1、初中应用物理知识竞赛辅导讲座 8 电功率编辑人：袁几【知识要点解读】1.电功率电功率 P=UI，用电器的 额定功率等于额定电压与额定电流的乘积，用电器的实际功率等于实际电压与通过的实际电流的乘积。2. 焦耳定律电流具有热效应，电流通过电阻时要产生焦耳热，由焦耳定律可得，产生的热量 Q=I2Rt。3电能的计算若用电器以恒定功率 P 工作，则 t 时间消耗电能为 W=Pt。【经典竞赛题分析】例 1（2008 河南初中物理竞赛题）灯 L1 标有“8V、16W”的字样，灯 L2 标有“12V、36W ”的字样，两灯串联后接在电压为 U 的电路中，要保证两灯不损坏，电压 U 的最大值为( )A8V B1
2、2V C1 6V D20V例 2（2011 上海第 25 界初中物理竞赛）在如图所示的电路中，电源电压保持不变。闭合电键 S，当滑片 P 置于滑动变阻器的中点时，电压表的示数为 4 伏；当滑片置于滑动变阻器的 b 端时，电压表的示数变化了 2 伏，此后 15 秒内定值电阻 R1 产生的热量为 60 焦。下列结果正确的是 （ ）A电源电压为 10 伏BR 1 的阻值为 18 欧C滑动变阻器 R 的最大阻值为 9 欧DR 1 先后两次消耗的电功率之比 4:3解 析：设 电源电压为 U，滑动变阻器 R 的最大阻值为 R，闭合电键 S，当滑片 P 置于滑动变阻器的中点时，电路总电阻为R1+R/2，电流
3、 I=U/( R1+R/2)，电压表的示数为 IR/2=4 伏；当滑片置于滑动变阻器的 b 端时，电路总电阻为 R1+R，电流 I=U/(R1+R)，电压表的示数增大 2 伏，为 IR=6 伏；此后 15 秒内定值电阻 R1 产生的热量为 I 2R1t=60 焦。联立解得R1=R，U=12V，定值电阻 R1 两端电压为 12V-6V=6V，根据 15 秒内定值电阻R1 产生的热量为 60 焦可得 R1 的阻值为 9 欧，滑动变 阻器 R 的最大阻值为 9 欧，选项 AB 错误 C 正确；I/I=4/3，R 1 先后两次消耗的电功率之比 16:9，选项 D 错误。来源:学科网 ZXXK【答案】C
4、（1）这个电热器可有几个不同加热挡位?并指出每个加热档位旋转开关的箭头指向的位置；（2）将此电热器接人家庭电路中，电热器在正常工作时每个挡位的功率各是多大。来源:学*科*网解析：（1）有五个档位：A 档：当旋纽上的箭头指向图中位置 A 或 F 时；B档：当旋纽上的箭头指向图中位置 B 或 G 时；C 档：当旋纽上的箭头指向图中位置 C 或 H 时；D 档：当旋纽上的箭头指向图中位置 D 或 I 时；E 档：当旋纽上的箭头指向图中位置 E 或 J 时。【名师点评】解答此题要注意题述“绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接” 。对于纯电阻用电器，一般是先计算出
5、各档位的等效电阻，然后利用 P=U2/R 计算功率；对于含电动机的用电器，用 P=UI 计算功率。电动机正常转动时，电 动机输入功率 UI=P +I2R，电动机输入功率等于电动机输出功率与内阻发热功率之和。例 4 （2011 全国初中应用物理知识竞赛初赛）家用电熨斗为了适应不同衣料的熨烫需要，设计了调整温度的多档开关。使用时，转动旋钮即可使电熨斗达到需要的低温、中温或高温。图（甲）是电熨斗的电路图，图中电热丝R1=96.8，R 2=48.4。旋转开关可以改变 1、2、3、4 四个接点的连接情况，如图（乙）中的 A、B、C 所示可知，电源电压不变时，总电阻最大，总功率最小。（2）当开关旋转处于
6、B 状态时，电路中只有 R2 工作，电熨斗处于中档位工作，此时电路中的电功率 P=U2/R2=(220V)2/48.4=1000W。(3) 当开关 S1 置于 a 端、S 2 闭合时, R1 和 R2 并联，此时电熨斗在高档位工作，工作 6min，电熨斗消 耗的电能为J。222510V()360s.4196.84.WtR【名师点评】根据题述条件可计算出电熨斗三个档位的额定功率分别为500W、100W、1500W。【竞赛实战训练】一选择题1.（2010 上海初中物理竞赛题）如图 24-13 所示，额定电压为 110 伏的 A、B两盏电灯，额定功率分别为 100 瓦和 25 瓦。把它们接到 220
