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8　焦耳定律　电路中的能量转化
9　家庭电路
1～8题每题4分，共32分
考点一　电功和电热的理解
1．(多选)(2023·成都市金牛区协同外语学校高二期中)关于公式①P＝UI；②P＝I2R；③P＝；下列叙述正确的是(　　)
A．公式①适用于任何电路求电功率，公式①②适用于任何电路求热功率
B．在纯电阻电路中，①②③公式都适用于求电功率，也适用于求热功率
C．公式②在纯电阻电路中和非纯电阻电路中均可求电路的热功率
D．只要是求电路的热功率，公式②③均可以用
2.如图所示，一幢居民楼里住着生活需求各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电风扇等。停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是(　　)
A．P＝I2R B．P＝
C．P＝IU D．P＝I2R＋
考点二　纯电阻电路的分析与计算
3．(2024·巴中市高二期末)如图所示，a、b两只灯泡额定功率分别为100 W、50 W，额定电压均为110 V，R为一定值电阻。将下列连接方式电路的c、d两端分别加上220 V的电压时，两灯泡都可能正常发光的是(　　)
4.(2023·绵阳市江油中学高二月考)有四盏如图所示的电灯连接在电路中，L1和L2都标有“200 V,60 W”字样，L3和L4都标有“220 V,25 W”字样，把电路接通后，四个灯都能发光，最暗的是(　　)
A．L3 B．L2 C．L1 D．L4
考点三　非纯电阻电路的分析与计算
5．(2023·汕头市聿怀中学高二期末)用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图所示，在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内(　　)
A．充电宝输出的电功率为UI＋I2r
B．充电宝的热功率为I2r
C．手机电池产生的焦耳热为t
D．手机电池储存的化学能为UIt－I2rt
6.(2023·榆树市第一中学期中)在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V　6 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.5 Ω。若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是(　　)
A．电动机的输入电压是8 V
B．流过电动机的电流是10 A
C．电动机的效率是80%
D．整个电路消耗的电功率是10 W
考点四　安全用电
7．关于家庭电路，下列说法正确的是(　　)
A．家庭电路采用的是电压为220 V的交流电
B．洗衣机、电冰箱等家用电器都使用三孔插座，是为了节约用电
C．在家庭电路中，已有两盏灯正常发光，若再打开电视，则电路中的总电流变小
D．可以用铜丝代替保险丝，这样可以防止断电
8．(多选)小红家的限电器允许通过的最大电流是10 A，她家有2个标有“220 V,40 W”的日光灯，4只标有“220 V,15 W”的灯泡，1个标有“220 V,1 000 W”的热水器，1台合计起来有160 W的电脑，1台制冷时耗电为140 W的电冰箱，1台耗电为80 W的电视机，1台标有“220 V,1 200 W”的空调。请你通过计算判断：小红家的这些用电器可以同时使用吗？哪些电器可以同时使用(　　)
A．不能同时使用，灯泡、电视、空调、电脑、冰箱可以同时使用
B．不能同时使用，灯泡、日光灯、电视、冰箱、空调、电脑可以同时使用
C．不能同时使用，灯泡、热水器、空调可以同时使用
D．都能同时使用
9～11题每题5分，12题13分，共28分
9．(2023·北京市海淀区联考)一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流为5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法正确的是(　　)
A．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω
B．电饭煲的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W
C．1 min内，电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机消耗的电能为6.6×103 J
D．电饭煲发热功率是洗衣机发热功率的10倍
10.(2023·重庆市高二期末)如图所示的电路中，R1＝R2＝R3＝R0，电源内阻r＝。当开关S与1接通时，R2电功率为P2，当开关S与2接通时，R2电功率为P2′。则P2′与P2的比值为(　　)
