初三物理电功电功率典型例题解析(文档)-共25页.pdf

第 1 页电功电功率典例精析电功电功率典例精析电功和电功率基础知识电功和电功率基础知识 1.电功(W)：电流对用电器做的功（电能转化成其他形式能的多少）叫电功。电功的国际单位：焦耳（J）。常用：度(千瓦时)KW.h，1 度=1 千瓦时=3.6106 焦耳。测量电功的工具：电能表（电度表）电功公式：W=Pt=UIt(式中单位 W焦(J)；U伏(V)；I安(A)；t秒)。利用 W=UIt 计算时注意：式中的 W、U、I、t 必须对于同一导体（同一段电路）的同 一过程，才能代入公式计算，即要满足“同一性”；计算时单位要统一;已知任意的三个量都可以求出第四个量；其他计算公式：W=I2Rt（多用于串联电路），W=U2t/R（多用于并联电路）2.电功率(P)：表示电流做功的快慢。国际单位：瓦特(W)。常用单位：千瓦（KW）计算公式：P=W/t=UI（式中单位 P瓦(w)；W焦（J）；t秒(s)；U伏(V)；I安(A)）利用公式计算时单位要统一：a.如果 W 用焦（J），t 用秒(s)，则 P 的单位是瓦(w)；b.如果 W 用千瓦时（KW.h），t 用小时（h），则 P 的单位是千瓦（KW）。c.公式中各物理量必须满足“同一性”才能代入公式计算。其他计算公式：P=I2R（多用于串联电路），P=U2/R（多用于并联电路）额定电压(U 额)：用电器正常工作的电压。另有：额定电流 额定功率(P 额)：用电器在额定电压下的功率。实际电压(U 实)：实际加在用电器两端的电压。另有：实际电流 实际功率(P 实)：用电器在实际电压下的功率。用电器消耗的实际功率随加在它两端的实际电压而改变。实际电压升高，实际功率增大；反之则减小。a.当 U 实 U 额时，则 P 实 P 额；（灯很亮,将缩短灯泡寿命，且易烧坏）。b.当 U 实 U 额时，则 P 实 R2）：当它们串联接入电路中时，R1 消耗的实际功率大于 R2 消耗的实际功率，即 P1 P2；当它们并联接入电路中时，R1 消耗的实际功率小于 R2 消耗的实际功率，即 P1 P2。第 3 页解决串联电路的相关问题时，应抓住“电流相等”这一特征；解决并联电路的相关问题时，应抓住“电压相等”这一特征。例题解析例题解析例例 1一盏灯标有“36V40W”字样，将这盏灯接到某电路中，通过它的电流是 1A，此时，这盏灯的电功率是_W精析精析考查额定电压，额定功率的概念已知：灯的额定电压UE36，额定功率PE40W，实际电流IL1A求：PL（实际电功率）解解先判定灯是否正常发光灯正常发光时：IE1.1AEEUPV36W40因为灯的实际电流ILIE，所以灯不能正常发光，且PL应PE先求出灯的电阻R32.4EEPU20W4)V36(2R不变灯的实际功率：PLIL2R（1A）232.432.4W答案答案灯的功率为 32.4W思考思考有的同学求实际功率，采用下面做法：PLUIL36V1V36W你能看出其中的问题吗？例例 2某导体接到 6V电压下，它消耗的功率是 6W；将改接到 3V的电压下，这个导体的功率是_W已知已知UE6VPE6W实际UL3V求：实际PL分析分析一个导体，在额定电压下，电阻为R，同样一个导体，电压改变，电阻仍为R同样一个导体，电压改变，电阻仍为R电功率的习题，往往从求解电阻入手第 4 页解法解法 1导体电阻R6EEPU2W6)V6(2电压变了，导体消耗的功率改变RL1.5WRUL26)V3(2解法解法 2导体电阻不变根据：RPU2EEPU2LLPU2ELPP22ELUUPLPE（）26W1.5W22ELUUV6V3小结小结从解法 2 看出，电阻一定时，电压是原来的“n”倍，功率是原来的“n2”倍因为PUI，U是原来的“n”倍，I也是原来的“n”倍，所以P是原来的“n2”倍 答案答案功率是 1.5W例例 3电能表是测量_的仪表1 kWh的电能可供标有“220V40W”的灯泡正常工作_h精析精析电能表是日常生活中常用的仪表考查能否灵活利用WPt进行计算正确选择合适的单位，可以简化计算解解电能表是测量电功的仪表题目给出：W1kWhP40W0.04kW 