7、 伏的电路上，欲使它们都能正常发光且电路消耗的电能最少，正确的电路是2.（2011 上海第 25 界初中物理竞赛）甲、乙两灯为钨丝白炽灯，将它们并联在照明电路里都能正常发光，且甲灯比乙灯亮，那么 A甲灯的额定功率一定比乙灯大 B甲灯消耗的电能一定比乙灯多C甲灯的电阻比乙灯大. D甲灯两端的电压比乙灯 两端的电压大2.【答案】：.A【解析】：根据两灯并联在照明电路里都能正 常发光，且甲灯比乙灯亮，说明甲灯的额定功率一定比乙灯大，两灯电压相同，甲灯的电阻比乙灯小，选项 A正确 CD 错误。灯消耗的电能与时间相关，选项 B 错误。3.（2010 上海初中物理竞赛题）将某灯泡接到电压不变的电源两端，灯
8、泡的电功率为 40 瓦。如果将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端，电阻的电功率为 3.6 瓦，不考虑灯泡的电阻随温度而发生变化，且灯泡的电阻小于R，则此时灯泡的电功率为 ( )A14.4 瓦。 B32.4 瓦。 C0.4 瓦。 D0.9 瓦。4. （2010 上海初中物理竞赛题）将某灯泡接到电压不变的电源两端，灯泡的电功率为 40 瓦。如果将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端，电阻的电功率为 3.6 瓦，不考虑灯泡的电阻随温度而发生变化，且灯泡的电阻小于R，则此时灯泡的电功率为 ( )A14.4 瓦。 B32.4 瓦。 C0.4 瓦。 D0.9 瓦。5.答案：B 解析：灯泡
9、电阻 RD=U2/P=9，额定电流 I=P/U=4/6=2/3A.。要使灯泡两端电压不超过额定电压 6V，并联部分电压不小于 2V，电阻不小于 3。当滑动片左移动时电阻减小，由 R2R1/(R2+R1)=3 解得 R1=3.4。当滑动片右移动时电阻增大，移动到 b 点时电阻最大。设滑动变阻器 R1 的总电阻为 R，若滑动变阻器 R1 的滑动片 P 在离 b 端 1/4 处时，变阻器 R1 有电流部分的阻值为3R/4，小灯泡的实际功率为 1W，说明小灯泡的实际电压为 3V，实际电流为1/3A，并联部分电压为 5V，并联部分电阻为 5V1/3A=15。由 )4/32R=15 解得 R=40。所以变
10、阻器 R1 的阻值（有电流部分）的变化范围是3.440。6 （2010 上海初中物理竞赛题）如图 24-13 所示，额定电压为 110 伏的 A、B两盏电灯，额定功率分别为 100 瓦和 25 瓦。把它们接到 220 伏的电路上，欲使它们都能正常发光且电路消耗的电能最少，正确的电路是7.答案：C 解析：设电源电压为 U，灯泡电阻 R0，将某灯泡接到电压不变的电源两端，有 =40W；20UR将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端，电路电流 I= ；电阻的0UR电功率 I2R=3.6W；灯泡的电功率为 P=I2R0.联立解得 P=0.4W，选项 C 正确。二填空题解析：设电动机内阻为 R，
11、电源电压为 U，用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后 U=I1R；电动机正常转动时，UI 2=P +I22R；由上述二式解得P=0.84R.。该玩具电动机正常转动时的效率为 =P / (P + I22R)100%=70%。（1）图中 P、Q 两个接头中，_与零线相连；正常情况下，零线和地线之间的电压为_V.（2）为安全起见，需在电路中安装一总开关，该开关最好应安装在图中A、 B、 C、 D、 E 中的_点处.（3）如果 R1R 248.4 ，则电热器在旋钮开关旋到位置 T 时的电功率为 _W；当旋钮开关旋到位置 M 时，通电 1 min 产生的热量是_J.3 （2006 全国初中应用物
12、理知识竞赛河南预赛）自从爱迪生 1879 年发明电灯以来，在一百多年中经过人们的不断改进，如今白炽灯己成为我们生活中最常用的照明工具。根据你对白炽灯的了解，请提出一个与电功率知识有关的实际问题，并根据你所学过的物理知识做出简要回答。例如：断丝的灯泡再“搭上”为什么会比以前更亮？简答：“搭上”灯丝后，灯丝变短，电阻变小，在电压一定时，由 P=U2/R 可知电灯的实际功率增大，所以灯泡比原来更亮。问题：_。简答：_。三综合运用题来源:学科网1.（2009 全国初中应用物理知识竞赛复赛题）小兰家的全自动家用豆浆机的部分技术数据如下表所示。额定电压 220V 电机功率 180W额定频率 50Hz 加热
