河南2014年高考一轮复习导学案——恒定电流三
【学习目标】
1．了解线形元件和非线形元件；了解焦耳定律在生活、生产中的应用．
2．应用欧姆定律、焦耳定律．
【知识要点】
一、部分电路欧姆定律
1．内容：导体中的电流跟它两端的电压成 ，跟它的电阻成 ．
2．公式： .
3．适用范围
(1)金属导电和电解液导电(对气体导电不适用)；
(2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)
4．导体的伏安特性曲线
(1)I U图线以 为纵轴， 为横轴画出的描述导体上的电流随电压变化的曲线，如图所示．
(2)比较电阻的大小
图线的斜率k＝＝，图中R1 R2(填“＞”“＝”或“＜”)．
(3)线性元件：伏安特性曲线是 的电学元件，如上图所示．线性元件适用欧姆定律．
(4)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，如图所示．非线性元件不适用欧姆定律
二、电功和电功率
1．电功：电流做功的实质是导体中的____________对____________的静电力在做功．使得电荷的__________减少，_________转化为其他形式的能，因此，电功的公式w=___________．这是计算电功普遍适用的公式．
2．电功率：单位时间内电流所做的功，叫电功率，其公式P=_________=__________，这是计算电功率普遍适用的公式，对于纯电阻电路，电功率还可以表示成P=________=________．
3．用电器在额定电压下消耗的功率叫_____________．
三、焦耳定律
1．内容：对于阻值一定的导体，电流通过导体产生的热量与____________________成正比，与____________成正比，与_______________成正比．
2．数学表达式：__________________．
3．电功和电热关系
(1)纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等．
(2)非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的热能损失．例如电动机、电解槽给蓄电池充电，日光灯等．
在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即是通用的，没有区别．同理也无区别．
在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即w=UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能(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电热Q=I2Rt(电枢的电阻生热)．W=E其他+Q．
电功只能用w=UIt计算；电热只能用Q=I2Rt计算．
【典型例题】
【例题1】(2011·衡水模拟)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是( )
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝
C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝
D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积
【例题2】.如图甲所示某一热敏电阻(电阻随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线．在图乙所示的电路中，电源电压为9 V，电流表读数为70 mA(电流表内阻不计)，定值电阻R1＝250 Ω，由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为______ V，电阻R2的阻值为________ Ω，此时热敏电阻的阻值为________ Ω.
【例题3】如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA＝2 Ω，当S1闭合，S2、S3断开时，示数为6 A；当S2闭合，S1、S3断开时，示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当S3闭合，S1、S2断开时，示数为4 A．求：
(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？
(2)电动机的内阻是多少？
(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？
【例题4】 有一个小型直流电动机，把它接入电压为U1＝0.2 V的电路中时，电机不转，测得流过电动机的电流是I1＝0.4 A；若把电动机接入U2＝2.0 V的电路中，电动机正常工作，工作电流是I2＝1.0 A，求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？
【能力训练】
1．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( )
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．W＝UIt适用于任何电路，而W=I2Rt=U2t/R只适用于纯电阻的电路
C．在不是纯电阻的电路中，UI>I2R
D．焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路
2. 如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V,12 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.50 Ω.若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是( )
A．电动机的输入功率为12 W
B．电动机的输出功率为12 W
C．电动机的热功率为2.0 W
D．整个电路消耗的电功率为22 W
3．家用电器即使没有使用，只要插头插在电源上处于待机状态，就会消耗电能．根据下表提供的数据，估算这些电器待机1天耗电约为( )
家用电器
1台台式电脑
1台平板电视机
1台空调
1台洗衣机
待机功率(瓦)
4
1
4
2
A．0.3度 B．0.6度
C．0.9度 D．1.2度
4．(2011·杭州模拟)如图所示是某导体的I U图线，图中α＝45°，下列说法正确的是( )
A．通过电阻的电流与其两端的电压成正比
B．此导体的电阻R＝2 Ω
C．I U图线的斜率表示电阻的倒数，所以R＝cot 45°＝1.0 Ω
D．在R两端加6.0 V电压时，每秒通过电阻截面的电荷量是3.0 C
5．(2011·镇江模拟)如图所示，电阻R1＝20 Ω，电动机绕线电阻R2＝10 Ω，当电键S断开时，电流表的示数是I1＝0.5 A；当电键S合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应满足( )
A．I＝1.5 A B．I<1.5 A
C．P＝15 W D．P<15 W
6.(2011·保定联考)有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V,60 W”．现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量( )
A．日光灯最多 B．电烙铁最多
C．电风扇最多 D．一样多
7.电阻R和电动机M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值相等，电键接通后，电动机正常工作. 设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2.则有( )
A．U1Q2 D．W1IR2，故I2<1 A，所以电流表的示数I<1.5 A，电路消耗的电功率P＝UI<15 W，故B、D正确，A、C错误．
6. [答案] B
[解析] 因三种用电器的额定电压、额定功率都相同，它们在相同时间内消耗的电能也都相同．电烙铁为纯电阻用电器，消耗的电能全部转化为热量，而日光灯、电风扇为非纯电阻用电器，消耗的电能仅有一小部分转化为热量，故只有B正确．
7. 答案A.
[ 解析 ] 电动机是非纯电阻，其两端电压U2>IR＝U1，B错；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此W1
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