電功和電功率典型例題

1、電功和電功率【例題選講】例1、今有“6V、6W”的電燈L1和“6V、1.5W”的電燈L2各式各一盞，把它們分別接到電壓6伏的電源上，要求兩燈具有同樣的亮度，應(yīng)在哪一盞燈的電路里串聯(lián)一個(gè)電阻？阻值為多大？解：U= 若L1、L2直接接入6伏電路上均能正常發(fā)光，即P1=6瓦，P2=1.5瓦。今要求兩燈具有相同的亮度，即L1的實(shí)際功率與L2的額定功率相同： P1=P2= L1的電路中應(yīng)串聯(lián)一個(gè)電阻RX起分壓作用，如圖所示 答：應(yīng)給“6V、6W”的電燈串聯(lián)一個(gè)6歐的電阻。例2、如圖所示，兩盞燈L1和L2串聯(lián)接入電路，合上開(kāi)關(guān)后兩燈均正常發(fā)光，電壓表和電流表均有示數(shù)，突然兩燈先后熄滅，同時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變

2、為零，電流表示數(shù)先增大后變?yōu)榱悖娐钒l(fā)生故障的首要原因是（ ）A、L1斷路 B、L2斷路 C、L1短路 D、L2短路解：應(yīng)選擇C。電壓表示數(shù)突然變零，有可能是L2斷路，也可能是L1短路。由于題中兩燈是先后熄滅，L2斷路不會(huì)出現(xiàn)這種情況。如果L1短路，電路中電流增大，導(dǎo)致L2的消耗功率過(guò)大而燒毀，因而出現(xiàn)L1先熄滅L2緊接著熄滅的情況，所以本題只有選C才是正確的。 例3：如圖所示，一個(gè)標(biāo)有“6V ，3.6W”字樣的小燈泡L和最大阻值為50的滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)后接在電源電壓U 恒為6V 的電路中，設(shè)燈泡電阻不變，則下列判斷不正確的是（ ）A無(wú)論如何移動(dòng)滑片P，電路中總功率不會(huì)超過(guò)2W B移動(dòng)滑片P，

3、電路中總功率最小值為0.6WC當(dāng)滑片P滑到某個(gè)位置時(shí)，L和R 的電功率相等D當(dāng)滑片P由滑向的過(guò)程中，燈泡L的電功率一直是減小解：電路中小燈泡L和滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電源電壓U=6V。當(dāng)變阻器R的滑片在端時(shí)，則此時(shí)燈泡兩端電壓為6V，其功率為3.6W?；琍在端時(shí)，電路總電阻最大，電路中總功率最小，此時(shí)。當(dāng)滑片P 滑至某一位置，使接入電路的電阻時(shí)，其兩端電壓相等，L和R 電功率相等。當(dāng)滑片P由滑向的過(guò)程中，電路總電阻逐漸增大，電路中電流逐漸減小，由知，燈泡L的電功率一直是減小。答：選 A 。例4：市場(chǎng)上有一種雙能源太陽(yáng)能熱水器,晴天享用太陽(yáng)能，陰天可用電加熱，如圖，該熱水器電路圖。電熱管標(biāo)有“22

4、0V 1100W”，與構(gòu)成保溫電路。當(dāng)K連到2時(shí)，電熱管正常工作，給水箱里的水加熱；當(dāng)K連到3時(shí)，熱水器處于保溫狀態(tài)，保溫功率為100W。求、的值。保溫時(shí)實(shí)際功率是多少？【解析】：本題電熱器具有保溫檔和加熱檔，這是一類(lèi)題型。常見(jiàn)的還有電熱器、電烙鐵、飲水機(jī)、電飯鍋等。電熱器的額定功率狀態(tài)即加熱狀態(tài)。電路中只有一個(gè)電阻。此時(shí)的功率為1100W。由此可求出的阻值。K打到3時(shí)為保溫檔，此時(shí)與串聯(lián)，電功率為100W，由，可求出阻值再由，求出的實(shí)際功率解： 。 時(shí)，只有接入電路，正常工作，故電源電壓。時(shí)，和串聯(lián)， 。 保溫時(shí),流過(guò)的電流有。消耗的實(shí)際功率。例5:如圖所示是某同學(xué)家庭電路中的電能表.若照明