时间：t25hPWkW04.0kWh1如果选用国际单位，则计算要麻烦得多答案答案电功，25例例 4一个“12V6W”的小灯泡，如果接在 36V电源上，为使其正常发光，需串联一个_ 的电阻，该电阻消耗的功率是_W精析精析在串联电路中，利用电流、电压等特点，计算电阻和电功率已知：额定PE6W，UE12V，总电压U36V第 5 页求：R，PR解解灯的额定电压是 12V，直接将其接在 36V的电源上，灯将烧毁：这时应将一个电阻和灯串联；使灯正常发光画出灯与R串联的电路草图 231并标出已知量和未知量图 231只要求出通过R的电流和R两端的电压就可以求出未知量流过灯的电流和流过R的电流相等：答案答案48，12W例例 5电阻R和灯泡L串联接到电压为 10V的电路中，R10，电路接通后，100s内电阻R上电流做的功为 10J，已知灯L的额定功率为 10W，灯的电阻不变求：灯的额定电压解解画出灯L和电阻只串联的电路草图 232，并标明已知量和未知量串联电路，通过L和R电流相等，设为I则WRI2Rt图 232IA0.1ARtWR100s1010J101R两端电压：URIR0.1A101V灯L两端电压：ULUUR10V1V9V灯电阻：R0.9IULA1.0V9灯额定电压：UE30VRPE9010W第 6 页误解误解有的同学在算完电流后，直接用：UE100V，是错误的因为IPEA1.0W10此时灯并不是正常发光，电路中的电流不是IE当然，有的同学把UL9V算为灯的额定电压，也是错误的答案答案灯额定电压为 30V例例 6有两个灯泡，L1标有“6V 3W”字样，L2没有标记，测得L2的电阻为 6，把它们串联起来接入某一电路，两个灯泡均能正常发光，那么该电路两端的电压和L2的电功率分别是（）A12 V3WB12 V 1.5WC9 V 3WD9 V1.5W解解画出L1和L2串联的电路草图 233，标明已知量和未知量L1正常发光时，U16V，P13W电路中电流：I0.5A11UPV6W3图 233此时L2也正常发光，L2两端电压：U2IR20.5A63VP2IU20.5A3V1.5WUU1U26V3V9V答案答案D例例 7有一盏小灯泡，当它与 5 电阻串联后接 15V电源上，灯恰好正常发光，这时灯的功率是 10W求：小灯泡正常发光时的电阻和小灯泡的额定电压的可能值已知：R5PE10WU15V求：RL，UE（额定）分析分析画出分析电路图 234第 7 页图 234从图中看，所给物理量无对应关系，可以采用方程求解解法解法 1RE和R串联，设灯两端电压为UEIEIREEUPRUUEEUW105V15EU整理得UE215UE500（UE10）（UE5）0UE10V或UE5V灯电阻RL10EEPU2W10)V10(2或RL2.5EEPU2W10)V5(2解法解法 2RL和R串联：UUEURUIRIPE15VI5IW105I215I100I23I20（I2）（I1）0解得：I2A或I1ARL2.52IPE2)A2(W10第 8 页或RL102IPE2)A1(W10答案答案灯正常发光，当UE10V时，灯电阻为 10；当UE5V时，灯电阻为2.5例例 8 将分别标有“6V9W”和“6 V3W”的两个灯泡L1、L2串联接在 12 V电源上，则（）A两灯都能正常发光B灯L2可能被烧毁C两灯都比正常发光时暗D灯L1比灯L2亮精析精析考查学生能否根据实际电压和额定电压的关系，判断灯的发光情况解解先求出两盏灯的电阻 灯L1的电阻：R14121PUW9)V6(2灯L2的电阻：R212222PUW3)V6(2求出灯两端的实际电压U1 R1、R2串联 UU1211RRR124441U1U12V3V4141L2两端电压U2UU112V3V9V比较实际电压和额定电压U1U1，U2U2两灯都不能正常发光；灯L2可能会被烧毁 答案答案B 例例 9家庭电路中正在使用的两白炽灯，若甲灯比乙灯亮，则（）A甲灯灯丝电阻一定比乙灯的大B甲灯两端的电压一定比乙灯的大C通过甲灯的电量一定比乙灯的多D甲灯的实际功率一定比乙灯的大第 