初三物理电功电功率典型例题.docx
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初三物理电功电功率典型例题
电功电功率典例精析
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=3.6×106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:
①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”;②计算时单位要统一;③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
c.当U实=U额时,则P实=P额;(正常发光)。
同一个电阻,接在不同的电压下使用,则有,如:
当实际电压是额定电压的一半时,则实际功率就是额定功率的1/4。
(即同一用电器消耗的实际功率跟它两端的实际电压的平方成正比,P1/P2=U12/U22)
例如:
一只标有"220V100W"字样的灯泡,如果接在110伏的电路中,则它消耗的实际功率是25瓦)
3.焦耳定律:
电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
计算公式:
Q=I2Rt,(式中单位Q→焦(J);I→安(A);R→欧(Ω);t→秒。
)
当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热),则有:
Q=W,可用电功计算公式来计算电热.(如热水器,电炉,电烙铁,电饭锅,电热毯,电热灭蚊器,电烤箱,电熨斗等纯电阻用电器),即有:
Q=W=Pt=UIt=U2t/R(只适用于纯电阻电路)
4.补充结论:
在串联电路中,电流对各部分电路(用电器)所做的功、产生的热量、做功的功率与其电阻成正比,即W1/W2=Q1/Q2=P1/P2=R1/R2U1/U2=R1/R2
反比,即W1/W2=Q1/Q2=P1/P2=R2/R1I1/I2=R2/R1
额定电压相等的用电器:
a.额定电压相等的用电器(灯泡),额定功率越大的其电阻越小;额定功率越小的其电阻越大。
b.当用电器串联在电路中时,额定功率越大,它消耗的实际功率越小(灯泡较暗);额定功率越小,它消耗的实际功率越大(灯泡较亮)。
可简单地记成“额大实小,额小实大”。
c.当用电器并联在电路中时,额定功率越大,它消耗的实际功率越大(灯泡较亮);额定功率越小,它消耗的实际功率越小(灯泡较暗)。
可简单地记成“额大实大,额小实小”。
同一用电器接在不同电压的电路中时,它消耗的实际功率大小跟它两端的实际电压的平方成正比,即:
P1/P2=(U1/U2)2
两个不同规格的电灯(其它用电器)串联时,应让额定电流小的电灯(用电器)正常工作;当它们并联时,应让额定电压小的电灯(用电器)正常工作。
两个电阻(假设R1>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 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1 一盏灯标有“36V 40W”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 考查额定电压,额定功率的概念. 已知: 灯的额定电压UE=36,额定功率PE=40W,实际电流IL=1A. 求: PL(实际电功率) 思考 有的同学求实际功率,采用下面做法: PL=UIL=36V×1V=36W 你能看出其中的问题吗? 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 UE=6V PE=6W实际UL=3V 求: 实际PL 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. 例3 电能表是测量________的仪表.1kWh的电能可供标有“220V 40W”的灯泡正常工作________h. 精析 电能表是日常生活中常用的仪表.考查能否灵活利用W=Pt进行计算. 正确选择合适的单位,可以简化计算. 例4 一个“12V 6W”的小灯泡,如果接在36V电源上,为使其正常发光,需串联一个________Ω的电阻,该电阻消耗的功率是________W. 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PE=6W,UE=12V,总电压U=36V 求: R,PR 例5 电阻R和灯泡L串联接到电压为10V的电路中,R=10Ω,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. 例6 有两个灯泡,L1标有“6V3W”字样,L2没有标记,测得L2的电阻为6Ω,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 ( ) A.12V 3WB.12V 1.5W C.9V 3WD.9V 1.5W 例7 有一盏小灯泡,当它与5Ω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: R=5ΩPE=10WU=15V 求: RL,UE(额定) 分析 画出分析电路图2—3—4. 图2—3—4 从图中看,所给物理量无对应关系,可以采用方程求解. 例8 将分别标有“6V 9W”和“6V 3W”的两个灯泡L1、L2串联接在12V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 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. 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 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. 例10 如图2—3—5,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2—3—5 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. 例11 如图2—3—6,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2∶7,则电阻R1∶R2=________,电功率P1∶P2,电功率P1∶P1′=________,电功率P1∶P1=________. 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,利用公式求解. 例12 如图2—3—7(a),当变阻器滑片从A点滑到B点时,R1两端的电压比为2∶3,变阻器两端电压比UA∶UB=4∶3.(电源电压不变) 求: IA∶IB,RA∶RB,P1∶P1′,PA∶PB,R1∶RA (a)(b)(c) 图2—3—7 精析 画出电路变化前后对应的两个电路: 如图2—3—7(b)(c)所示. 已知: = , = 例13 如2—3—8(a),已知R1∶R2=2∶3,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I∶I′.(电源电压不变) 求: U1∶U2,P1∶P1′,I∶I′ 精析 画出变化前后电路图(b)和(c) (a)(b)(c) 图2—3—8 已知: = 求: , , 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 先判断电阻R1、R2的两次连接方式. 因为总电压不变,由P1<P1′和R1一定,判断出: U1<U1′所以第一次R1、R2串联,第二次并联. 求: R1、R2P2、P2′ 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=4∶9 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 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=4∶9 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=9V R乙= = =27Ω 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, = = ∴ U′= U甲= ×9V=6V R甲、R乙串联 = = = 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2—3—10(a)和(b). (a)(b) 图2—3—10 例16 如图2—3—11(a)所示电路中,灯L1的电阻R2的 (不考虑灯丝随温度的变化).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 U1. 求 (1)灯L1的额定功率; (2)电阻R4的阻值. (a)(b)(c) 图2—3—11 已知: R1= R2,U=10V P3=2W U1′= U1P4= W 求: (1)P1(L1额定功率); (2)R4 例17 如图2—3—12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,I1∶I2=3∶2,当只闭合开关S3时,电阻R3消耗的功率是15W. 图2—3—12 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: I1∶I2=3∶2,P2=20W,P3=15W 求: P1、P1″ 精析只闭合开关S1,只有R1,如图2—3—13(a)当只闭合S2时,R1、R2串,如图2—3—13(b);当只闭合S3时,R1、R2、R3串,如图2—3—13(c). (a)(b)(c) 图2—3—13 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2—3—14,发热体AB是一根阻值500Ω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,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2—3—14 (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20∶10∶3,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. 例19 图2—3—15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“220V100W”字样,S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关. 图2—3—15 (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? 例20 图2—3—16,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44kW的时候 图2—3—16 (1)通过输电线的电流为多少安? (2)若输电线的总电阻为0.1Ω,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”,即增加用电功率.当居民的用电器的额定功率由44kW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 将实际问题转化为电路图. 画出图2—3—17 图2—3—17 例21 将标有“6V3W”的灯泡L1和标“4V4W”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 ( ) A.12VB.8VC.10VD.16V 例22 将一个阻值是4Ω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7min可使水温升高多少度? 精析 利用焦耳定律和热学中物体吸放热的公式求解. 已知: R=4ΩI=5At=7min=420s,m=0.5kg 求: (t-t0) 例23 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,20min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8min;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Q= t计算三种情况水吸热相同,Q放=Q吸,三次电热丝放出的热量相等.
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