四电功 电功率3.docx
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四电功电功率3
(四)电功、电功率3
五、计算题:
1.(04南通)(7分)如图所示是小明同学安装的家用调光灯电路图,灯泡上标有“PZ220—40”字样,滑动变阻器的最大阻值为1210Ω,求:
⑴该灯泡正常发光时的电阻和电流
⑵灯泡两端的最小电压
⑶台灯功率的调节范围。
(不计温度对灯丝电阻的影响)
解:
⑴小灯泡正常工作时的电流为:
…………………1分
小灯泡的电阻为:
…………………1分
⑵当滑片在最右端时电路中电阻最大,电流最小…………1分
…………………1分
…………………1分
⑶最大功率为:
…………………1分
最小功率为:
…………………1分
台灯功率的可调节范围是10W~40W。
2.(04福建宁德)如图15所示的电路,灯泡L标有“12V,4W”字样,滑动变阻器最大电阻为36Ω,当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P移到最右端时,小灯泡正常发光。
求
(1)灯泡电阻
(2)电源电压
(3)当开关S断开时,滑片P移到变阻器的最左端,灯泡的功率?
答:
(1)灯泡电阻是 ;
(2)电源电压是 ;(3)灯泡功率为
3.(04新疆建设兵团)下表是威力双桶洗衣机的铭牌
威力牌双桶洗衣机
额定洗涤容量 6Kg 型 号 XPB60-15SA
额定脱水容量 6Kg 额定电压 220V~
额定洗涤输入功率 400W 额定频率 50HZ
额定脱水输入率 160W 生产许可证编号 XK16—0060042
求该洗衣机在额定电压下工作时:
(1)洗涤电动机和脱水电动机同时转动时,通过洗衣机电源线的电流是多少?
(2)某次洗衣服时,洗涤时间是15min,脱水时间3min,本次洗衣机消耗了多少电能?
解:
①∵ 洗涤电动机与脱水电动机是并联的
∴
(1分)
(1分)
(1分)
②
(1分)
(1分)
(1分)
4.(04湖南郴州)如图(12)所示,R1是滑动变阻器,最大阻值为10Ω;R2是一个定值电阻,阻值为40Ω;灯L的规格为“6V1.8W”,电源电压恒定.当滑片P滑至最左端,S断开时,通过R2的电流为0.5A.求:
(1)电源电压.(2分)
(2)当S断开、滑片P滑至最右端时,Rl两端电压.(3分)
(3)当S闭合、滑片P滑至最左端时,恐和灯L消耗的功率之比.(3分)
5.(04深圳副卷)(9分)如图所示,电源电压不变,灯L上标有“6V、3W”字样,R1为一定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为R。
当开关S1、S2、S3都闭合时,灯L正常发光,电流表示数为1.1A;当S1闭合S2、S3断开时,电流表示数为0.3A,此时滑动变阻器的滑片处于中点。
(设灯丝电阻不变)
求:
(1)灯L的电阻;
(2)电源电压;
(3)电阻R1、R的阻值。
解:
(1)∵P=U2/R
∴RL=U2L/PL=(6V)2/3W=12Ω…………………………………………………………(3分)
(2)当S1、S2、S3都闭合时,R被短路,R1、L并联
∵灯L正常发光
∴电源电压U=UL=U1=6V……………………………………………………………(2分)
IL=UL/RL=6V/12Ω=0.5A
(3)由
(2)知:
I1=I-IL=1.1A-0.5A=0.6A…………………………………………(1分)
∴R1=U1/I1=6V/0.6A=10Ω……………………………………………………………(1分)
当S1闭合,S2、S3断开时,R1、R串联,L未接入电路
∵R总=U/I’=6V/0.3A=20Ω…………………………………………………………(1分)
∴R=2(R总-R1)=2×(20Ω-10Ω)=20Ω………………………………………(1分)
6.(04四川)(6分)某学校有30间教室,每间教室装了40W的目光灯9盏,其它用电器很少,可以
忽略。
(1)如果全校教室所有的灯同时正常正作,求总电流大小;
(2)如果每盏灯每天少工作40min,则全校每天可节约电能多少KW·h?