9 页精析精析考查家庭电路中灯的连接方式，并由灯的亮度判断电阻的大小 分析分析家庭电路，灯的连接方式是并联甲、乙两灯两端电压相同甲灯比乙灯亮，说明甲灯实际功率比乙灯大D选项正确甲灯比乙灯亮，在并联电路中，R甲R乙U相同，I甲I乙电量QIt，若两灯同时使用，因为t相同，I甲I乙，则Q甲Q乙，C选项正确答案答案C、D例例 10如图 235，电源电压和电灯L的电阻均保持不变当开关S闭合后，在变阻器的滑片P从中点向下滑动的过程中，下列说法正确的是（）A电压表的示数变大 B电灯L的亮度变暗C电流表A1的示数不变D电流表A2的示数变小图 235精析精析考查学生识别电路的能力能否根据欧姆定律分析电路中电流变化，灯的亮度变化分析分析 电路是由灯和变阻器并联而成测的是干路电流测的是流过变阻器的电流测的是电路两端电压当变阻器的滑片P由中点向b端移动时，变阻器的电阻增大，通过变阻器电流减小，示数变小，D选项正确并联电路，U一定，灯电阻不变，则流过灯的电流不变，灯的亮度不变示数变小答案答案D例例 11如图 236，电源电压不变，开关S由断开到闭合，电流表两次示数之比为27，则电阻R1R2_，电功率P1P2，电功率P1P1_，电功率P1P1_精析精析分析S闭合前后，电路中电阻的连接关系写出P、I、U、R之间的关系，利第 10 页用公式求解解解S断开，只有R1，示数为I1，R1两端电压为U，流过R1的电流为I1S闭合，R1、R2并联，示数为I112，R1两端电压不变为U，流过R1的电流不变为I1，R1功率为P1图 236211III7221II52并联：21II12RR5221RR2511PPUIUI1111PP1UIIUI)(21172答案答案R1R252，P1P225，P1P111，P1P27例例 12如图 237（a），当变阻器滑片从A点滑到B点时，R1两端的电压比为23，变阻器两端电压比UAUB43（电源电压不变）求：IAIB，RARB，P1P1，PAPB，R1RA（a）（b）（c）图 237精析精析画出电路变化前后对应的两个电路：如图 237（b）（c）所示第 11 页已知：，11UU32BAUU34解解BAII1111RURU11UU32BARRBBAAIUIUBAUUABII342312（）211PP1212RIRIBA22BAII3294BAPPBBAARIRI22941298图（b）：UIA（R1RA）图（c）：UIB（R1RB）U相等：RBRA，代入21BAII32IA（R1RA）IB（R1RA）212（R1RA）3（R1RA）21ARR121另解：图（b）UU1UA图（c）UU1UBU1U1，UBUA，U不变2343U1UAU1UA2343U1UA2141AUU121第 12 页R1、RA串ARR1AUU121答案答案IAIB23，RARB21，P1P149，PAPB89，R1RA12例例 13如 238（a），已知R1R223，当S2闭合，S1、S3断开时，R1的功率为P1，电路中电流为I；当S1、S3闭合，S2断开时，R1的功率为P1，电路中电流为II（电源电压不变）求：U1U2，P1P1，II精析精析画出变化前后电路图（b）和（c）（a）（b）（c）图 238已知：21RR32求：，21UU11PPII解解图（b）中R1、R2串，21UU21RR32（）211PP12121RURU221UU52254图（c）中R1两端电压为U图（b）：UI（R1R2）图（c）：UI（）2121RRRRU不变 I（R1R2）I（）2121RRRR第 13 页I（23）I（）3232II256答案答案U1U223，P1P1425，II625例例 14如果将两个定值电阻R1和R2以某种形式连接起来，接入电路中，则电阻R1消耗的电功率为 12W如果将这两个电阻以另一种形式连接起来接入原电路中，测得该电路的总电流为 9A，此时电阻R1上消耗的电功率为 