1、1LP =.5WxRU6V1L2VAS电功和电功率【例题选讲】 例 1、今有“6V、6W”的电灯 L1 和“6V 、1.5W ”的电灯 L2 各式各一盏，把它们分别接到电压 6 伏的电源上，要求两灯具有同样的亮度，应在哪一盏灯的电路里串联一个电阻？阻值为多大？ 解：U= 伏额额 621U 若 L1、L 2 直接接入 6 伏电路上均能正常发光，即 P1=6 瓦，P 2=1.5 瓦。今要求两灯具有相同的亮度，即 L1 的实际功率与 L2 的额定功率相同： P1=P2= 瓦额 5. L1 的电路中应串联一个电阻 RX 起分压作用，如图所示 6)(2121WVPURL额额欧由 分 压 原 理 可 得
2、伏伏伏串 联 伏欧瓦 6:35.1211 LXLR答：应给“6V、6W”的电灯串联一个 6 欧的电阻。例 2、如图所示，两盏灯 L1 和 L2 串联接入电路，合上开关后两灯均正常发光，电压表和电流表均有示数，突然两灯先后熄灭，同时发现电压表示数变为零，电流表示数先增大后变为零，电路发生故障的首要原因是（ ）A、L 1 断路 B、L 2 断路 C、L 1 短路 D、L 2 短路解：应选择 C。电压表示数突然变零，有可能是 L2 断路，也可能是 L1 短路。由于题中两灯是先后熄灭，L2 断路不会出现这种情况。如果 L1 短路，电路中电流增大，导致 L2 的消耗功率过大而烧毁，因而出现 L1 先熄灭
3、 L2 紧接着熄灭的情况，所以本题只有选 C 才是正确的。例 3：如图所示，一个标有“6V ，3.6W”字样的小灯泡 L 和最大阻值为 50 的滑动变阻器 R 串联后接在电源电压 U 恒为 6V 的电路中，设灯泡电阻不变，则下列判断不正确的是（ ）A无论如何移动滑片 P，电路中总功率不会超过 2W B移动滑片 P，电路中总功率最小值为 0.6WC当滑片 P 滑到某个位置时，L 和 R 的电功率相等D当滑片 P 由 滑向 的过程中，灯泡 L 的电功率一直是减小ab解：电路中小灯泡 L 和滑动变阻器 R 串联，电源电压 U=6V。当变阻器 R 的滑片在 端时，a，则此时灯泡两端电压为 6V，其功0
4、aR率为 3.6W。 226103.LVUPW滑片 P 在 端时，电路总电阻最大，电路中总功率最小，此时 。b 50bR2260.15LbR最 小当滑片 P 滑至某一位置，使接入电路的电阻 时，其两端电压相等，L10P和 R 电功率相等。当滑片 P 由 滑向 的过程中，电路总电阻逐渐增大，电路中电流逐渐减小，由ab知，灯泡 L 的电功率一直是减小。答：选 A 。2LI例 4：市场上有一种双能源太阳能热水器,晴天享用太阳能，阴天可用电加热，如图，该热水器电路图。电热管 标有“220V 1100W”，R与 构成保温电路。当 K 连到 2 时，电热0R管正常工作，给水箱里的水加热；当 K 连到 3时
5、，热水器处于保温状态，保温功率为100W。求 、 的值。0保温时 实际功率是多少？R【解析】：本题电热器具有保温档和加热档，这是一类题型。常见的还有电热器、电烙铁、饮水机、电饭锅等。电热器的额定功率状态即加热状态。电路中只有一个电阻 。此时R的功率为 1100W。由此可求出 的阻值。 。K 打到 3 时为保温档，此时 与R2UP额额串联，电功率为 100W，由 ，可求出 阻值再由 ，求出 的实际0R20P0R2I功率解： 。 22041VURPW时，只有 接入电路， 正常工作，故电源电压 。KR20UV时， 和 串联， 。3010P20PR 。220 401VUW 保温时,流过 的电流 有 。
6、I251PAUV消耗的实际功率 。R249.R W例 5:如图所示是某同学家庭电路中的电能表 .若照明灯泡的规格为“220V 60W”,两孔插座接一台“220V 100W”的电视机,三孔插座接一台“220V 280W”的电饭锅 ,当它们全部工作时,通过电流表的电流是多大 ?如果某一天电灯和电视机都使用了 5 ,电饭锅使用了 1 ,这一天它们消耗了几度电?hh如果该同学家中添置了一台铭牌标示为“220V 600W”的电热水器,他想测试一下标示的功率与实际使用时的功率是否相符,他让这台电热水器单独工作,用手表计时,结果 10 电能表的转盘转了 250 转.请计算说明电热水器的实际功率是多大.min
