1、1专题训练(五) 电功率的综合计算类型一 图像类电功率综合计算1实验桌上有一个电学器件，该器件由两个定值电阻 R1、 R2并联组成，且被封闭在一个透明的有机玻璃壳内，如图 5ZT1 甲所示。 a、 b 是该器件的两个外露接线柱，电阻 R1的阻值为 20 ，电阻 R2的额定电压为 6 V。科技小组同学测得通过该器件的电流 I和其两端电压 U 的数值，并绘制了如图乙所示的图像。求：(1)电阻 R2的阻值。(2)电阻 R2的额定功率。图 5ZT122如图 5ZT2 甲所示，电源电压可调，灯泡 L 规格为“15 V 45 W”，且灯丝电阻不随温度变化。电流表的量程有“00.6 A”和“03 A”，滑动
2、变阻器的规格分别为“25 2 A”和“10 3 A” 。(1)将电源电压调到 18 V，闭合开关，移动滑动变阻器滑片 P，使灯泡正常发光。求灯泡的电阻和灯泡的最小功率。(2)将电源电压调到 15 V，用定值电阻 R0替换灯泡 L，滑片 P 置于中点 A 处，闭合开关，观察到电流表指针指到满偏刻度的 处(可能重新选择了电流表量程和变阻器 R)。然后23将滑片 P 从 A 处向最左端 B 处移动，观察两表的示数并绘制了如图乙所示的 I U 关系图像。通过计算判断所用变阻器的规格。图 5ZT233有 A、 B 两只灯泡，分别标有“6 V 6 W”“6 V 3 W”字样， A 和 B 中电流随两端电压
3、变化关系的图像如图 5ZT3 甲所示。(1)将 A、 B 并联接在 6 V 电源两端，求 1 min 内电路消耗的电能。(2)将 A、 B 串联接在某电源两端，使 B 灯恰好正常发光，求此时 A 灯电阻。(3)将 A 与一个滑动变阻器(50 2 A)串联接在 6 V 电源两端，如图乙所示。调节滑动变阻器的滑片，当滑动变阻器的功率和 A 灯功率相等时，求滑动变阻器的功率。图 5ZT3类型二 电路变化电功率的计算4如图 5ZT4 所示，电源电压恒定，小灯泡上标有“2 V 1 W”的字样，滑动变阻器 R2的最大阻值为 50 。求：(1)小灯泡正常发光时的电阻。(2)断开开关 S1，闭合开关 S、S
4、2、S 3，将滑片 P 移到距 a 端的长度为总长 ab 的 位置15时，小灯泡 L 恰好正常发光，电源电压是多少？(3)断开开关 S2，闭合开关 S、S 1、S 3，将滑片 P 移到 a 端时，电流表示数为 2 A，此时电压表示数是多少，定值电阻 R1的阻值是多少？4图 5ZT45如图 5ZT5 所示，电源电压保持不变，电阻 R1为 30 ，小灯泡 L 标有“6 V 3 W”字样。闭合 S，断开 S1、S 2，滑动变阻器滑片 P 移至最右端时，小灯泡 L 恰好正常发光。闭合 S、S 1、S 2，滑动变阻器滑片 P 移动至最左端时，电路的总功率为 3 W。忽略小灯泡电阻随温度的变化。求：(1)
5、电源电压及小灯泡 L 的电阻。(2)滑动变阻器的最大阻值。(3)闭合 S，断开 S1、S 2，滑动变阻器消耗的电功率为 0.72 W 时，电流表的示数。5图 5ZT5类型三 多挡位电功率的计算6如图 5ZT6 所示是一款多功能洗衣机的简化电路图。此款洗衣机额定电压为220 V，它有两个挡位，当开关置于位置 1 时(电路接入 R1和 R2)为加热状态，消耗功率为2400 W；当开关置于位置 2 时(电路接入 R2和电动机 M)为保温洗涤状态。已知电阻 R1的阻6值为 22 ，水的比热容为 c 水 4.210 3 J/(kg)。(1)在洗衣机内加入质量为 20 kg、初温为 20 的冷水，求加热到
6、 70 时水吸收的热量。(2)求 R2的阻值。(3)已知洗衣机在保温洗涤状态下工作时，电动机的功率为 240 W，求此时通过电路的总电流。图 5ZT67如图 5ZT7 所示是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图，机内有温控开关 S0。该饮水机的部分参数已知：额定电压为 220 V，加热时的总功率为 880 W，保温时的功率为 40 W， R1、 R2为加热电阻丝。(假设它们的阻值不变)求：(计算结果若不能整除，保留一位小数)(1)当 S 和 S0闭合时，饮水机处在什么状态，此时电路中的总电流是多大？(2)在加热状态下，电阻丝 R1的阻值为多少？(3)傍晚是用电高峰期，若实际电压只有 20
7、0 V，饮水机加热的实际总功率是多大？7图 5ZT78详解详析1(1)由题图乙可知， R1、 R2的总电阻为 R12 4 ，UI 6 V1.5 A由电阻并联公式 R12 ，可求出 R25 。R1R2R1 R2(2)电阻 R2的额定功率为 P 7.2 W。U2R2 （ 6 V） 25 2全品导学号：79742075由电路图可知，滑动变阻器 R 与灯泡 L 串联，电压表测灯泡 L 两端的电压，电流表测电路中的电流。(1)由 P 得： RL 5 。U2R U额 2P额 （ 15 V） 245 W由 P UI 可得，灯泡的额定电流：IL 额 3 A，P额U额 45 W15 V因串联电路中各处的电流相等