解:
(1)设总电流为L
∵每盏灯两端的电压为U=220V
所有灯同时正常工作时消耗的总功率
(2)设全校每天节约的电能是E
每盏灯每天少开的时间
7.(04四川)如图18所示的部分电路中,电源电压U保持不变,a、b、c为三个接线柱,现备有三个电阻:
R1=9Ω,R2=6Ω,R3=3Ω
(1)若只在a、c间接入R1,则闭合开关S后,在1min内R1上产生的热量是240J,求电源电压U;
(2)若要从R1、R2、R3中选取两个电阻,连人图中的虚线框内,使得S闭合时电路消耗的总功率是S断开时电路消耗总功率的3倍,请你在图19中画出两种连接电路(每个电路都应有两个电阻),并在连入电阻的上方标出该电阻的阻值或符号;
(3)在
(2)中的两种连接电路中任选一种,计算出S断开和闭合两种状态下电路的总功率。
(若对两种连接电路都进行计算,则只对第一种计算评分)
解:
(1)
(2)
(3)若采用答图5的连接方式,当S断开时R2与R3串联,当S闭合时R2被短路,设S断开、闭合时电路的总功率分别为P1和P2,则有
若采用答图6的连接方式,当S断开时只有R2接入电路,当S闭合时R2与R3并联,
设S断开、闭合时电路的总功率分别为P3和P4,则有
8.(04辽宁大连)(5分)如图10所示,小灯泡上标有“2.5V"字样,闭合开关S后,灯泡L正常发光,电流表、电压表的示数分别为0.14A和6V.
试求;
(1)电阻R的阻值是多少?
(2)灯泡乙消耗的电功率是多少?
9.(04辽宁大连)(6分)随着人民生活水平的提高,很多家庭使用了电热水器:
下表是“××”牌电热水器说明书的部分内容.如使用J40SHE(一T/R)型号的电热水器,并将热水器装满初温为20℃的水.[ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg.℃)]
型号
容积(L)
额定电压(V)
额定功率(kW)
J30E/SHE(一T/R)
30
220
1.5
J40SHE(一T/R)
40
220
1.5
J60SHE(一T/R)
60
220
1.5
试求:
(1)把水加热到65~C时,水吸收多少热量?
(2)在额定电压下把水加热到65~C,所用时间为5.6×l(fs,电热水器的效率是多少?
(3)电热水器效率达不到100%的原因是什么?
(写出一个主要原因,不用说明理由)
10.(04甘肃)(7分)如图16所示是一个由两根电热丝组成的可调温电热器的电路图.开关S闭合为高温档,S断开为低温档.R1是“220V,llOW”的电热丝,电热丝R2的额定电压为llOV。
功率未知.
(1)电热丝R1的电阻是多大?
(2)S闭合后,该电热器在lOmin内产生的热量是多少?
(3)若s断开,R1的实际功率变为27.5W,则该电热器的总功率为多少?
⑴R1=U2/P1=(220V)2/110W=440Ω
⑵Q=W=P1t=110W×10×60s=6.6×104J
⑶I2=P1实/R1=27.5W/440Ω=0.25A
P总=UI=220V×0.25A=55W
11.(04甘肃)(8分)请先阅读以下短文和资料:
未来是电动汽车的时代
中国工程院院士陈清泉
……我一直认为,电动车一定会代替汽油车.有两个理由:
一是能源问题.二是污染问题.最多再过60年,我们观在所用的石油资源将枯竭,到那时候汽油车怎么办?
还有就是众所周知的传统汽油车对大气造成的污染相当严重,尾气排放造成的空气污染目前已经占到整个污染源的一半以上.电动汽车应该可以解决这个问题,因为电动汽车基本上不以汽油为直接燃料,能源利用率高,环境污染低.……
——摘自2004年4月30日《光明日报》“院士论坛”
资料:
目前研究开发中的电动车有两类具有实际应用前景,一是太阳能电动车,;是立足于氢能基础上的燃料电池汽车.前者将太阳能转化为电能,能源来源无限且无污染.后者以氢为燃料,通过化学反应产生电流并排出水,能实现可循环利用和零排放.
如图是一辆设计中的太阳能汽车动力部分的电路简图.设阳光辐射到车上太阳能电池的光能接收板上的功率为1.0×104w.行驶时,可通过改变滑动变阻器的电阻来调节电动机转速从而改变汽车行驶速度.当滑动变阻器滑片在最左端时,汽车的行驶速度最大,此时电压表示数为180V,电流表示数为15A.
(1)(3分)汽车以最大速度行驶时电动机消耗的电功率是多大?