108W（电源电压不变）求：（1）电阻R1和R2的阻值；（2）电阻R2上两次电功率的比值精析精析先判断电阻R1、R2的两次连接方式因为总电压不变，由P1P1和R1一定，判断出：U1U1所以第一次R1、R2串联，第二次并联求：R1、R2P2、P2解解画出分析电路图 239（a）（b）（a）（b）图 239同一电阻R1，根据PRU2有（U1U）11PP2121)(UU221UUW108W1291UU131如图（a）U1U2U21UU21R1、R2串21RR21UU21第 14 页如图（b）R1、R2并联，21II12RR12I1I2I9AI16A I23AR13211)(IP2)A6(W108R22 R16（2）求22PP关键求出R2两端电压比从图（a）可知：21UU21UU232由图（a）和（b）同一电阻R2：（）222PP2121)(UU222UU3294答案答案R13，R26，P2P249例例 15甲灯标有 9V，乙灯标有 3W，已知电阻R甲R乙，若把两灯以某种方式连接到某电源上，两灯均正常发光，若把两灯以另一种方式连接到另一电源上，乙灯仍能正常发光，甲灯的实际功率与它的额定功率比P甲P甲49求：（1）甲灯的额定功率P甲；（2）乙灯的额定电压U乙；（3）两灯电阻R甲和R乙精析精析注意两次电路总电压不同，所以不能像例 4 那样判断电路连接方式已知：U甲9V，P乙3W，R甲R乙，P甲P甲49求：P甲、U乙、R甲、R乙设第一次R甲、R乙并联，此时两灯均能正常发光，说明：U乙U甲9VR乙27乙乙PU2W3)V9(2第 15 页第二次R甲、R乙串联，乙灯仍正常发光，说明U乙U乙9V而R甲不变时，甲甲PP甲甲UU94UU甲9V6V3232R甲、R乙串联 乙甲RR乙甲UUV9V632得R甲R乙，与题意不符由上判定：电路第一次串联，第二次并联，画出分析示意图 2310（a）和（b）（a）（b）图 2310解解由图（a）和（b）得：R甲不变 甲甲PP22甲甲UU22甲UU94UU甲9V6V3232U乙U乙6V由图（b）乙灯正常发光R乙12乙乙PU2W3)V6(2由图（a）R甲、R乙串I甲I乙0.5A乙乙UPV6W3R甲18甲甲IUA5.0V9P甲I甲U甲0.5A9V4.5W答案答案甲灯额定功率 4.5W，乙灯额定电压 6V，甲灯电阻 10，乙灯电阻 6第 16 页例例 16如图 2311（a）所示电路中，灯L1的电阻R2的（不考虑灯丝随温度的21变化）电源电压为 10V，并保持不变S1、S2为开关当闭合S1，断开S2时，灯L1正常发光，电阻R3消耗的电功率为 2W，电压表示数U1；当闭合S2，断开S1时，电阻R4消耗的电功率为W，电压表示数为U14121求（1）灯L1的额定功率；（2）电阻R4的阻值（a）（b）（c）图 2311已知：R1R2，U10VP32WU1U1P4W212141求：（1）P1（L1额定功率）；（2）R4解解画出变化前后电路分析图 2311（b）和（c）先求出两次电路（b）和（c）中电流比IIR1不变II11UU1121UU12（）243RR2423IPIP43PP22IIW41W22112由图（b）UI（R1R3）由图（c）UI（R1R2R4）U不变，将R22 R1和R32 R4代入I（R12R4）I（R12R1R4）2（R12R4）（3R1R4）41RR13得R1R2R4361由图（c）R1、R2、R4串，且UU1U2U410V第 17 页U1U2U4R1R2R4361U4U10V1V101101R44424PUW41)V1(2由图（b）R1、R3串31PP31RR23P12W3W23答案答案L1额定功率为 3W，R4为 4例例 17如图 2312 所示，电路两端电压保持不变，当只闭合开关S1时，通过电阻R1的电流是I1；当只闭合开关S2时，通过电阻R2的电流是I2；电阻R2消耗的功率是20W，I1I232，当只闭合开关S3时，电阻R3消耗的功率是 15W图 2312求：（1）只闭合S1时，R1消耗的功率；（2）只闭合S3时，R1消耗的功率已知：I1I232，P220W，P315W求：P1、P1精析精析 