八年级物理竞赛辅导附电功率问题中专题演练人教版

1走进华师一附中专题演练-电学部分电功率及电热问题1、有甲、乙、丙、丁四个标有“110V100W”的灯泡，要把它们接在220V特的电路中使用。图(a)和图(b)哪一种接法好？试说明理由。答案：图(a)好．思路点拨：在图(b)中，如果某一灯泡损坏或者断路，例如甲灯损坏，则电路变成为丙、丁两灯并联后再与乙灯串联，由于丙、丁两灯的并联电阻小于乙灯的电阻，由此乙灯获得的电压将超过此电路总电压(220V)的一半，即乙灯两端的电压将超过110V，这将导致乙灯烧毁，进而丙、丁两灯也不能发光，而在图(a)中，如果某一灯泡损坏，则不会波及其他灯泡随之损坏，只是与其串联的灯泡不发光，而另外两灯却能照常发光．2、家用电熨斗为适应不同衣料的熨烫，设计了调整温度的多挡开关。使用时转动旋钮即可使熨斗加热到所需的温度。图是电熨斗的电路图。旋转多挡开关可以改变1、2、3、4之间的连接情况。现将开关置于温度最高挡，这时，1、2、3、4之间的连接是图中的哪一幅？[]思路点拨以U表示电源电压，R表示图中每根电阻丝的电阻，在图所示的各种连接法中，由于接法不同，各种电路中电阻丝发热的情况不同，因而电熨斗可以得到多档的温度．在图A所示的接法中，两根电阻丝并联接入电路，其总电阻为2R，则此时电熨斗得到的总功率为RU＝PA22；在图B所示的接法中，仅有右侧一根电阻丝接入电路通电，左侧一根电阻丝中无电流，故此时电熨斗的总功率为RU＝PB2；在C图所示的接法中，电源实际上被断开了．使整个电熨斗中无电流通过，此时电熨斗的总功率为Pc＝0．在D图所示的接法中，是两根电阻丝串联接入电路，其总电阻为2R，则此时电熨斗消耗的总功率为RU＝PD223.楼道里的灯常常彻夜通明，因而极易损坏。给它串联一个电阻后再接到电路里，虽然亮度略有降低，寿命却可以大大延长。现在欲使“220V25W”的灯炮在实际使用时消耗的功率约是额定功率的80％，应该串联多大的电阻？这个电阻消耗的电功率是多大？思路点拨本题电路为一灯泡与一电阻R串联后接入电压Uo＝220V的电路中，以Rl表示灯的电阻，R2表示与之串联的电阻，U1、U2分别表示灯泡两端和电阻R2两端的电压，如图所示．则由题述可由灯泡的额定电压和额定功率求出其电阻，当通过灯泡的电流改变时，视其电阻不变．则可求出灯泡功率变为额定功率的80％时通过灯泡的电流和加在灯泡上的电压，进而便可求得R2两端的电压和通过它的电流，则R2的电阻和它此时消耗的功率便可解出．在解出U1和U2的基础上，也可以从此电路的整体考虑，则U1与U2之比应该等于R1与R2之比，也应等于此时两者所消耗的功率之比，利用这些比例关系，也可以得出本题的解答．解：此灯泡的额定电压为220V，额定功率为25W，则它的电阻R1满足：21200RU＝P，19362522020201＝＝PU＝R所以当此灯泡接入图2-1中的电路时，依题意其消耗的实际功率P1＝80%P0，由电功率的公式可知此时通过灯泡的电流I满足：121R＝IP，AA＝＝RPI＝102.019368.02511则此时灯泡两端的电压为U1＝IR1＝0.1×1936V＝196V由串联电路的规律知此时R2两端的电压为：U2＝U0－U1＝220V－196V＝24V这时通过R2的电流I＝0.102A，则R2的大小为：235102.02422＝＝IU＝R这个电阻此时消耗的电功率为：P2＝IU2＝0.102×24W＝2.45W4．有二只灯泡，分别标有“220V15W”和“220V100W”的字样。如将它们串联接在电压为380V的动力电源上，则（）A．15W的灯泡烧坏，100W的灯泡完好B．100W的灯泡烧坏，15W的灯泡完好C．二只灯泡均被烧坏D．