(2)(5分)当滑片向右移至某一位置时,汽车的行驶速度小于最大速度.此时电
压表示数为150V,电流表示数为10A,则此时滑动变阻器接入电路的电阻大小是多少?
电动机消耗的功率与滑动变阻器消耗的功率之比是多少?
解:
12.(04宁夏)(应用)(10分)李明家买了一台洗衣机,在使用说明书上列出了以下主要数据
额定电压:
220V
额定洗衣容量:
3㎏
整机质量:
33㎏
额定洗衣功率:
360W
(1)(10分)放入衣服和水后,洗衣机的总质量为55㎏,水平地面对洗衣机的支持力为__550__N。
(2)(4分)画出洗衣机受到的重力和支持力的图示(g=10N/㎏).
正确画出重力和支持力的图示得4分,只画出1个力的图示得2分,出现下列情况各扣1分.①缺箭头②无标度③力的大小与标度不成比例.
(3)(2分)这台洗衣机正常工作的电压为___220____V,电流为____1.64____A。
(4)(3分)如果李明家平均每天使用洗衣机的时间为0.5小时,那么,他家一个月(30天)使用洗衣机要用多少度电?
(要求写出必要的计算公式和过程)
W=P·t
P=360W=0.36kW。
t=0.5×30=15h
W=P·t=0.36×15kW·h=5.4kW·h=5.4度
13.(04江苏宿迁)如图电路中,电源电压不变。
电阻R=6
,开关S闭合后,电流表示数为2A。
求;
(1)电源电压;
(2)电阻R消耗的功率;
(3)若在原电路中电阻R两端并联一个电阻R1,为使电阻R1消耗的功率为6W,电阻R1的值;
(4)若在原电路中串联一个电阻R2,为使电阻R2消耗的功率也为6W,电阻R2的值。
解:
(1)电源电压U=IR=2A×6
=12V…………………………………………………①
(2)电阻R消耗的功率P=IU=2A×12V=24W………………………………………②
(3)电阻R1与R并联,电阻R1消耗的功率P1 =
, 6=
…………………③
解得:
R1=24
……………………………………………………………………④
(4)电阻R2与R串联,电路中的电流I2=
=
……………………⑤
电阻R2消耗的功率P2=I22R2,6=I22R2…………………………………⑥
解⑤⑥式得:
R2=6
…………………………………………………………⑦
评分标准:
①②式各2分,③④⑤⑥⑦式各1分,共9分。
14.(04南宁)(8分)某物理兴趣小组设计并制作了一台恒温箱.设计要求箱内安装一根
电热丝,在采用220V恒定电压供电的情况下,电热丝每秒向箱内提供1000J的热量(设电能全部转化为内能).恒温箱组装好后,经测量发现该电热丝实际每秒供热1210J.(设电热丝的电阻不随温度改变)
问:
(1)电热丝的阻值是多少?
(2)为了使电热丝供热达到设计要求,在不改变电热丝阻值及电源电压的条件下,应在箱外怎样连接一个电阻元件?
(3)所连接的电阻元件的阻值皂多少,
解:
⑴设电热丝的阻值为R0
根据Q=I2Rt和I=U/R
得:
∴
⑵串联一个电阻。
⑶设串联电阻的阻值为R,若按设计要求向恒温箱内每秒供热1000J,则加在电热丝R0的电压应为U0
∴此时串联电阻R上的两端电压
UR=U-U0=220V-200V=20V
则通过电路及电阻R的电流
∴
答:
略。
15.(04河南)太阳能是21世纪重点发展的能源之一,太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能,再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车。
图15所示的是一辆太阳能实验车,车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为S=8m2,太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P0=1kW,在晴朗有天气,电池对着太阳时产生的电压U=120V,并对车上的电动机提供I=10A的电流,试问
(1)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?
(2)如果这辆车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%,当汽车在水平路面上匀速行驶时,受到的牵引力为150N,则汽车的行驶速度是多大?
解:
(1)太阳能电池吸收的功率能量的功率为:
P=P0S=1kW×8=8kW
有效功率为:
P有=UI=120V×10A=1200W=1.2kW
太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为:
η=P有/P=1.2kW/8kW=0.15=15%
(2)P机=η/P有=75%×1.2kW=0.9kW=900W
由P=FV得
V=P/F=900W/150N=6m/s
16.(04河北鹿泉实验区)小明的爸爸从国外带回一只旅行电热壶,右表是其译成中文的说明书。
额定电压
110V
额定功率
550W
容积
1L
(1)小明说这个壶在中国家庭电路中不能直接使用,请你解释其原因。
(2)小明说可以将此壶与一只电阻串联后使用,请你帮他计算出该电阻的阻值。
(3)此壶正常工作时,在标准大气压下,将一壶20~C的水烧开至少需要
多长时间?