7、解: , 6012804PWW/4/20IPUVA 度.51.081.tkhwkhAA 电能表转盘转 250 转,电流做功 臣, . 6tkW(实际功率)例 6:如图,是一个电热毯示意电路图 , 是电热毯中的电阻丝, 是与电热毯电阻丝串联的0RR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. 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? 若要求在保温时电流通过电阻线 每分钟0R有 60 焦的电能转化为内能,电阻 的阻值是多大?R【解析】:本题考查是否会用学过的知识解决生活中的实际问题.电热毯是众多家庭冬季睡觉时取暖的用
8、具.通过本题的解答,同学们就可以更好地理解电热毯的工作原理. 当开关 S 闭合时, 被短接,电路中只有 ,由电功率公式得 的电功率为R0R0R(U 为电源电压),当开关 S 断开时,电路中 与 串联.200/PUR设 两端电压为 ,则 的电功率为 .很明显, ,所以有 ,即 S0200/PU0U0P断开 的电功率要小些,也就是说,S 断开时电热毯处于保温状态.0R 由电热毯上标有的“220V 100W”字样,可得电热毯电阻丝的电阻为:.220/0/148UPVW额 额在保温状态(S 断开)时, 的电功率为 ；在加热状态（S 闭合）时，R061JPWt的电功率为它的额定功率，即 。0R因电阻丝
9、的阻值不变，于是由公式 得：0 2/U220/UP额 额 200 1PVW额额在 S 断开时， 与 串联，由串联电路电压特点，得 两端电压为 。再由R0 R198RUV串联电路的电流特点，不难得出： 019843562RUV例 7：某同学在做完“测定小灯泡的电功率”的实验后（所用小灯泡的额定电压为 2.5 伏） ，及时完成了实验报告。实验报告中他设计了表格。如该同学对实验现象的观察和数据的记录都正确，请你指出他所设计的表格中的错误。答案: 表格中灯泡的平均电功率一栏设计错误【解析】:这是一道较为新颖的实验考查题，主要考查学生对实验设计、对图表的认识与设计和对实验数据的处理能力，表格中设计了“灯
10、泡平均电功率”一栏，意在考查学生是否真正理解“实验结果求平均值”这种数据处理方法的含义。例 8. 照明电路的电压是 220V，如果在某电灯并联接入一个大电炉，发现灯的亮度变暗，其原因是（ ）A. 干路上的电流减小了B. 电炉从灯那里分出了部分电流C. 干路中的电流变大，干路上导线分担电压增多D. 干路上消耗的电压不变，但电灯两端的电压变小了答案：C例 9. 有两个定值电阻 和 ，将它们并联到电源上，它们消耗的电功率分别为 和R12 P1，如果把它们串联起来再接到同一电源上，它们消耗的总功率应为多大？P2解：设电源电压为 U，当 与 并联时，每个电阻两端的电压均为 U，所以 和R12 R1消耗的
11、电功率 和 分别为： R2P12PUR122，则可以求得定值电阻 和 的阻值为： R12P122，将 与 串联起来接在电压 U 两端时，它们消耗的总功率为：R12将定值电阻阻值代入上式得：PU总 12答案：消耗的总电功率总 12 P12例 10. 如图 1 所示电路，灯 L 上标有“12V 9W”字样，当开关 S 和 都闭合，变阻器1的滑片 P 移到 a 端时，灯恰好正常发光，电流表示数是 1.25A，求：（1）变阻器的最大阻值是多少？（2）当开关 S 闭合， 断开，变阻器的滑片 P 移到 b 端时，灯消耗的功率是多少？1图 1解：（1）当开关 都闭合时，P 在 a 端，灯泡 L 与变阻器 并
12、联，灯正常发光S12、 R1IUWVAL额 额额 9075.通过 的电流R1IL25075.因为灯 L 与变阻器 直接并联到电源两端，所以1UVR源变阻器最大值： RUIVA12054.（2）当开关 S 闭合， 断开，滑片 P 滑到 的 b 端时，灯 L 与 串联。1R1R1灯的电阻： IL源额 20756.串联后总电阻： RL140电路中的实际电流： IUVA .源 23灯的实际功率： PRWLL()(.).220164答案：（1）变阻器的最大阻 24；（2）当 S 闭合 断开 P 在 b 端时，灯消耗的功率 1.44W。1例 11. 某同学利用电源、电流表、电压表、开关，标有“50 2A”