二只灯泡均完好思路点拨“220V15W”灯泡的电阻为3227152202121＝＝PU＝R“220V100W”灯泡的电阻值为4841002202222＝＝PU＝R以此两灯泡串联接入Uo＝380V的电路中时，按串联分压的公式，则15W灯泡获得的电压U1和100W灯泡获得的电压U2分别为：VV＝＋＝U＋RRR＝U3303804843227322702111V＝V－＝－U＝UU50330380102由上计算结果可见，15W灯泡获得的实际电压为330V，这一数值远超过该灯泡的额定电压220V，可见该灯泡会被烧毁，15W灯泡烧毁以后，电路断开了，电路中将没有电流通过，100W灯泡也会随之熄灭，但100W灯泡不会被破坏．5、贾铭同学打算利用电能表来测量电视机实际消耗的电功率。他断开电能表连接的所有其他用电器，只把电视机打开，在t秒内测得电能表的盘转数为N。如果电能表铭牌上标明每千瓦时的盘转数为n，电视机的电功率为_____________W。思路点拨电度表转盘转N转时，电视机消耗的电能为kWhnNW＝电视机消耗这些电能的时间为ts，则它的电功率为WntNW＝ntN＝tWP＝63106.33600106、小明家有一个标有“220V，800W”的电炉，在额定电压下用10分钟能烧开一壶水。一天他用这个电炉在相同环境下（空气的温度和压强相同）烧开同样一壶水却用了12min，请你帮助小明算一算他家当时的电源电压约为多大。你在计算过程中使用了哪些近似条件？思路点拨两种情况水吸收的热量相等，若忽略烧水过程中水壶向外界的散热，则两种情况下电炉的发热量相等．又假设此电炉的电阻丝的阻值不随温度变化，则可根据两情况下发热量相等的关系来列方程求解本题．答案：以R表示电炉电阻丝的电阻，以U1和U2分别表示前后两次情况下的电压，以t1和t2分别前后两次通电所用的时间，则由于两情况下发热量相等，故应有3222121tRU＝tRU小明家当时的电源电压约为VV＝＝Utt＝U20122012101212以上解答中利用到的近似条件有以下两条：(1)电炉电阻丝的电阻不随温度改变；(2)对水加热过程中水壶对外散热忽略不计．7.由电源引到某工地的一只“220V、100W”的灯泡亮度较暗，测得该灯泡的实际功率只有81瓦，而电源的电压确为220伏。输电导线上消耗的功率约有多大？你在计算中用到了什么近似？思路点拨通常情况下用电，由于输电线路不长，输电线的电阻很小，因此一般都忽略不计而没有，本题情况下，由于是从电源到工地输电导线较长，则其电阻不可忽略，故此时电路等效于图所示的情况，其中电源电压Uo＝220V，以R1表示灯泡的电阻，R2表示输电导线的电阻，由于R1和R2串联，故电灯R1上获得的电压小于220V，从而使电灯亮度较暗．答案：根据灯泡的额定功率Po和额定电压Uo与其中电阻R1的关系1200RU＝P可得：48410022020201＝＝PU＝R此时电灯实际消耗的电功率为P1＝81W以I1表示此时通过电灯的电流，则应有1211R＝IP故得AA＝＝RP＝I41.048481111此时电灯两端的电压U1＝I1R1＝0.41×484V＝198V输电线上消耗的电压（即R2两端的电压）为：U2＝Uo－U1＝220V－198V＝22V输电线上消耗的电功率（即R2消耗的电功率）为：P2＝I2U2＝I1U1＝0.41×22W＝9.0W以上解法中应用了此时灯丝的电阻与灯泡在额定电压下工作时的电阻相等这一关系，即认为灯丝的电阻不随温度的变化而变化．这是一种近似．8.山区某工地方程式时，照明电路需用导线从离工地250m处的电源引来，工地上要用一只“220V100W”和一只“220V200W”的灯泡来照明，所用导线的电阻为0.018Ω/m，如果电源两端的电压为220V，且保持不变，试求照明时导线上所消耗的功率和每只灯泡实际所消耗的功率。（计算时不考虑灯丝电阻的变化，数值只取整数，小数可四舍五入）思路点拨此电路的电路图如图所示，其中R0表示输电导线的电阻．根据两灯泡的额定电压和额定功率可以求出每个灯泡的电阻，则此电路成为三个电阻均为已知的电路，所求各问便都可以迎刃而解了．