A. B.
C. D.
11．(多选)小明去逛超市买了一个电吹风，电吹风的使用说明书上给出了如表所示的参数及如图所示电路图。下列说法正确的是(　　)
电吹风铭牌参数
额定电压 220 V　50 Hz
额定功率 热风 1 000 W
冷风 250 W
A.该电吹风发热电阻R的阻值约为64.5 Ω
B．该电吹风电动机M的内阻为193.6 Ω
C．当开关S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风
D．当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒消耗的电能为1 000 J
12．(13分)有一个用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m＝50 kg，电路电压为120 V，当电动机以v＝0.9 m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A。(取g＝10 m/s2)
(1)(4分)电动机线圈的电阻R等于多少？
(2)(4分)若因故障电动机不能转动，这时通过电动机的电流是多大？电动机消耗的电功率又为多大？
(3)(5分)电动机对该重物的最大提升速度是多少？
1．BC　[由于U＝IR只适合纯电阻电路，在纯电阻电路中三者没有区别，在非纯电阻电路中三者各不相同，故A错误，B正确；由上述分析可知，公式②在纯电阻电路中可求电路的热功率，在非纯电阻电路中，公式②亦可求电路的热功率，故C正确；对于非纯电阻电路，公式③不适用于求热功率，故D错误。]
2．C　[家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用P＝UI来计算，C正确。]
3．C　[A、B图中一灯泡与电阻串联后再与另一灯泡并联，a、b两灯泡两端的电压不相等，不可能都正常发光，故A、B不符合题意；C、D图中a、b两只灯泡额定功率分别为100 W、50 W，额定电压均为110 V，由R＝，可知b灯泡电阻较大，应与电阻R并联后，再与a灯泡串联，当并联总电阻与a灯泡电阻相同时，此时两灯泡两端电压都是110 V，两灯泡都正常发光，故C符合题意，D不符合题意。]
4．A　[根据公式P＝，可得L1和L2的电阻小于L3和L4的电阻，因为通过L2和L3的电流之和等于L1的电流，也等于L4的电流，所以通过L1的电流大于L2的电流，通过L3的电流小于L4的电流，根据公式P＝I2R可得P4>P3，P1>P2，因为L2和L3并联，所以电压相等，根据公式P＝可得P2>P3，因此P1>P2>P3，P4>P3。所以L3最暗，故选A。]
5．D　[充电宝输出的电功率P1＝UI，故A错误；手机电池的热功率为P2＝I2r，充电宝内阻未知，由题中条件无法求充电宝的热功率，故B错误；U是充电宝的输出电压，不是手机电池的内电压，所以不能用t计算手机电池产生的焦耳热，手机电池在t时间内产生的焦耳热应为Q＝I2rt，故C错误；充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故t时间内手机电池储存的化学能为：W＝UIt－I2rt，故D正确。]
6．C　[电动机的输入电压U1＝U－UL＝8 V－3 V＝5 V，故A错误；整个电路中的电流I＝＝＝2 A，所以电动机消耗的电功率P电＝U1I＝5×2 W＝10 W，电动机发热的功率P热＝I2RM＝4×0.5 W＝2 W，则电动机输出的功率P出＝P电－P热＝10 W－2 W＝8 W，η＝×100%＝×100%＝80%，故B错误，C正确；整个电路消耗的电功率P总＝UI＝8×2 W＝16 W，故D错误。]
7．A　[家用电路采用的是电压为220 V的交流电，故A正确；使用三孔插座，是为了将金属外壳的电荷引入大地，防止因漏电而发生触电事故，故B错误；在家庭电路中，并联的用电器越多，总电阻越小，家庭电路的电压不变，则电路中的总电流变大，故C错误；铜丝无法像保险丝一样在电路过载时及时熔断，故无法起到保护电路的作用，故D错误。]
8．AB　[小红家最大可用电功率为P＝UI＝220×10 W＝2 200 W，而所有的电器都打开时总耗电功率为2 720 W，所以不能同时使用。热水器和空调同时使用时的功率恰好等于限电功率，打开任意电器，只要不跟空调、热水器共同使用即可，故A、B正确。]
9．C　[电饭煲为纯电阻元件，电阻R＝＝44 Ω，电功率P＝UI＝1 100 W，每分钟消耗的电能E＝UIt＝6.6×104 J；洗衣机为非纯电阻元件，洗衣机电动机线圈电阻无法确定，故无法确定其发热功率，洗衣机电功率P′＝UI′＝110 W，每分钟消耗的电能E′＝UI′t＝6.6×103 J，故C正确，A、B、D错误。]
10．C　[当开关S与1接通时，P2＝()2R0＝·，当开关S与2接通时，P2′＝(·)2R0＝·，得P2′∶P2＝，故选C。]
11．AC　[由表格可知发热电阻的功率PR＝P－PM＝1 000 W－250 W＝750 W，所以该电吹风发热电阻R＝＝ Ω≈64.5 Ω，故A正确；电动机正常工作过程为非纯电阻用电器，高中阶段无法计算出电动机内阻，故B错误；由题图可知当开关S1断开、S2闭合时，发热电阻断路，电吹风吹冷风，故C正确；当开关S1、S2均闭合时，电吹风吹热风，电动机正常工作，功率仍然为250 W，故电动机每秒消耗的电能为W＝PMt＝250×1 J＝250 J，故D错误。]
12．(1)6 Ω　(2)20 A　2 400 W　(3)1.2 m/s
解析　(1)电动机提升重物时，根据能量守恒定律得P电＝P热＋P机，即UI＝I2R＋mgv，解得R＝6 Ω
(2)若因故障电动机不能转动，则由欧姆定律得通过电动机线圈的电流为I′＝＝ A＝20 A
电动机消耗的电功率为P电′＝I′2R＝2 400 W
(3)根据P电＝P热＋P机，得P机＝P电－P热＝UI″－I″2R＝－R(I″－)2＋
当I″＝时，P机有最大值，最大值为
即I″＝＝10 A时，P机max＝600 W
根据P机max＝mgvmax，得vmax＝1.2 m/s。8　焦耳定律　电路中的能量转化
9　家庭电路
[学习目标]　1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别和联系(重点)。
2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，并能进行有关计算(重难点)。3.理解电路中的能量转化关系(重难点)。4.了解安全用电和节约用电常识。