5、燈泡的規(guī)格為“220V 60W”,兩孔插座接一臺(tái)“220V 100W”的電視機(jī),三孔插座接一臺(tái)“220V 280W”的電飯鍋,當(dāng)它們?nèi)抗ぷ鲿r(shí),通過(guò)電流表的電流是多大?如果某一天電燈和電視機(jī)都使用了5,電飯鍋使用了1,這一天它們消耗了幾度電?如果該同學(xué)家中添置了一臺(tái)銘牌標(biāo)示為“220V 600W”的電熱水器,他想測(cè)試一下標(biāo)示的功率與實(shí)際使用時(shí)的功率是否相符,他讓這臺(tái)電熱水器單獨(dú)工作,用手表計(jì)時(shí),結(jié)果10電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了250轉(zhuǎn).請(qǐng)計(jì)算說(shuō)明電熱水器的實(shí)際功率是多大.解: , 度 電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)250轉(zhuǎn),電流做功臣, (實(shí)際功率)例6:如圖,是一個(gè)電熱毯示意電路圖,是電熱毯中的電阻絲,是與電熱毯電阻

6、絲串聯(lián)的電阻.電熱毯上標(biāo)有“220V 100W”字樣,S是控制電熱毯處于加熱狀態(tài)或保溫狀態(tài)的開(kāi)關(guān). 用學(xué)過(guò)的公式推理說(shuō)明開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),電熱毯是處于加熱狀態(tài) 還是保溫狀態(tài)? 若要求在保溫時(shí)電流通過(guò)電阻線每分鐘有60焦的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電阻的阻值是多大?【解析】:本題考查是否會(huì)用學(xué)過(guò)的知識(shí)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題.電熱毯是眾多家庭冬季睡覺(jué)時(shí)取暖的用具.通過(guò)本題的解答,同學(xué)們就可以更好地理解電熱毯的工作原理. 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),被短接,電路中只有,由電功率公式得的電功率為(U為電源電壓),當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),電路中與串聯(lián).設(shè)兩端電壓為,則的電功率為.很明顯,所以有,即S斷開(kāi)的電功率要小些,也就是說(shuō),S斷開(kāi)時(shí)電

7、熱毯處于保溫狀態(tài). 由電熱毯上標(biāo)有的“220V 100W”字樣,可得電熱毯電阻絲的電阻為:.在保溫狀態(tài)(S斷開(kāi))時(shí),的電功率為；在加熱狀態(tài)（S閉合）時(shí)，的電功率為它的額定功率，即。因電阻絲的阻值不變，于是由公式得： 在S 斷開(kāi)時(shí)，與串聯(lián)，由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，得兩端電壓為。再由串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)，不難得出：例7：某同學(xué)在做完“測(cè)定小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)后（所用小燈泡的額定電壓為2.5伏），及時(shí)完成了實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中他設(shè)計(jì)了表格。如該同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和數(shù)據(jù)的記錄都正確，請(qǐng)你指出他所設(shè)計(jì)的表格中的錯(cuò)誤。答案: 表格中燈泡的平均電功率一欄設(shè)計(jì)錯(cuò)誤【解析】:這是一道較為新穎的實(shí)驗(yàn)考查題，主要考查

8、學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、對(duì)圖表的認(rèn)識(shí)與設(shè)計(jì)和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力，表格中設(shè)計(jì)了“燈泡平均電功率”一欄，意在考查學(xué)生是否真正理解“實(shí)驗(yàn)結(jié)果求平均值”這種數(shù)據(jù)處理方法的含義。 例8. 照明電路的電壓是220V，如果在某電燈并聯(lián)接入一個(gè)大電爐，發(fā)現(xiàn)燈的亮度變暗，其原因是（ ） A. 干路上的電流減小了 B. 電爐從燈那里分出了部分電流 C. 干路中的電流變大，干路上導(dǎo)線分擔(dān)電壓增多 D. 干路上消耗的電壓不變，但電燈兩端的電壓變小了 答案：C 例9. 有兩個(gè)定值電阻和，將它們并聯(lián)到電源上，它們消耗的電功率分別為和，如果把它們串聯(lián)起來(lái)再接到同一電源上，它們消耗的總功率應(yīng)為多大？ 解：設(shè)電源電壓為U，當(dāng)與并聯(lián)時(shí)

9、，每個(gè)電阻兩端的電壓均為U，所以和消耗的電功率和分別為： 則可以求得定值電阻和的阻值為： 將與串聯(lián)起來(lái)接在電壓U兩端時(shí)，它們消耗的總功率為： 將定值電阻阻值代入上式得： 答案：消耗的總電功率例10. 如圖1所示電路，燈L上標(biāo)有“12V 9W”字樣，當(dāng)開(kāi)關(guān)S和都閉合，變阻器的滑片P移到a端時(shí)，燈恰好正常發(fā)光，電流表示數(shù)是1.25A，求： （1）變阻器的最大阻值是多少？ （2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合，斷開(kāi)，變阻器的滑片P移到b端時(shí)，燈消耗的功率是多少？圖1 解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，P在a端，燈泡L與變阻器并聯(lián)，燈正常發(fā)光 通過(guò)的電流 因?yàn)闊鬖與變阻器直接并聯(lián)到電源兩端，所以 變阻器最大值： （2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S

