明：在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律。①电热Q=I2Rt。②电动机消耗的电能也就是电流的功W=Iut。③由能量守恒得W=Q+E，E为其他形式的能，这里是机械能；④对电动机来说，输入的功率P入=IU；发热的功率P热=I2R；输出的功率，即机械功率P机=P入-P热=UI-I2R。
【例3】潮汐发电是利用涨落潮的水位差来工作的，潮差越大，海水流量越大，发电功率也越大。我国潮汐能的可供开发的总装机量为3.6×１０7 kW。1980年8月，在浙江江厦建成第一座潮汐电站，装机量为3×103 kW，平均年发电量为1.7×107 kW•h，其规模居世界第二位。
（1）试根据上文中给出的数据，计算我国建造的江厦潮汐电站平均每天满负荷工作几小时?
（2）设江厦潮汐电站涨潮和落潮时的平均潮差为6 m，计算每次涨潮时流量是多大?（设潮汐电站的总能量转换效率为50%）
解析：（1）江厦潮汐电站功率为3×103 kW，年发电量为1.07×１０7 kW•h，由公式W=Pt可算出每天满负荷工作的时间为
  s=9.8 h
（2）由文中给出数据及每天涨、落潮的次数可知，平均每次的发电量为
 J
因为
所以每次涨潮的平均流量为
 m3/次
说明：本题涉及到潮汐这种自然现象，涨潮和落潮时均有水流的机械能转化为电能。
【例4】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160 V，电压表的读数为110 V，求
（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）在电动机中发热的功率是多少？
（4）电动机工作1 h所产生的热量是多少？
解析：
（1）设电动机两端的电压为U1，电阻R两端的电压为U2，则
U1=110 V，U2=U-U1=（160-110）V=50 V
通过电动机的电流为I，则I= =  A=5 A
（2）输入到电功机的电功率P电，P电=U1I=110×5 W=550 W
（3）在电动机中发热的功率P热，P热=I2r=52×0.6 W=15 W
（4）电动机工作1 h所产生的热量Q，Q=I2rt=52×0.6×3600 J=54000 J
说明：电动机是非线性元件，欧姆定律对电动机不适用了，所以计算通过电动机的电流时，不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻。
通过计算发现，电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率。

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