(不计热损失)
解:
(1)旅行电热壶的额定电压是110V,小于中国家庭用电的电压220v
(2)由于电阻R1与电热壶串联,根据串联电路的特点可知电阻R1两端的电压与电热壶两端电压相等
17.(04西宁)如图所示,定值电阻R0=lOΩ,当S1和S2均闭合且滑动变阻器的滑片P滑到b端时,电流表A1和A2的示数之比是4∶5.当S1和S2均断开且滑片P置于变阻器的中点时,小灯泡此时功率为5w,已知小灯泡发光时的电阻为5Ω,求:
电源电压和滑动变阻器的最大阻值为多少?
(设电源电压不变)
18.(04江苏淮安)如图15a所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P由a端移动到b端时,测得电阻R两端的电压U与通过电阻R的电流I的变化关系如图15b所示.求:
(1)电源的电压.
(2)变阻器的最大阻值.
(3)电压表V1示数的变化范围.
(4)通过计算分析变阻器的滑片P由a端移动到b端的过程中,电阻R消耗的电功率变化情况.
解:
据题意可知:
(1)电源电压U=Ua=12V (1分)
(2)Uab=8V Iab=0.5A
由欧姆定律I=U/R得:
(1分)
滑动变阻器的最大阻值Rab=Uab/Iab=8V/0.5A=16Ω (1分)
(3)变阻器的滑片P位于a端时,电阻R两端的电压Ua=12V,电压表V1示数为0(1分);滑片P位于b端时,电阻R两端的电压Ub=4V,电压表V1示数值为8V(1分).
电压表V1示数的变化范围是0—8V;
(4)变阻器滑片P位于a端时,电阻R的功率
P=UI=12V×1.5A = 18W (1分)
变阻器的滑片P移动到b端时,电阻R的功率
P=UI=4V×0.5A =2W (1分)
电阻R消耗的功率随两端电压增大而增大,随通过的电流增大而增大.变阻器的滑片P从a端移动b端的过程中,电阻R两端的电压及通过的电流逐渐减小(1分)
19.(04浙江丽水自然)一天,小明放学回家看电视,看完后,把遥控器一摁,电视关了。
他发现电视机上还有一个指示灯亮着(此时,电视机处于待机状态)。
于是他想:
这时电视机是否还在消耗电能呢?
一次,乘父母出差,他设计了如下方案进行探究:
让电视机处于待机状态,然后拔掉其它所有电器的插头或关掉开关,记下时间和家中电能表的读数;去奶奶家住了两天后回到家中,再记下此时的时间和电能表的读数。
记录数据如右表。
问:
时 间
电能表示数/千瓦时
4月6日上午8:
00
115.8
4月8日上午10:
00
116.3
(1)在小明外出这段时间里,他家的电视机消耗的电能是 0.5 千瓦时。
(2)通过实验,小明得到的结论是:
电视机在待机状态时 要消耗电能 。
(3)小明家电视机在待机状态下电功率是多少?
W=0.5千瓦时 t=50小时 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1分
P=
‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1分
=0.01千瓦=10瓦 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1分
(4)据估计,我市电视机在待机状态下消耗的电能一年有近6000千瓦时,令人惊醒。
要显著降低电视机的这种电能的消耗,你认为可以采取哪些方法?
从使用方面考虑,看完电视后及时关掉电视机上的电源开关(或拔掉电源插头),而不用摇控器“关机”‥‥1分
从制造方面考虑,要改进设计,提高技术,使电视机的待机耗电减少。
(1分)(其它说法,意思正确的同样给分)
20.(04泰州)为了缓解用电高峰电力紧张的矛盾,降低居民的用电费用,我市部分地区使用了分时电(能)表,电费价目表如下:
原电表计费方法
分时电表计费方法
时间范围
全天
高峰期
低谷期
8:
00~21:
00
21:
00~次日8:
00
单价(元/度)
0.52
0.55
0.30
小明家每天要用电水壶将质量为4kg、初温为20℃的水烧开,已知气压为1标准大气呀,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃).求:
(1)烧开的这些水吸收了多少热量?