一、电功、电功率
现代生活中常见的用电器有电灯、电热水壶等。你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗？
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1．电功
(1)定义：电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的________与电路中的________、通电________三者的乘积。
(2)计算公式：W＝________＝________(适用于任何电路)
(3)单位：________，符号J。
(4)电流做功实质：①从能的角度看，______转化为________________________的过程就是电流做功的过程，电流做功的多少等于________转化为______________________的数量。②从力的角度看，电流做功实质是电场力对自由电荷做功。
2．电功率
(1)定义：电流________________与做这些功所用________的比。
(2)公式：P＝________＝________。
(3)单位：__________，符号________，1 W＝1 J/s。
(4)意义：表示电流做功的快慢。
(5)额定功率：额定功率是指用电器在额定电压下正常工作时所消耗的功率，此时流经用电器的电流就是它的额定电流。
(6)实际功率：用电器实际工作消耗的电功率，为了保证用电器不被损坏要求实际功率不能大于额定功率。
我们常说的月耗电量为100度，其中“度” 表示什么物理意义？100度是多少焦耳？
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(1)电功率越大，表示电流做功越多。(　　)
(2)由公式P＝可知，时间越短，功率越大。(　　)
例1　A、B两灯的额定电压都是110 V，A灯的额定功率PA＝100 W，B灯的额定功率PB＝40 W，若将两灯同时接入电压恒为220 V的电路上，且使两灯均能正常发光，同学们设计了如图所示的甲、乙两种电路，则甲、乙两电路消耗的电功率之比为(　　)
A．2∶7 B．2∶5 C．5∶7 D．3∶7
1．无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率都等于各电阻消耗的功率之和。
2．串、并联电路的功率分配：串联时电流相同，由P＝I2R可知，P与R成正比；并联时电压相同，由P＝可知，P与R成反比。
3．最大功率求法：先找出电路允许通过的最大电流或允许加的最大电压，然后利用P＝I2R或P＝求解。
二、焦耳定律、热功率
用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？
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1．焦耳定律
(1)内容：电流通过电阻产生的热量Q跟_____________________成正比，跟_____________及________________成正比。这个关系式最初是由________通过实验直接得到的，物理学中就把它叫作焦耳定律。
(2)表达式 Q＝________。
2．热功率
(1)定义：电流通过电阻所产生的热量Q与产生这些热量所用时间t的比，它在数值上等于________________内电流通过电阻所产生的热量。
(2)公式：P热＝＝I2R。
例2　两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B并联在电路中，A的长度为2L，直径为d；B的长度为L，直径为2d，那么通电后，A、B在相同的时间内产生的热量之比为(　　)
A．QA∶QB＝1∶8 B．QA∶QB＝8∶1
C．QA∶QB＝1∶2 D．QA∶QB＝4∶1
例3　(多选)(2024·巴中市高二期末)如图所示是电饭锅的电路原理图，R1是定值电阻，R2是加热用的电热丝。电饭锅工作时有两种状态，当自动开关S闭合时为锅的加热状态；当自动开关S断开时为保温状态。若要使R2在保温状态下的功率是加热状态的四分之一，不考虑电阻随温度的变化，则R2在保温状态下的电压U1与加热状态下的电压U2之比及R1、R2的电阻值之比，分别为(　　)
A．U1∶U2＝1∶1
B．U1∶U2＝1∶2
C．R1∶R2＝(－1)∶1
D．R1∶R2＝1∶1
三、电路中的能量转化
电熨斗工作时，将电能转化为什么能？电吹风工作时，将电能转化为什么能？
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1．纯电阻电路：P电＝P热
2．非纯电阻电路：P电＝P热＋P其他
3．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
比较项目 纯电阻电路 非纯电阻电路
元件特点 电路中只有电阻元件，如电阻、电炉丝、小灯泡 电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器，如电动机、电解槽
欧姆定律 适用，I＝ 不适用，I<
能量转化 电能全部转化为内能： W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t 电能转化为内能和其他形式的能： W＝UIt，Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他
功率特点 电功率等于热功率： P电＝P热＝UI＝I2R＝ 电功率等于热功率与其他功率之和： P电＝UI P热＝I2R P电＝P热＋P其他
4.闭合电路：IE＝IU＋I2r
这个式子的物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和。
闭合电路欧姆定律实质上是________________________在闭合电路中的具体体现。
(1)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。(　　)
(2)任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，且W＝Q。(　　)