答案：以R1和R2分别表示两个灯泡的电阻，则应有4841002202121＝＝PU＝R42422002202222＝＝PU＝R以R12表示R1和R2的并联电阻，则有16242484242484212112＝＋＝＋RRRR＝R输电导线的电阻R0为：R0＝0.018Ω/m×2×250m＝9Ω则全电路的总电阻为：R＝R0＋R12＝9Ω＋161Ω＝170Ω电路中的总电流为：AA＝＝RUI＝3.1170220得导线上发热消耗的功率为：P0＝I2R0＝1.32×9W＝15W此时并联部分的电压UL即为每灯获得的实际电压，其值为UL＝IR12＝1.3×161V＝209V故得此时两灯消耗的实际功率分别为：WW＝＝RU＝PL904842092121WW＝＝RU＝PL18024220922229.有两种灯泡，分别标有“110V60W”和“110V25W”，把它们接入家庭照明电路中。（1）能不能各取一只串联使用？请说明原因。（2）若把两种灯泡在同一电路中混合使用，并使它们都能正常发光，最少应各使用多少只，如何连接？（3）这时总电功率是多少？解：（1）不能各取一只串联使用。60W灯的电阻瓦伏60)110(21211PU＝R＝201.7Ω25W灯的电阻瓦伏25)110(22222PU＝R＝484Ω串联后，25W灯的电压为U2，根据串联分压得：2122RRRUU即：2122RRUR＝U代入数据，解得：U2＝155V，超过了灯的额定电压。（2）设使用60W的灯m只，使用25瓦的灯n只，分别并联后再串联使用，各分压110V时，才能正常发光，此时有：nRmR215124.27.201484mn故使用5只60W的灯并联后，再与12只并联的25W的灯串10．市场销售的电热水壶有两种形式，一种如图所示，电热元件在壶底下面的底座内；另一种如图所示，电热元件在壶底之上，浸没在水中。如果两种水壶的耗电功率相同，壶内水量也相同，那么（）A．(a)壶的电热元件在壶底下面，有利于水的对流，(a)壶中的水先沸腾。B．(a)壶的电热元件安放在底座内，热量损失较小。C．(b)壶中的电热元件被水包围，热量损失5小，(b)壶中的水温上升较快。D．(b)壶的电热元件体积较小，热能的利用率较低。思路点拨由于两种水壶消耗的电功率相同，则它们的电热丝在相同的时间内产生的热量是相等的．(a)壶的电热元件放在壶底下，则其所产生的热量将有一部分向空气中散失，(b)壶中电元件浸没在水中，则其所产生的热量将全部被水吸收．可见在相同的时间内(b)壶中水吸收的热量较多．而两壶水的质量和初温又都对应相等，故(b)壶中的水温上升较快．(b)壶的热能利用率也就高于(a)壶的热能利用率．11．冬天，李明同学插上电热取暖器的插头后发现室内电灯变暗了。他用电压表测量供电电压，结果是，不接取暖器时的电压是210V，接上标有“220V1000W”的电热取暖器后电压降为200V，通过计算可以知道，供电电路中的电阻约为____________Ω。供电线路损耗的电功率约为思路点拨由电热取暖器的额定电压U0和额定功率P0可以求得出此电热取暖器的电阻R的大小为4.4810002202020＝＝PUR＝将上述电热取暖器接入电路后，使电路的电压由U1＝210V降为U2＝200V，这一电压减小的原因是因为电热取暖器接入后，通过输电电路的电流增大了(其增大量就等于此时通过电热取暖器的电流)，而这一电流增大又使消耗在输电线路上的电压增加，由于输电线路上消耗的电压与用电器所获得的电压的总和等于电源提供的电压，因此输电线路上消耗的电压增加多少，用电器获得的电压就会减少多少．据此，可得解法如下：此时通过电热取暖器的实际电流为AA＝＝RUI＝1.44.482002以R′表示输电线路的电阻，则据上分析应有IR′＝U1－U2∴4.21.420021021＝－＝I－UU＝R12.电饭锅的原理如图所示。煮饭时开关S是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后（当时的温度大约为103℃）保温时开关S自动断开，黄灯亮。电阻R1的作用是保护红色指示灯不致因电流过大而烧毁，与电饭锅发热板的等效电