13、功率 800W加干豆量 75g 加 水 量 1200mL制作豆浆的程序大致如下：(水温为 20)工作程序 加热 打浆 煮浆 防溢延煮 断电报警工作时间与状态电热器开始加热，8min后，水温达到打浆设定温度。电机带动刀片高速打浆，打浆共 4次，每次打 15s，间隔 15s。电热器继续加热，直至豆浆第一次沸腾，耗时2min。电热器间断加热，( 每加热 l min，停20s)使豆浆反复煮沸，充分煮熟。共6min40s 结束。机器发出声光报警，提示豆浆已做好小兰在用该豆浆机制作豆浆之前关闭了她家所有的用电器开关，然后在豆浆机开始制作豆浆的同时，开始记录她家电能表(如图 3 所示)的转盘转过的圈数，当豆
14、浆机发出声光报警时为止，数得电能表的转盘转过了 74 圈。请回答：（1） 煮好一锅这样的豆浆需要消耗多少电能?来源:学科网（2） 根据第 1 问的计算结果，计算制作一锅这样豆浆的过程中她家电能表的转盘应转过多少圈?（3） 第（2）问中计算的结果与小兰实际记录的圈数相符吗?如不相符，请说出你对产生这一偏差的猜想。2.（2011 全国初中应用物理知识竞赛河南预赛）节能是这个时代的主旋律。小强要测量一盏节能灯的额定功率，他利用如图甲所示的照明电路，将标有“220V60W”的白炽灯 L1 和标有“220V4W-40W”的节能灯 L2 正确接入电路中，当开关 S1 和 S2 都闭合时，两盏灯都正常发光，
15、且在 2000s 内，标有1800r/kWh 的电能表转了 71 转。试问：（1） 节能灯的发光功率是多少？（2） 当开关 S1 和 S2 都断开时，小明将图乙所示的电路插入照明电路的插座内。超导限流器是一种短路故障电流限制装置，它的电阻 R 随电流 I 变化关系如图丙所示，L 为用电器。为使用电器短路后电路仍能保持稳定状态，超导电阻 R 应满足什么条件？（3） 在 R 满足一定条件时，有人把超导限流器称为“不断电保险丝” ，请你说明理由。2. 解：（1）电能表转了 71 转消耗电能 E=（711800）kWh=（711800）3600103J，两盏灯的总发光功率为 E/t=（711800）3
16、600103J2000s=71W。3.（2007 第 17 届全国初中应用物理知识竞赛）表 1 中提供的是明湖中学使用的一台数学投影仪的有关数据，请根据其中的数据，通过计算回答： 1、这台投影仪的耗电总功率是多大？ 2、如果投影仪的光源采用串联电阻降压的话，所有电阻的阻值应该多大？该电阻消耗的功率为多大？ 3、这台投影仪的光源采用上述串联电阻降压的方法可行吗？为什么？ 来源:学。科。网4、如果上述方法不可行，请你提出一种可以使投影仪正常工作的方案。（要求定性说明即可） 表 1 电源工作电压 220V 电源频率 50Hz 光源电压 24V 光源电流 10.0A 鼓风机电压 220V 鼓风机电流
17、0.1A 3、解：（1）因为光源消耗的功率为：P 光源 =U 光源 I 光源=24V10A=240W。鼓风机消耗的功率为：P 风机 =U 风机 I 风机 =220V0.1A=22W。所以这台投影仪消耗的总功率为：P=P 光源 + P 风机 =240W+22W =262W。（2）若光源采用串联电阻降压，这时所选用的电阴 R 应分担的电压为： UR=U 电源 - U 光源 =220V-24V=196V。 通过所选用的电阻 R 的电流为：I R= I 光源 =10A。 所选用电阻的阻值应为：R= U R/IR=196V/10A=19.6。 所选用电阻消耗的功率为：P R=I2RR=（10A） 219
18、.6=1960W。 4. （2008 第 18 届全国初中应用物理知识竞赛）如图 l 3 是一个电热器的工作原理图，电热器内有两个阻值分别为 R1=60 和 R2=120 的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有0，1，2， 9 共 10 个金属触点；可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置 D 时，金属滑片将 2、3 触点接通，同时另一端将 7、8 触点接通。用这个旋转开关可以实现电热器有多挡位工作的要求。请回答：（1）这个电热器可有几个不同加热挡位?并指出每个加热档位旋转开关的箭头指向的位置；（2）将此电热器接人家庭电路中，电热器在正常工作时每个挡位的功率各是多大。E 档：空挡，接此档时功率为零。5（1998 全国初中应用物理知识竞赛复赛）有两种灯泡，分别标有（110 伏 60瓦）和（110 伏 25 瓦） ，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？。 5124.7208mn故使用 5 只 60 瓦的灯并联后，再与 12 只并联的 25 瓦的灯串联即可。（3）此时总功率为 W=W1+W2=560 瓦+12 25 瓦=600 瓦。