(3)电功W＝UIt在任何电路中都适用，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用。(　　)
(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈电阻产生的电热。(　　)
例4　如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为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。忽略一切摩擦，求：
(1)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？
(2)电动机输入功率和输出功率各是多少？
(3)10 s内电动机可以把物体A匀速提升多高？
(4)这台电动机的效率是多少？
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电动机的简易模型(如图所示)及其功率、效率
(1)电动机消耗的功率(总功率)：P总＝UI。
(2)电动机的发热功率：P热＝I2R。
(3)电动机的输出功率(机械功率)P机＝P总－P热＝UI－I2R。
(4)电动机的效率：η＝×100%。
例5　有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A。
(1)求这台电动机的内阻；
(2)求电动机正常工作时的输出功率；
(3)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？
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电动机电路的分析与计算
1．当电动机正常工作时，要注意分清电功和电热的关系，电动机消耗的电能也就是电流做的功W＝UIt，电动机产生的内能必须用Q＝I2Rt来求。另外，还要注意能量守恒定律的应用，即W＝Q＋E(E为其他形式的能)或P电＝P机＋P热，其中P电＝UI，P热＝I2R，P机为机械功率。
2．当电动机被卡住时，非纯电阻电路转变为纯电阻电路，电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能，W＝Q，即UIt＝I2Rt。
四、安全用电　节约用电
1．安全用电
(1)安装可靠的____________。
(2)过载保护与漏电保护。
家庭电路中使用的是低压______________，又称自动空气开关。
2．节约用电
(1)尽量使用________的用电器。
(2)合理使用空调。
(3)较长时间不使用的电器，请__________电源。
(1)发现有人触电，该怎样施救？
(2)列举家庭电路中的安全防护措施。
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例6　现代家庭电器化程度越来越高，安全用电是一个十分突出的问题。下表提供了人体不同部分电阻平均值数据：
测量项目 安全干燥时 出汗或潮湿时
电阻 电流(加220 V) 电阻 电流(加220 V)
手与手之间 200 kΩ 1.1×10－3A 5 kΩ
手与脚之间 300 kΩ 7.3×10－4A 8 kΩ
手与塑料鞋底之间 800 kΩ 2.8×10－4A 10 kΩ
(1)在空格中填入出汗或潮湿时，对人体加220 V电压后的电流值；
(2)若对人的安全电流是20 mA以下，上述哪几项是十分危险的？
(3)电路上有规格为10 A的熔丝(俗称保险
丝)，如图所示，用电器R的功率是1 500 W，这时通过熔丝的实际电流是多少？人体出汗或潮湿时，手脚触电，为什么熔丝不会断？
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8　焦耳定律　电路中的能量转化
9　家庭电路
一、
通过电流做功来实现，即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力所做的功。
梳理与总结
1．(1)电压U　电流I　时间t
(2)qU　UIt　(3)焦耳　(4)电能
其他形式能量　电能　其他形式能量
2．(1)所做的功W　时间t　(2)　UI　(3)瓦特　W
讨论交流
“度”是能量单位，1度＝1 kW·h＝3.6×106 J
100度＝100×3.6×106 J＝3.6×108 J。
二、
通电导线跟电炉丝是串联在一起的，通过它们的电流相等，而电炉丝的电阻比导线的电阻要大得多。由焦耳定律Q＝I2Rt知，在相等的时间内导线产生的热量比电炉丝产生的热量要少得多。
梳理与总结
1．(1)电流I的二次方　导体的电阻R　通电时间t　焦耳　(2)I2Rt
2．(1)单位时间
三、
电熨斗工作时，将电能转化为内能。电吹风工作时，将电能转化为内能和机械能。
梳理与总结
4．能量守恒定律
四、
1．(1)接地线　(2)断路器
2．(1)节能　(3)关闭
讨论交流
(1)应先切断电源开关，使触电者脱离电源后再进行抢救。
(2)①安装可靠的地线，②过载保护，③漏电保护。
一、
易错辨析
(1)×　(2)×
例1　C　[甲电路中，由于A、B两灯的额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W、PB＝40 W，由此可知RB>RA，把灯B与可变电阻并联，可以使并联部分的电阻减小，可使A灯与并联部分的电阻相同，所以A、B能同时正常发光，并联电路消耗的功率与A灯的功率相同，所以总功率大小为200 W；乙电路中，把A、B并联之后与可变电阻串联接入电路，当可变电阻的阻值与A、B两灯并联的总电阻相等时，A、B就可以正常发光，此时可变电阻消耗的功率为A、B两灯功率之和，所以电路消耗的总的功率的大小为280 W，由此可知，甲、乙两电路消耗的电功率之比为5∶7。故选C。]
二、
例2　A　[电阻丝A、B的长度之比为2∶1，直径之比为1∶2，则横截面积比为1∶4，根据电阻定律R＝ρ知，电阻之比为8∶1，电阻丝A、B并联在电路中，电压相同，根据I＝可得电阻丝A、B中的电流之比为IA∶IB＝1∶8，根据Q＝I2Rt可知电阻丝A、B在相同的时间内产生的热量之比为QA∶QB＝1∶8，故选A。]
例3　BD　[在加热状态下P加热＝，在保温状态下P保温＝()2R2，P加热＝4P保温，解得R1∶R2＝1∶1，根据串联电路的分压原理，可知S断开后，两个电阻的电压相等，则U1＝，加热状态的电压U2＝U，可得U1∶U2＝1∶2，故选B、D。]