13、字样的滑动变阻器和若干导线测定小灯泡的额定功率。其中灯泡上所标“0.3A”字样清晰可见，电压表015V 挡损坏，小灯泡的额定功率估计为 1.5W 左右。该同学实验步骤正确。当闭合开关时，电压表和电流表的示数分别为 2V 和 0.2A，接着他边思考边实验，直至灯正常发光，这时滑动变阻器的滑片恰好在中点上（即变阻器连入电路的电阻为 25） 。（1）画出灯正常发光的电路图，并简述判定灯正常发光的理由；（2）求出灯的额定功率。答案：（1）由灯的额定功率大约是 1.5W 左右，额定电流 0.3A，可估算出灯的额定电压大约是 5V 左右，而题目中已知电压表 015V 挡损坏，只能用 03V 挡，据此判断，
14、灯正常发光时，其两端不应接有电压表，只能依据电流表示数为 0.3A 时，确定正常发光，此时电路图如图所示。（2）根据实验规则，刚闭合开关时，滑动变阻器连入电路的电阻值应最大，由此可计算出此时滑动变阻器两端电压： UAV变 02510.电源电压： V灯 变当灯正常发光时，滑动变阻器两端电压： 变 3257灯额定电压： UV额 变12754.灯的额定功率： PUIVAW额 额 额450315.透视：本题目把实验过程与计算结合在一起，是近几年出现的新题型。由于它已知条件隐蔽，综合性强，故形成难点。解此类题目的关键是要结合实验现象和操作过程对题目进行全面分析，一旦整个实验过程清晰了，问题也就迎刃而解了
15、。例 12. 图 7 是 SD600 全自动豆浆机的结构示意图，下表是铭牌。额定电压 220V 电机功率 260W额定频率 50Hz 干豆容量 605g电热功率 600W 外形尺寸 215190347 mm制浆过程：先将 90g 泡好的黄豆装入滤杯内，再往制浆杯内加入 1000 mL 的水。第一步：加热，接通电源，加热管开始加热，加热 6 min 杯内水温升至 80；第二步：打浆，加热停止，电机开始打浆，按工作 10s 停 8s 方式循环，经 1.2min 停止；第三步：再加热，打浆结束后，加热管继续加热，加热 3min 豆浆由 80升温至100。根据以上信息计算：（1）在“第三步，再加热”的
16、过程中，豆浆吸收的热量（设豆浆与水的比热容相等） ；（2）豆浆机在“加热打浆再加热”的全过程中，共消耗的电能。解：（1）水的质量：mVkgmkg3630101./豆浆质量：k129豆浆吸收的热量：Qcmt吸 034110980. .()J/(g)g9564（2）豆浆机第一次加热消耗的电能：WPtsJ1 52.豆浆机第二次加热消耗的电能：t21 5603108.电机工作时间：tss312084.豆浆机打浆消耗电能：WPt J32 4610.豆浆机消耗的总电能：J12355481010.4J答案：（1）在“再加热”的过程中，豆浆吸收的热量是 J。9564.（2）豆浆机在全过程中，共消耗电能 J。3
17、45.例 13. 在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为的小灯泡、电源（电压未知） 、一个阻值为 R 的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、U0一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度而发生的变化。（1）小张同学设计的实验电路图如下，请你根据电路图用笔画线连接未完成的实物连线。（2）实验中所需要的物理量_。（3）本实验中，小灯泡额定功率的表达式 _。P0（4）若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表，请你重新设计一个实验电路图，测量小灯泡的额定功率（将实验电路图画在下面的方框内，不需要说明实验步骤） 。 答案：（1）电路连接如图 10 所示：