(2)使用分时电表后,小明把烧水时间安排在低谷期,若不计热量损失,仅此一项,一个月(以30天计)比原来节省多少元电费?
21.(04泰州)如图21所示,电源电压不变,等L1标有“12V9W”,L2标有“10V5W”,滑动变阻器R的变化范围为0~20Ω.
(1)当S1、S2、S3都闭合时,灯L1恰好能正常发光,电流表的示数为1.55A,则电源电压和变阻器R接入电路的电阻是多大?
(2)当S1闭合,S2、S3都断开时,灯L2在1min内消耗的电能是多少?
22.(04重庆)(8分)如图10所示电路,电源电压U=10V,定值电阻R0=20,当开关K1闭合、K2断开后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表读数I1=0.25A;保持滑动变阻器滑动触头的位置不变,再断开K1、闭合K2,电流表读数I2=0.20A。
求小灯泡的额定功率。
解:
当K1断开、K2闭合时,定值电阻与滑动变阻器串联
I2===0.2A …………………………………………①
得:
R=30………………………………………………………②
当K1闭合、K2断开时,灯泡与滑动变阻器串联
I1===0.25A………………………………………③
得:
RL=10………………………………………………………④
小灯泡的额定功率为
P=I12RL=(0.25A)2×10=0.625W……………………………⑤
评分参考意见:
①、②式3分,③、④式3分,⑤式2分,共8分。
23.(04贵阳实验区)小宇从商场买回一个铭牌上规格为“220V 1000W”的电炉。
由于目前市场上某些商品存在的质量问题,小宇准备在家中对这个电炉进行检验,看看它是否能达到额定功率,请你帮他想一个简便的方法,尽快地作出判断。
给你提供的器材是小宇家中的电能表(如图10所示)、电源插座(电压220V)和计时器等。
解:
测量方法建议:
⑴准备一只有秒数显示的电子表,关闭家中所有用电设备。
(2分)
⑵将电炉和电源接通后,从某一时刻开始对电能表表盘转动次数进行记录,并同时开始记时。
(1分)
⑶设电能表盘转动的次数为K,所用的时间为t(s)
⑷计算电炉的实际功率:
(3分)
⑸如果P值≈1000W,说明电炉在额定功率上达到质量要求。
(1分)
评分标准:
本题共7分。
24.(04湖北黄冈)(综合题)如图是某种家用电器的电路图,R1是“220V 1100W”的电热丝,L是指示灯,R2是0-500
的变阻器,S是双联转换开关,电源电压不变,(不计温度对电阻的影响)
(1)当S放置1、2位置时,R1正常工作,若L电阻为1210
,求整个电路消耗的电功率。
(2)当S放置3、4位置时,调节R2,使整个电路消耗功率为110W,求此时R2阻值。
解:
25.(04湖北黄冈)(综合题)如图甲、乙、丙是HG牌家用豆浆机的结构、铭牌和简化电路图。
某次使用时,将浸泡好的适量黄豆放入滤网内,加入清水1000ml,制作豆浆,启动自动控制键,豆浆机按下表程序正常工作。
工作程序
预粉碎
混合预热
粉碎
煮沸
停止
工作时间
与状态
3min
无豆浆溢出
5min
30℃升至80℃
2min溢出100g浆汁
2min80℃升至100℃
(1) 若盛水容器是底面积为200㎝2的圆柱体,则水对容器底部的压强多大?
(2) 两次加热过程中水和豆浆汁共吸收多少热量?
(视豆浆汁与水比热容相同)
(3) 全过程消耗电能为多少?
解:
26.(04福建漳州)如图所示,电流电压不变,闭合开关S,小灯泡L恰了正常发光。
已知R1=12欧,电流表A1的示烽为0.5A,电流表A的示烽为1.5A,求
(1)电源电压
(2)灯L的电阻 (3)灯L的额定功率。
解:
⑴电源电压
⑵通过灯L的电流
灯L的电阻
⑶灯L的额定功率
27.(04广东)(7分)在初三级物理综合实践活动中,小明自制了亮度可调节的小台灯,其电路图及灯泡规格如图所示.
(1)调节开关从触点O依次转动到3的过程中,灯泡
的亮度将如何变化?
(2)假设灯泡电阻为R1,且不因温度而发生变化,已知
,如果调节开关转到触点3时,灯泡的实际功率是多大?
解:
⑴灯泡的亮度将逐步变暗。
⑵调节开
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