三、
易错辨析
(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
例4　(1)1 W　(2)5 W　4 W　(3)2 m
(4)80%
解析　(1)电动机线圈上消耗的热功率为P热＝I2r＝1 W。
(2)电动机的输入功率就是电流通过电动机做功的功率，
即P入＝UI＝5×1 W＝5 W
电动机的输出功率就是电动机对外做功的功率，根据P入＝P出＋P热得P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W。
(3)设物体A的重力为G，t＝10 s内物体A上升的高度为h，根据能量守恒定律得P出t＝Gh
h＝＝2 m。
(4)这台电动机的效率为η＝×100%＝80%。
例5　(1)0.5 Ω　(2)1.5 W　(3)8 W
解析　(1)电动机不转时电路为纯电阻电路，由欧姆定律可知电动机的内阻r＝＝ Ω＝0.5 Ω。
(2)电动机正常工作时电路为非纯电阻电路，消耗的总功率P总＝UI＝2×1 W＝2 W，电动机内阻的热功率P热＝I2r＝12×0.5 W＝0.5 W，则电动机正常工作时的输出功率P出＝P总－P热＝2 W－0.5 W＝1.5 W。
(3)电动机的转子突然被卡住时，此时电路为纯电阻电路，发热功率P＝＝ W＝8 W。
四、
例6　见解析
解析　(1)潮湿时电流分别为I1＝A＝4.4×10－2A
I2＝A＝2.75×10－2A
I3＝A＝2.2×10－2A。
(2)由上述计算知，潮湿时导电电流都大于20 mA，所以上述各种情况均有危险。
(3)通过用电器R的电流IR＝＝A＝6.8 A。
人体出汗或潮湿时，手脚触电时通过人体的电流I2＝2.75×10－2A，通过熔丝的总电流为I＝IR＋I2＝6.827 5 A<10 A，故熔丝不会熔断。(共69张PPT)
DIERZHANG
第二章
8　焦耳定律　电路中的能量转化
9　家庭电路
1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别和联系(重点)。
2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，并能进行有关计算(重难点)。
3.理解电路中的能量转化关系(重难点)。
4.了解安全用电和节约用电常识。
学习目标
一、电功、电功率
二、焦耳定律、热功率
三、电路中的能量转化
内容索引
课时对点练
四、安全用电　节约用电
电功、电功率
一
现代生活中常见的用电器有电灯、电热水壶等。你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗？
答案　通过电流做功来实现，即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力所做的功。
1.电功
(1)定义：电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的　　　与电路中的　　　、通电　　　三者的乘积。
(2)计算公式：W＝　　＝ 　　(适用于任何电路)
(3)单位：　　　，符号J。
(4)电流做功实质：①从能的角度看，　　　转化为　　　　　　　的过程就是电流做功的过程，电流做功的多少等于　　　转化为__________
_______的数量。②从力的角度看，电流做功实质是电场力对自由电荷做功。
思考与讨论
电压U
电流I
时间t
qU
UIt
焦耳
电能
其他形式能量
电能
其他形式
能量
2.电功率
(1)定义：电流　　　　　　与做这些功所用　　　的比。
(2)公式：P＝____＝　　。
(3)单位：　　　，符号 　　,1 W＝1 J/s。
(4)意义：表示电流做功的快慢。
(5)额定功率：额定功率是指用电器在额定电压下正常工作时所消耗的功率，此时流经用电器的电流就是它的额定电流。
(6)实际功率：用电器实际工作消耗的电功率，为了保证用电器不被损坏要求实际功率不能大于额定功率。
所做的功W
时间t
UI
瓦特
W
我们常说的月耗电量为100度，其中“度” 表示什么物理意义？100度是多少焦耳？
讨论交流
答案　“度”是能量单位，1度＝1 kW·h＝3.6×106 J
100度＝100×3.6×106 J＝3.6×108 J。
(1)电功率越大，表示电流做功越多。(　　)
(2)由公式P＝ 可知，时间越短，功率越大。(　　)
×
×
　A、B两灯的额定电压都是110 V，A灯的额定功率PA＝100 W，B灯的额定功率PB＝40 W，若将两灯同时接入电压恒为220 V的电路上，且使两灯均能正常发光，同学们设计了如图所示的甲、乙两种电路，则甲、乙两电路消耗的电功率之比为
A.2∶7 B.2∶5
C.5∶7 D.3∶7
例1
√
甲电路中，由于A、B两灯的额定电压都是
110 V，额定功率PA＝100 W、PB＝40 W，
由此可知RB>RA，把灯B与可变电阻并联，
可以使并联部分的电阻减小，可使A灯与
并联部分的电阻相同，所以A、B能同时正常发光，并联电路消耗的功率与A灯的功率相同，所以总功率大小为200 W；乙电路中，把A、B并联之后与可变电阻串联接入电路，当可变电阻的阻值与A、B两灯并联的总电阻相等时，A、B就可以正常发光，此时可变电阻消耗的功率为A、B两灯功率之和，所以电路消耗的总的功率的大小为280 W，由此可知，甲、乙两电路消耗的电功率之比为5∶7。故选C。
总结提升
返回
1.无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率都等于各电阻消耗的功率之和。
2.串、并联电路的功率分配：串联时电流相同，由P＝I2R可知，P与R成正比；并联时电压相同，由P＝　可知，P与R成反比。
3.最大功率求法：先找出电路允许通过的最大电流或允许加的最大电压，然后利用P＝I2R或P＝　求解。
焦耳定律、热功率
二
用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？
答案　通电导线跟电炉丝是串联在一起的，通过它们的电流相等，而电炉丝的电阻比导线的电阻要大得多。由焦耳定律Q＝I2Rt知，在相等的时间内导线产生的热量比电炉丝产生的热量要少得多。
1.焦耳定律
(1)内容：电流通过电阻产生的热量Q跟　　　　　　　成正比，跟_____
__________及 成正比。这个关系式最初是由　　　通过实验直接得到的，物理学中就把它叫作焦耳定律。
(2)表达式Q＝　　　。