18、（2）第一步：计算当 R 两端的电压为 时，通过它的电流为 ；第二步：S 掷向U0UR0接线柱 1，调节滑动变阻器，使用电流表读数为 ；第三步：保持滑动变阻器滑片不动，RS 掷向接线柱 2，读出电流表读数 。I2（3） UIR020（4）电路图如下图 11。图 11透视：（1）结合电路图和实际电路可以看出，电路中还有 3 根导线没有连接：灯与单刀双掷开关的动触点间的导线，静触点 1 与电流表的“”接线柱间的导线，定值电阻（或灯 L）的右边接线柱到滑动变阻器之间的导线。（2）实验中没有电压表，故问题的关键是如何调节滑片使灯泡两端电压等于它的额定功率电压 U。小张同学设计了如下方案，其处理方法为：
19、先将 S 拨到 1，调节滑动变阻器，使电流表示数 与定值电阻 R 和乘积等于灯 L 的额定电压，再将 S 拨到 2 让电流表处于干I1路读出这时的读数 ，由 和 便可以得到灯正常发光时的电流，从而可以进一步求出灯2I1泡的额定功率。（3）因为灯正常发光时，流过 R 的电流为 ，利用公式可表示出其额定功率IUR10为：（或 ）PUI020_PI021（4）当只有电压表时，测量额定功率的关键是如何得到灯泡正常工作时的电流，这时可以利用串联电路中电流相等的规律，采用已知定值电阻 R 同时灯 L 串联的基本方法。在用伏安法测电阻或电功率的实验中，若没有电压表，可以采用阻值已知的定值电阻同被测电阻（或灯
20、泡）并联的基本方法测电压；若没有电流表；通常采用阻值已知的电阻与被测电阻（或灯泡）串联的基本方法间接测量电流。伏安法测电阻或电功率，仪器不受限制，称其为一般测量。若实验仪器有所限制，测电阻或电功率就要采取特殊的测量方法。不仅电阻或电功率的测量有一般方法和特殊方法之分，其实其它测量也是如此，请同学们总结。【常见失误分析】例 14. 关于电功和电功率，下述说法正确的是（ ）A. 电功率的大小决定于电流做功的多少B. 电功与电功率都表示了电能转化为其他形式的能的多少C. 电功与电功率都表示了电能转化为其他形式的能的快慢D. 电功率等于用电器在单位时间里所消耗的电能错解：A 或 B答案：D分析：错解的
21、原因在于对电功、电功率概念的理解模糊，我们在对力学中的功与功率的学习中，已经知道功与功率是意义不相同的两个概念。电功率表示电流做功的快慢，表示用电器消耗电能的本领。电流做功的多少与电流做功的快慢，其差异在于与时间的联系上， “快慢”与时间有关，而“多少”与时间无关。所以它们不可能表示同一物理意义，选项 B 与 C 肯定不正确。电功表示电能与其他形式能的真正转化，而电功率表示这种转化的一种潜在的能力。对功和功率概念的正确理解，并不是一次就能完成的，对知识整理、归纳，使其系统化、条理化，将有助于完成这种理解。例 15. 标有“6V 6W”和“6V 3W”的灯泡 和 串联接在某电源上，设灯丝电阻L1
22、2不变，则（ ）A. 通过灯 、 的电流之比为 2：1L12B. 灯 、 的实际功率之比为 1：2C. 电源电压为 12V 时， 、 均正常发光LD. 电源电压为 9V 时， 正常发光2错解：A、C答案：B、D例 16. 现有 为“12V 8W”和 为“6V 2W”的两盏电灯，把它们与“20 L1L21A”的滑动变阻器串联后，接在 18V 的电源上，如图 1 所示，开关闭合后，当滑动变阻器R的滑片 P 从 a 端向 b 端滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）A. 两灯都变亮，且 首先正常发光L2B. 两灯灯丝电阻不同C. 因为 的额定功率大，所以 比 更亮11L2D. 两灯都变亮，且 可能先烧毁L2错解：A答案：AD分析：当用电器串联接入电路中时，首先要先计算出其电阻值，然后通过 计PIR2算或分析其实际功率是否与其额定功率相同，切不可仅凭额定电压和额定功率就草率地做出判断。因为 ，所以PUIPWVAIPUWVA1283613，显然 ；12当滑片自 a 端向 b 端移动过程中，电路中的电流逐渐增大，因此，两灯的亮度均增加，由于 ，故 可以先达到其正常工作时的电流，首先正常发光，但当随着电路中的I21L2电流再继续增大时，电流 I 将大于 I2，造成 烧坏，因此，选项 A、D 正确。L2