10、閉合，斷開(kāi)，滑片P滑到的b端時(shí)，燈L與串聯(lián)。 燈的電阻： 串聯(lián)后總電阻： 電路中的實(shí)際電流： 燈的實(shí)際功率： 答案：（1）變阻器的最大阻24； （2）當(dāng)S閉合斷開(kāi)P在b端時(shí)，燈消耗的功率1.44W。 例11. 某同學(xué)利用電源、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)，標(biāo)有“50 2A”字樣的滑動(dòng)變阻器和若干導(dǎo)線測(cè)定小燈泡的額定功率。其中燈泡上所標(biāo)“0.3A”字樣清晰可見(jiàn)，電壓表015V擋損壞，小燈泡的額定功率估計(jì)為1.5W左右。該同學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟正確。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)分別為2V和0.2A，接著他邊思考邊實(shí)驗(yàn)，直至燈正常發(fā)光，這時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片恰好在中點(diǎn)上（即變阻器連入電路的電阻為25）。 （1）畫(huà)

11、出燈正常發(fā)光的電路圖，并簡(jiǎn)述判定燈正常發(fā)光的理由； （2）求出燈的額定功率。 答案：（1）由燈的額定功率大約是1.5W左右，額定電流0.3A，可估算出燈的額定電壓大約是5V左右，而題目中已知電壓表015V擋損壞，只能用03V擋，據(jù)此判斷，燈正常發(fā)光時(shí)，其兩端不應(yīng)接有電壓表，只能依據(jù)電流表示數(shù)為0.3A時(shí)，確定正常發(fā)光，此時(shí)電路圖如圖所示。 （2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)則，剛閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻值應(yīng)最大，由此可計(jì)算出此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓： 電源電壓： 當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端電壓： 燈額定電壓： 燈的額定功率： 透視：本題目把實(shí)驗(yàn)過(guò)程與計(jì)算結(jié)合在一起，是近幾年出現(xiàn)的新題型。由于它已知

12、條件隱蔽，綜合性強(qiáng)，故形成難點(diǎn)。解此類(lèi)題目的關(guān)鍵是要結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和操作過(guò)程對(duì)題目進(jìn)行全面分析，一旦整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程清晰了，問(wèn)題也就迎刃而解了。 例12. 圖7是SD600全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，下表是銘牌。額定電壓220V電機(jī)功率260W額定頻率50Hz干豆容量60±5g電熱功率600W外形尺寸215×190×347 mm 制漿過(guò)程：先將90g泡好的黃豆裝入濾杯內(nèi)，再往制漿杯內(nèi)加入1000 mL的水。 第一步：加熱，接通電源，加熱管開(kāi)始加熱，加熱6 min杯內(nèi)水溫升至80； 第二步：打漿，加熱停止，電機(jī)開(kāi)始打漿，按工作10s停8s方式循環(huán)，經(jīng)1.2min停止； 第三

13、步：再加熱，打漿結(jié)束后，加熱管繼續(xù)加熱，加熱3min豆?jié){由80升溫至100。根據(jù)以上信息計(jì)算： （1）在“第三步，再加熱”的過(guò)程中，豆?jié){吸收的熱量（設(shè)豆?jié){與水的比熱容相等）； （2）豆?jié){機(jī)在“加熱打漿再加熱”的全過(guò)程中，共消耗的電能。 解：（1）水的質(zhì)量： 豆?jié){質(zhì)量： 豆?jié){吸收的熱量： （2）豆?jié){機(jī)第一次加熱消耗的電能： 豆?jié){機(jī)第二次加熱消耗的電能： 電機(jī)工作時(shí)間： 豆?jié){機(jī)打漿消耗電能： 豆?jié){機(jī)消耗的總電能： 答案：（1）在“再加熱”的過(guò)程中，豆?jié){吸收的熱量是J。 （2）豆?jié){機(jī)在全過(guò)程中，共消耗電能J。 例13. 在一次測(cè)定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，老師給出了下列器材：額定電壓為的小燈泡、電源（

14、電壓未知）、一個(gè)阻值為R的電阻、一個(gè)滑動(dòng)變阻器、一只電流表、一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)時(shí)不能忽略燈絲的電阻隨溫度而發(fā)生的變化。 （1）小張同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如下，請(qǐng)你根據(jù)電路圖用筆畫(huà)線連接未完成的實(shí)物連線。 （2）實(shí)驗(yàn)中所需要的物理量_。 （3）本實(shí)驗(yàn)中，小燈泡額定功率的表達(dá)式_。 （4）若在給出的器材中只將其中的一只電流表改為一只電壓表，請(qǐng)你重新設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖，測(cè)量小燈泡的額定功率（將實(shí)驗(yàn)電路圖畫(huà)在下面的方框內(nèi)，不需要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟）。 答案：（1）電路連接如圖10所示： （2）第一步：計(jì)算當(dāng)R兩端的電壓為時(shí)，通過(guò)它的電流為；第二步：S擲向接線柱1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使用電流表讀數(shù)為