梳理与总结
电流I的二次方
导体
的电阻R
通电时间t
焦耳
I2Rt
2.热功率
(1)定义：电流通过电阻所产生的热量Q与产生这些热量所用时间t的比，它在数值上等于　　　　　内电流通过电阻所产生的热量。
单位时间
　两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B并联在电路中，A的长度为2L，直径为d；B的长度为L，直径为2d，那么通电后，A、B在相同的时间内产生的热量之比为
A.QA∶QB＝1∶8 B.QA∶QB＝8∶1
C.QA∶QB＝1∶2 D.QA∶QB＝4∶1
例2
√
　 (多选)(2024·巴中市高二期末)如图所示是电饭锅的电路原理图，R1是定值电阻，R2是加热用的电热丝。电饭锅工作时有两种状态，当自动开关S闭合时为锅的加热状态；当自动开关S断开时为保温状态。若要使R2在保温状态下的功率是加热状态的四分之一，不考虑电阻随温度的变化，则R2在保温状态下的电压U1与加热状态下的电压U2之比及R1、R2的电阻值之比，分别为
A.U1∶U2＝1∶1
B.U1∶U2＝1∶2
C.R1∶R2＝(　 －1)∶1
D.R1∶R2＝1∶1
例3
√
√
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电路中的能量转化
三
电熨斗工作时，将电能转化为什么能？电吹风工作时，将电能转化为什么能？
答案　电熨斗工作时，将电能转化为内能。电吹风工作时，将电能转化为内能和机械能。
1.纯电阻电路：P电＝P热
2.非纯电阻电路：P电＝P热＋P其他
3.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
梳理与总结
比较项目 纯电阻电路 非纯电阻电路
元件特点 电路中只有电阻元件，如电阻、电炉丝、小灯泡 电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器，如电动机、电解槽
欧姆定律 　 适用，I＝ 不适用，I<
能量转化 电能全部转化为内能： W＝Q＝UIt＝I2Rt＝ 电能转化为内能和其他形式的能：


W＝UIt，Q＝I2Rt，W＝Q＋W其他
功率特点 电功率等于热功率： P电＝P热＝UI＝I2R＝ 电功率等于热功率与其他功率之和：
P电＝UI
P热＝I2R
P电＝P热＋P其他
4.闭合电路：IE＝IU＋I2r
这个式子的物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和。
闭合电路欧姆定律实质上是　　　　　　　在闭合电路中的具体体现。
能量守恒定律
(1)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。
(　　)
(2)任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，且W＝Q。(　　)
(3)电功W＝UIt在任何电路中都适用，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用。(　　)
(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈电阻产生的电热。(　　)
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×
　如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为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。忽略一切摩擦，求：
(1)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？
例4
答案　1 W
电动机线圈上消耗的热功率为P热＝I2r＝1 W。
(2)电动机输入功率和输出功率各是多少？
答案　5 W　4 W
电动机的输入功率就是电流通过电动机做功的功率，
即P入＝UI＝5×1 W＝5 W
电动机的输出功率就是电动机对外做功的功率，根据P入＝P出＋P热得P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W。
(3)10 s内电动机可以把物体A匀速提升多高？
答案　2 m
设物体A的重力为G，t＝10 s内物体A上升的高度为h，根据能量守恒定律得P出t＝Gh
(4)这台电动机的效率是多少？
答案　80%
电动机的简易模型(如图所示)及其功率、效率
(1)电动机消耗的功率(总功率)：P总＝UI。
(2)电动机的发热功率：P热＝I2R。
(3)电动机的输出功率(机械功率)P机＝P总－P热＝UI－I2R。
总结提升
　有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A。
(1)求这台电动机的内阻；
例5
答案　0.5 Ω
(2)求电动机正常工作时的输出功率；
答案　1.5 W
电动机正常工作时电路为非纯电阻电路，消耗的总功率P总＝UI＝2×1 W＝2 W，电动机内阻的热功率P热＝I2r＝12×0.5 W＝0.5 W，则电动机正常工作时的输出功率P出＝P总－P热＝2 W－0.5 W＝1.5 W。
(3)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？
答案　8 W
电动机电路的分析与计算
1.当电动机正常工作时，要注意分清电功和电热的关系，电动机消耗的电能也就是电流做的功W＝UIt，电动机产生的内能必须用Q＝I2Rt来求。另外，还要注意能量守恒定律的应用，即W＝Q＋E(E为其他形式的能)或P电＝P机＋P热，其中P电＝UI，P热＝I2R，P机为机械功率。
2.当电动机被卡住时，非纯电阻电路转变为纯电阻电路，电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能，W＝Q，即UIt＝I2Rt。
总结提升
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安全用电　节约用电
四
1.安全用电
(1)安装可靠的　　　　。
(2)过载保护与漏电保护。
家庭电路中使用的是低压　　　　，又称自动空气开关。
2.节约用电
(1)尽量使用　　　的用电器。
(2)合理使用空调。