只闭合开关S1，只有R1，如图 2313（a）当只闭合S2时，R1、R2 串，如图 2313（b）；当只闭合S3时，R1、R2、R3串，如图 2313（c）（a）（b）（c）图 2313解解图（a）UI1R1图（b）UI2（R1R2）第 18 页U不变，21II233R12（R1R2）21RR12图（b）R1、R2串21PP21RR12P12P2220W40W如图（a）和（b）同一电阻R1（）211PP2221II3294P140W90W94如图（b）P2I22R2（）2R2（1）21RRU如图（c）P3I32R3（）2R3（2）321RRRU（1）（2）将R12R2代入R326R2R39R220W15W20322122321)()(RRRRRRR（R33 R2）20R33 R2，又R12 R231RR32如图（c），串联电路P115W10W31PP31RR3232答案答案图（a）中，R1功率为 90W，图（c）中，R1功率为 10W例例 18小明设计了一个电加热器，有加热状态和保温状态，如图 2314，发热体AB是一根阻值 500 的电阻丝，C、D是电阻丝AB上的两点，S是一个温度控制控制开关当开关S闭合，开关S接通C点时，电阻丝每分钟放出的热量是Q1；当S闭合，第 19 页S接通D点时，电阻丝每分钟放出的热量是Q2；当S断开时，电阻丝每分钟放出的热量是Q3，此时测得C、D两点间的电压是 33V图 2314（1）按大小排列出Q1、Q2和Q3的顺序是:_ _ _（2）将上述热量由大到小的顺序排列，其比值是 20103，求电源电压U和电热器处于保温状态时，每分钟放出的热量精析精析对于联系实际的问题，首先把它和所学的物理知识对应起来，本题用到的是焦耳定律的知识从图中看出，不论使用哪一段电阻丝，电压均为U电热丝放热公式：QtRU2（1）可以将AB段电阻分成三部分：第一次，S闭合，S接C，使用的是电阻丝CB段，电阻为RCB，电阻丝 1min放热Q1tCBRU2第一次，S闭合，S接D，使用的是电阻丝DB段，电阻为RDB，电阻丝 1min放热Q2tDBRU2第三次，S断开，电阻丝 1min放热Q3tABRU2RDB RCB RABQ1Q2Q3开关位于D，是加热状态，断开S，电阻为RAB，是保温状态（2）已知RAB500UCD33V，Q2Q1Q320103t一定，第 20 页32QQABDBRURU22DBABRP320RDBRAB50075203203t一定，U一定，31QQCBABRR310RCBRAB500150103103RCD1507575I0.44ACDCDRU75V33UIRAB0.44500220V保温时，电阻为RAB，t1 min60sQ3t60s5808JABRU2500)V220(2答案答案（1）Q2Q1Q3，电源电压 220V，保温：Q35808J例例 19图 2315 是一个电热毯示意电路图R0是电热毯中的电阻丝，R是与电热毯与电阻丝串联的电阻电热毯上标有“220V 100W”字样，S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关图 2315（1）用学过的公式推理说明开关S断开时，电热毯是处于加热状态还是保温状态？（2）若要求在保温时电流通过电阻丝R0每分钟有 60J 的电能转化为内能，电阻R的阻值是多大？解解（1）根据公式PI2RR0一定，t一定时，电热毯功率大时，处于加热状态第 21 页S闭合时，R0发热功率：P0I2R 0（）2R0 0RUS断开时，R0I2R 0（）2R0 0RRU比较两式得P0P0S闭合，电热毯处于加热状态S断开，电热毯处于保温状态（2）R0484额额PU2W100)V220(2保温时：电阻R0两端电压为U0Q0t020RU已知：Q060Jt1 min60 sQ022VtRQ00s60484J60电路中电流：IA00RU484V22221R4356IURIUU0A221V22220V答案答案（1）闭合S，电热毯处于加热状态（2）R4356例例 20图 2316，是供电设备向居民楼用户输电的示意图，为保证居民楼内的用户所有用电器都能正常工作，居民楼的输入导线间的电压必须保证为 220V，当居民楼内消耗的功率为 44 kW的时候图 2316（1）通过输电线的电流为多少安?