8、，且灯泡能正常发光，所以使用的滑动变阻器的规格是“10 3 A” ，则当滑动变阻器连入电路的阻值为 10 时，电路中的电流最小，灯泡的电功率最小；总电流： I 1.2 A，URL R滑 18 V5 10 灯泡消耗的最小功率：P 灯小 I2R 灯 (1.2 A) 25 7.2 W。(2)将电源电压调到 15 V，用定值电阻 R0替换灯泡，当滑动变阻器滑片 P 置于中点 A处时，根据电阻的串联规律和欧姆定律可得：IA ；UR0 12R9当滑动变阻器滑片 P 置于 B 处时，滑动变阻器连入电路的电阻为 0，则根据电阻的串联规律和欧姆定律可得： IB ；UR0由图乙可知： IA IB，23即 ；UR0
9、 12R 23 UR0解得 R R0；由于滑片 P 置于中点 A 处时，电流表指针指到满偏刻度的 处，所以 IA的可能值为 0.4 23A 或 2 A；根据 IA IB可知， IB的可能值为 0.6 A 或 3 A；23所以由 I 得， R 与 R0的可能值为 R01 25 ， R02 5 ；UR UI1 15 V0.6 A UI2 15 V3 A根据题干可知，滑动变阻器的规格为“25 2 A” 。3(1) A、 B 并联接在 6 V 电源两端时，都正常发光，由 P 可得，1 min 内电路消耗Wt的电能：W 总 P 总 t(6 W3 W)60 s540 J。(2)将 A、 B 串联接在某电源
10、两端，使 B 灯恰好正常发光时，由 P UI 可得，通过 A、 B 的电流： IA IB 0.5 A，PBUB 3 W6 V由题图甲知，此时 UA2 V，所以 RA 4 。UAIA 2 V0.5 A(3)当 A 与滑动变阻器串联接在 6 V 电源两端时，通过它们的电流相等，当两者功率相等时，10根据 P UI， U A U 变 6 V3 V，12由题图甲知，此时 IA0.7 A，所以滑动变阻器的功率： P PA UA IA3 V0.7 A2.1 W。4(1) RL 4 。UL2PL （ 2 V） 21 W(2)当断开开关 S1，闭合开关 S、S 2、S 3时， R1被短路，灯泡 L 与 R2串
11、联，R2 50 10 ，15I IL 0.5 A，PLUL 1 W2 VU IR 总 I(R2 RL)0.5 A(10 4 )7 V。(3)当断开开关 S2，闭合开关 S、S 1、S 3，滑片 P 移到 a 端时，灯泡 L 与 R1并联，小灯泡两端的实际电压为 7 V，远大于它的额定电压 2 V，所以小灯泡将被烧坏，电压表示数为 7 V，此时电路中只有电阻 R1在工作，R1 3.5 。UI 7 V2 A5(1)当闭合 S，断开 S1、S 2，滑动变阻器滑片 P 移至最右端时，只有小灯泡接入电路，此时小灯泡 L 恰好正常发光，电源电压等于小灯泡的额定电压，即 U UL6 V；小灯泡的额定电流：I
12、L 0.5 A，PLUL 3 W6 V小灯泡 L 的电阻：RL 12 。ULIL 6 V0.5 A(2)闭合 S、S 1、S 2，滑片 P 移至最左端时，滑动变阻器与 R1并联，11P 并 3 W，U2R并R 并 ，R1RmR1 Rm代入数据可得，滑动变阻器的最大阻值：Rm20 。(3)闭合 S，断开 S1， S2，设电流表的示数为 I，此时滑动变阻器接入电路的阻值为R。则：I UR RL 6 VR 12 滑动变阻器消耗的电功率：P I2R0.72 W联立得，电流表的示数：I10.2 A 或 I20.3 A。6(1)水吸收的热量为Q c 水 m 水 t4.210 3 J/(kg)20 kg(7
13、0 20 )4.210 6 J。(2)当开关置于位置 1 时，电路的总功率为 P2400 W，R1的功率为 P1 2200 W，U2R1 （ 220 V） 222 R2的功率为 P2 P P12400 W2200 W200 W，R2的阻值为 R2 242 。U2P2 （ 220 V） 2200 W(3)当开关置于位置 2 时，电路的总功率为P P2 P 动 200 W240 W440 W，通过电路的总电流为12I 2 A。PU 440 W220 V7(1)当开关 S、S 0闭合时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，由 P 可知，电热U2R饮水机处于加热状态，此时电路中的总电流： I 4 A。P加 热U 880 W220 V(2)饮水机保温时电路为 R2的简单电路，由 P 可得，电阻 R2的阻值：U2RR2 1210 ，U2P保 温 （ 220 V） 240 W加热时两电阻并联，由 P 可得，电路中的总电阻： R 55 U2R U2P加 热 （ 220 V） 2880 W， ，即 。1R 1R1 1R2 155 1R1 11210 解得 R157.6 。(3)当电路两端电压为 200 V 时，饮水机在加热状态下的实际功率：P 加热 727.3 W。U实 2R （ 200 V） 255