(3)较长时间不使用的电器，请　　　电源。
接地线
断路器
节能
关闭
(1)发现有人触电，该怎样施救？
讨论交流
答案　应先切断电源开关，使触电者脱离电源后再进行抢救。
(2)列举家庭电路中的安全防护措施。
答案　①安装可靠的地线，②过载保护，③漏电保护。
　现代家庭电器化程度越来越高，安全用电是一个十分突出的问题。下表提供了人体不同部分电阻平均值数据：
例6
测量项目 安全干燥时 出汗或潮湿时
电阻 电流(加220 V) 电阻 电流(加220 V)
手与手之间 200 kΩ 1.1×10－3A 5 kΩ
手与脚之间 300 kΩ 7.3×10－4A 8 kΩ
手与塑料鞋底之间 800 kΩ 2.8×10－4A 10 kΩ
(1)在空格中填入出汗或潮湿时，对人体加220 V电压后的电流值；
答案　见解析
(2)若对人的安全电流是20 mA以下，上述哪几项是十分危险的？
答案　见解析
由上述计算知，潮湿时导电电流都大于20 mA，所以上述各种情况均有危险。
(3)电路上有规格为10 A的熔丝(俗称保险丝)，如图所示，用电器R的功率是1 500 W，这时通过熔丝的实际电流是多少？人体出汗或潮湿时，手脚触电，为什么熔丝不会断？
答案　见解析
人体出汗或潮湿时，手脚触电时通过人体的电流I2＝2.75×10－2A，通过熔丝的总电流为I＝IR＋I2＝6.827 5 A<10 A，故熔丝不会熔断。
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课时对点练
五
考点一　电功和电热的理解
1.(多选)(2023·成都市金牛区协同外语学校高二期中)关于公式①P＝UI；②P＝I2R；③P＝　；下列叙述正确的是
A.公式①适用于任何电路求电功率，公式①②适用于任何电路求热功率
B.在纯电阻电路中，①②③公式都适用于求电功率，也适用于求热功率
C.公式②在纯电阻电路中和非纯电阻电路中均可求电路的热功率
D.只要是求电路的热功率，公式②③均可以用
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基础对点练
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由于U＝IR只适合纯电阻电路，在纯电阻电路中三者没有区别，在非纯电阻电路中三者各不相同，故A错误，B正确；
由上述分析可知，公式②在纯电阻电路中可求电路的热功率，在非纯电阻电路中，公式②亦可求电路的热功率，故C正确；
对于非纯电阻电路，公式③不适用于求热功率，故D错误。
2.如图所示，一幢居民楼里住着生活需求各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电风扇等。停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是
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家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用P＝UI来计算，C正确。
考点二　纯电阻电路的分析与计算
3.(2024·巴中市高二期末)如图所示，a、b两只灯泡额定功率分别为100 W、50 W，额定电压均为110 V，R为一定值电阻。将下列连接方式电路的c、d两端分别加上220 V的电压时，两灯泡都可能正常发光的是
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A、B图中一灯泡与电阻串联后再与另一灯泡并联，a、b两灯泡两端的电压不相等，不可能都正常发光，故A、B不符合题意；
C、D图中a、b两只灯泡额定功率分别为100 W、50 W，额定电压均为110 V，由R＝　 ，可知b灯泡电阻较大，应与电阻R并联后，再与a灯泡串联，当并联总电阻与a灯泡电阻相同时，此时两灯泡两端电压都是110 V，两灯泡都正常发光，故C符合题意，D不符合题意。
4.(2023·绵阳市江油中学高二月考)有四盏如图所示的电灯连接在电路中，L1和L2都标有“200 V,60 W”字样，L3和L4都标有“220 V,25 W”字样，把电路接通后，四个灯都能发光，最暗的是
A.L3 B.L2
C.L1 D.L4
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根据公式P＝　，可得L1和L2的电阻小于L3和L4的
电阻，因为通过L2和L3的电流之和等于L1的电流，
也等于L4的电流，所以通过L1的电流大于L2的电
流，通过L3的电流小于L4的电流，根据公式P＝I2R可得P4>P3，P1>P2，因为L2和L3并联，所以电压相等，根据公式P＝　可得P2>P3，因此P1>P2>P3，P4>P3。所以L3最暗，故选A。
考点三　非纯电阻电路的分析与计算
5.(2023·汕头市聿怀中学高二期末)用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图所示，在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内
A.充电宝输出的电功率为UI＋I2r
B.充电宝的热功率为I2r
C.手机电池产生的焦耳热为
D.手机电池储存的化学能为UIt－I2rt
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充电宝输出的电功率P1＝UI，故A错误；
手机电池的热功率为P2＝I2r，充电宝内阻未知，由题中条件无法求充电宝的热功率，故B错误；
U是充电宝的输出电压，不是手机电池的内电压，所以不能用　 计算手机电池产生的焦耳热，手机电池在t时间内产生的焦耳热应为Q＝I2rt，故C错误；
充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为手机电池产生的焦耳热，故t时间内手机电池储存的化学能为：W＝UIt－I2rt，故D正确。
6.(2023·榆树市第一中学期中)在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V　6 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.5 Ω。若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是