15、；第三步：保持滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)，S擲向接線柱2，讀出電流表讀數(shù)。 （3） （4）電路圖如下圖11。圖11 透視：（1）結(jié)合電路圖和實(shí)際電路可以看出，電路中還有3根導(dǎo)線沒(méi)有連接：燈與單刀雙擲開(kāi)關(guān)的動(dòng)觸點(diǎn)間的導(dǎo)線，靜觸點(diǎn)1與電流表的“”接線柱間的導(dǎo)線，定值電阻（或燈L）的右邊接線柱到滑動(dòng)變阻器之間的導(dǎo)線。 （2）實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有電壓表，故問(wèn)題的關(guān)鍵是如何調(diào)節(jié)滑片使燈泡兩端電壓等于它的額定功率電壓U。小張同學(xué)設(shè)計(jì)了如下方案，其處理方法為：先將S撥到1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表示數(shù)與定值電阻R和乘積等于燈L的額定電壓，再將S撥到2讓電流表處于干路讀出這時(shí)的讀數(shù)，由和便可以得到燈正常發(fā)光時(shí)的電流，從而可以進(jìn)

16、一步求出燈泡的額定功率。 （3）因?yàn)闊粽０l(fā)光時(shí)，流過(guò)R的電流為，利用公式可表示出其額定功率為： （或） （4）當(dāng)只有電壓表時(shí)，測(cè)量額定功率的關(guān)鍵是如何得到燈泡正常工作時(shí)的電流，這時(shí)可以利用串聯(lián)電路中電流相等的規(guī)律，采用已知定值電阻R同時(shí)燈L串聯(lián)的基本方法。 在用伏安法測(cè)電阻或電功率的實(shí)驗(yàn)中，若沒(méi)有電壓表，可以采用阻值已知的定值電阻同被測(cè)電阻（或燈泡）并聯(lián)的基本方法測(cè)電壓；若沒(méi)有電流表；通常采用阻值已知的電阻與被測(cè)電阻（或燈泡）串聯(lián)的基本方法間接測(cè)量電流。 伏安法測(cè)電阻或電功率，儀器不受限制，稱其為一般測(cè)量。若實(shí)驗(yàn)儀器有所限制，測(cè)電阻或電功率就要采取特殊的測(cè)量方法。不僅電阻或電功率的測(cè)量有一般

17、方法和特殊方法之分，其實(shí)其它測(cè)量也是如此，請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)。 【常見(jiàn)失誤分析】 例14. 關(guān)于電功和電功率，下述說(shuō)法正確的是（ ） A. 電功率的大小決定于電流做功的多少 B. 電功與電功率都表示了電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的多少 C. 電功與電功率都表示了電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的快慢 D. 電功率等于用電器在單位時(shí)間里所消耗的電能 錯(cuò)解：A或B 答案：D 分析：錯(cuò)解的原因在于對(duì)電功、電功率概念的理解模糊，我們?cè)趯?duì)力學(xué)中的功與功率的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)知道功與功率是意義不相同的兩個(gè)概念。電功率表示電流做功的快慢，表示用電器消耗電能的本領(lǐng)。電流做功的多少與電流做功的快慢，其差異在于與時(shí)間的聯(lián)系上，“快慢”與時(shí)間

18、有關(guān)，而“多少”與時(shí)間無(wú)關(guān)。所以它們不可能表示同一物理意義，選項(xiàng)B與C肯定不正確。 電功表示電能與其他形式能的真正轉(zhuǎn)化，而電功率表示這種轉(zhuǎn)化的一種潛在的能力。對(duì)功和功率概念的正確理解，并不是一次就能完成的，對(duì)知識(shí)整理、歸納，使其系統(tǒng)化、條理化，將有助于完成這種理解。 例15. 標(biāo)有“6V 6W”和“6V 3W”的燈泡和串聯(lián)接在某電源上，設(shè)燈絲電阻不變，則（ ） A. 通過(guò)燈、的電流之比為2：1 B. 燈、的實(shí)際功率之比為1：2 C. 電源電壓為12V時(shí)，、均正常發(fā)光 D. 電源電壓為9V時(shí)，正常發(fā)光 錯(cuò)解：A、C 答案：B、D 例16. 現(xiàn)有為“12V 8W”和為“6V 2W”的兩盞電燈，把它們與“20 1A”的滑動(dòng)變阻器串聯(lián)后，接在18V的電源上，如圖1所示，開(kāi)關(guān)閉合后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R'的滑片P從a端向b