（2）若输电线的总电阻为 0.1，供电设备的输出电压是多少伏？（3）居民楼内由于家用电器的增加，将向供电部分申请“增容”，即增加用电功第 22 页率当居民的用电器的额定功率由 44 kW增加到 88kW，所有用电器均在正常工作时，输电线路损失的功率比“增容”前增加了多少?（4）若要求减小输电线损失的功率，用学过的公式及知识说明应采取的措施 精析精析将实际问题转化为电路图画出图 2317图 2317解解（1）已知U0220VP044Kw4.4104WI22000UP220VW104.44（2）UU线U0IR线U0220A0.1220V240V（3）I4000UP220VW108.84P线I2R线（400A）20.116000W增容前：P线I2R线（200A）20.14000WP线P线P线16000W4000W12000W（4）分析：在U0，P0一定时，I不能减少，使P线I2R线减小的方法，应减小R线导线电阻与材料、长度、横截面积有关长度一定，可换用电阻率小的导线或适当增加线的横截面积，这样可以减小电阻答案答案（1）220A（2）240V（3）12000 W例例 21已知两个小灯泡L1、L2的额定电压均为U额，在额定电压下通过L1的电流I1是通过L2电流I2的 2 倍，若把灯L1、L2串联后接到电压为U的电源上，则（）第 23 页图 231821RR21IUIU额额21串联电路：21UU21RR21选项A：UU额U1U额，U2U额，L2正常发光2321选项B：U1U额，U2U额，所以L1、L2都不能正常发光选项C：U1U额，U2U额，L2烧毁，导致L1不能正常发光选项D：只要U1U额，U2就要烧毁，所以L1总不能正常发光答案A、D例例 22将标有“6V 3W”的灯泡L1和标“4V 4W”的灯泡L2串联起来接入电路，欲使其中一盏灯能够正常发光，电源电压应是（）A12VB8VC10VD16V精析精析求出两盏灯的电阻，分析加在灯上的实际电压是“大于”“等于”还是“小于”UE、（U额为额定电压）画出电路示意图 2319，并标出灯的电阻图 2319解灯L1和L2电阻：R112121PUW3)V6(2R24222PUW4)V4(2第 24 页R1、R2串联21UU21RR41213若L1正常发光，U1应U16V则U2应U12V，L2比正常发光暗31UU1U26V2V8VB选项符合题意若L2正常发光，U2应U24V若L1上电压，U13 U212V，U12U1灯L1烧毁，因此电源电压不能取 12V4V16V答案答案 B例例 23将一个阻值是 4 的电热器放进质量是 0.5kg 的冷水中，通过电热器的电流是5A，且电热器放出的热量全部被水吸收，则 7 min可使水温升高多少度？精析精析利用焦耳定律和热学中物体吸放热的公式求解已知：R4I5At7 min420s，m0.5kg求：（tt0）解解Q放I2Rt（5A）24420S4.2104JQ吸Q放（tt0）20cmQ吸0.5kgC)J/(kg102.4J102.434 答案答案 20例例 24某电热饮水器上有A、B两根电热丝，将两根电热丝串联接在电源上，20 min可将饮水器中的水加热至沸腾；若将A单独接到同一电源上，同样使初温和质量相同的水加热至沸腾，需要 8 min；若将B单独接在同样电源上，使初温和质量相同的水加热至沸腾，需要多长时间?（不计热损失）精析精析 电热丝串联或单独使用，都接在同样电源上，放出的热量可用Qt计算三RU2种情况水吸热相同，Q放Q吸，三次电热丝放出的热量相等解解Q串t1BARRU2第 25 页QAt2ARU2Q串QA21ttABARRR min8min2025BARR32又QBQA t2BRU2ARU2t3t28mm12minABRR23答案答案 12 min