A.电动机的输入电压是8 V
B.流过电动机的电流是10 A
C.电动机的效率是80%
D.整个电路消耗的电功率是10 W
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电动机的输入电压U1＝U－UL＝8 V－3 V＝5 V，故A错误；
整个电路消耗的电功率P总＝UI＝8×2 W＝16 W，故D错误。
考点四　安全用电
7.关于家庭电路，下列说法正确的是
A.家庭电路采用的是电压为220 V的交流电
B.洗衣机、电冰箱等家用电器都使用三孔插座，是为了节约用电
C.在家庭电路中，已有两盏灯正常发光，若再打开电视，则电路中的总
　电流变小
D.可以用铜丝代替保险丝，这样可以防止断电
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家用电路采用的是电压为220 V的交流电，故A正确；
使用三孔插座，是为了将金属外壳的电荷引入大地，防止因漏电而发生触电事故，故B错误；
在家庭电路中，并联的用电器越多，总电阻越小，家庭电路的电压不变，则电路中的总电流变大，故C错误；
铜丝无法像保险丝一样在电路过载时及时熔断，故无法起到保护电路的作用，故D错误。
8.(多选)小红家的限电器允许通过的最大电流是10 A，她家有2个标有“220 V,
40 W”的日光灯，4只标有“220 V,15 W”的灯泡，1个标有“220 V,1 000 W”的热水器，1台合计起来有160 W的电脑，1台制冷时耗电为140 W的电冰箱，1台耗电为80 W的电视机，1台标有“220 V,1 200 W”的空调。请你通过计算判断：小红家的这些用电器可以同时使用吗？哪些电器可以同时使用
A.不能同时使用，灯泡、电视、空调、电脑、冰箱可以同时使用
B.不能同时使用，灯泡、日光灯、电视、冰箱、空调、电脑可以同时使用
C.不能同时使用，灯泡、热水器、空调可以同时使用
D.都能同时使用
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小红家最大可用电功率为P＝UI＝220×10 W＝2 200 W，而所有的电器都打开时总耗电功率为2 720 W，所以不能同时使用。热水器和空调同时使用时的功率恰好等于限电功率，打开任意电器，只要不跟空调、热水器共同使用即可，故A、B正确。
9.(2023·北京市海淀区联考)一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流为5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法正确的是
A.电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω
B.电饭煲的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W
C.1 min内，电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机消耗的电能为
　6.6×103 J
D.电饭煲发热功率是洗衣机发热功率的10倍
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电饭煲为纯电阻元件，电阻R＝ ＝44 Ω，电功率P＝UI＝1 100 W，每分钟消耗的电能E＝UIt＝6.6×104 J；洗衣机为非纯电阻元件，洗衣机电动机线圈电阻无法确定，故无法确定其发热功率，洗衣机电功率P′＝UI′＝110 W，每分钟消耗的电能E′＝UI′t＝6.6×103 J，故C正确，A、B、D错误。
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11.(多选)小明去逛超市买了一个电吹风，电吹风的使用说明书上给出了如表所示的参数及如图所示电路图。
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电吹风铭牌参数
额定电压 220 V　50 Hz
额定功率 热风 1 000 W
冷风 250 W
下列说法正确的是
A.该电吹风发热电阻R的阻值约为64.5 Ω
B.该电吹风电动机M的内阻为193.6 Ω
C.当开关S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风
D.当开关S1、S2均闭合时，电动机每秒消耗的电能为
　1 000 J
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电动机正常工作过程为非纯电阻用电器，高中阶段无法计算出电动机内阻，故B错误；
由题图可知当开关S1断开、S2闭合时，发热电阻
断路，电吹风吹冷风，故C正确；
当开关S1、S2均闭合时，电吹风吹热风，电动机正常工作，功率仍然为250 W，故电动机每秒消耗的电能为W＝PMt＝250×1 J＝250 J，故D错误。
12.有一个用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m＝50 kg，电路电压为120 V，当电动机以v＝0.9 m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A。(取g＝10 m/s2)
(1)电动机线圈的电阻R等于多少？
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答案　6 Ω
电动机提升重物时，根据能量守恒定律得P电＝P热＋P机，
即UI＝I2R＋mgv
解得R＝6 Ω
(2)若因故障电动机不能转动，这时通过电动机的电流是多大？电动机消耗的电功率又为多大？
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答案　20 A　2 400 W
电动机消耗的电功率为P电′＝I′2R＝2 400 W
(3)电动机对该重物的最大提升速度是多少？
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答案　1.2 m/s
根据P机max＝mgvmax，得vmax＝1.2 m/s。
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