初三物理培优,电功率之图像及挡位问题

1．挡位问题

U2

判断电热器挡位的方法：根据P＝可知，在电源电压一定时，电功率与电阻成反比．所以，电阻最小时，R电功率最大，为高温(或加热)挡；电阻最大时，电功率最小，为低温(或保温)挡．

2．图像问题

解答图像问题的关键是明确横坐标、纵坐标表示的物理意义及物理量的变化趋势；再利用串、并联电路规律、欧姆定律、电功率知识解答．

有关公式列表如下：

电 功 电 功 率 电 热 发 热 功 率 纯电阻电路 (电能全部转化为内能) W＝Pt＝UIt U2＝IRt＝t R2非纯电阻电路 (电能部分转化为内能) W＝Pt＝UIt WP＝＝UI t＝I2R＝U R2WP＝＝UI tQ＝W＝Pt＝UIt U2＝IRt＝t R2Q＝I2Rt U2P热＝IR＝ R2W＝＝UI tP热＝I2R 类型1 挡位问题

1．(多选)某型号的电饭锅有加热和保温两挡，其原理如图所示，以下说法正确的是( )

A．开关S断开时，电阻R1与R2串联 B．开关S断开时，电阻R1与R2并联 C．开关S闭合时为加热状态 D．开关S闭合时为保温状态

2．严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴．一只靴内加热电路如图所示，电源电压恒定，S2为三挡旋钮开关(金属片M可分别拨至a、b、c处)，电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点．这只电热靴的低温挡为6 W，则其中温挡和高温挡分别为( )

A．8 W，12 W B．8 W，24 W C．12 W，18 W D．12 W，24 W

3．某品牌的电加热器工作电路如图所示，其额定电压为220 V，加热功率为1 100 W，保温功率为44 W．单刀双掷开关S接b时，电加热器处于________(填“保温”或“加热”)状态，电路中定值电阻R1的阻值为________Ω.

4．如图是某款电热水龙头的电路原理图．R1、R2为电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡之间的切换．当开关同时接触2、3触点时，水龙头放出的是________(填“冷”“温”或“热”)水．若R2＝2R1，水龙头在温水挡正常工作时电功率为2 000 W，则它在热水挡正常工作1 min消耗的电能为________J.

1

5．容量为5.0 L的某品牌电热水壶如图甲所示，其加热功率为2 kW，保温功率为121 W．简化电路图如图乙所示，S是保温和加热的自动转换开关，在1个标准大气压下，让该壶正常工作，将一满壶初温为20 ℃的水烧开．求：[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]

(1)水吸收的热量．

(2)加热时间(不计热量损失)． (3)电阻R2的阻值．

6．如表所示为某电烤箱的铭牌，如图虚线内所示是电烤箱内部的简化电路 ××牌电烤箱 图．R1和R2均为电热丝，电烤箱开关接1时是低温挡，接2时是高温挡．求： 220 V 额定电压 (1)电路中R1和R2的阻值． 额定功率 (2)如果实际电压只有200 V，则电烤1 100 W 高温挡 箱在高温挡工作10分钟所消耗的电能是440 W 低温挡 多少．(最后结果保留整数)

50 Hz 频率

类型2 图像问题

7．灯泡L标有“2.5 V”字样，它的电阻随电压变化的关系图像如图甲所示．将该灯泡L和电阻R0接入电源电压恒为3 V的电路中(如图乙)，闭合开关S，灯泡L恰好正常发光．下列说法正确的是( )

A．闭合开关S，灯泡L的电阻为8 Ω

B．闭合开关S，1 s内电阻R0产生的热量为0.325 J C．断开开关S，灯泡L的电阻为0 Ω D．灯泡L的额定功率为0.625 W

8．电阻R1、R2串联如图甲，流过电阻的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关后电流表的示数为0.2 A，则R1、R2两电阻的电功率之比为( )

A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．3∶2

9．如图所示的电路中，在滑动变阻器R1的滑片从A向B滑动的过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，下列说法正确的是( )

2

A．R2的阻值为10 Ω B．电源电压为16 V C．当电流表示数为0.2 A时，R1接入电路的阻值为20 Ω D．该电路的最大功率为4.05 W

10．如图甲所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的U－I关系图像如图乙所示．则下列判断正确的是( ) A．电源电压为10 V

B．定值电阻R1的阻值为20 Ω

C．滑动变阻器R2的阻值变化范围为0～10 Ω

D．变阻器滑片在中点时，电路消耗的总功率为1.8 W

11．如图甲所示的电路中，电源电压不变，R0为定值电阻，滑动变阻器R消耗的电功率随电流变化的关系如图乙所示．图乙中的a′、b′两点分别与滑片P在图甲中的a、b两位置相对应．则电源电压为________V.

12．有两只灯泡，A灯“6 V 6 W”、B灯“6 V 3 W”，A和B中电流随两端电压变化关系的图像如图甲所示．

(1)将A、B并联后接在6 V电源两端，求干路上的电流； (2)将A、B串联后接在某电源两端，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R(20 Ω 2 A)串联后接在6 V电源两端，如图乙所示，调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率为A灯功率的两倍时，求滑动变阻器的功率．

13、小亮家新装了一台智能电热马桶盖，如图甲所示，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三挡并可手动调节，其额定电压为220 V，低温挡、中温挡的额定功率分别为22 W和44 W.利用所学知识他设计了一个等效电路图，如图乙所示，用两定值电阻R1和R2表示两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b.当它接入家庭电路中正常工作时：

（1）低温挡加热的电流多大？

（2）中温挡加热5 h，消耗多少度电？ （3）高温挡加热的额定功率是多少瓦？

3

14、小华准备参加玩具赛车比赛，她想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时她先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中．请问：

(1)这只电动机线圈的电阻为多少？

(2)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？

电动机的 电压/V 0.2 2.0 电动机 工作状态 不转动 正常转动 通过电动机的 电流/A 0.4 1.0 15、一台电风扇接在220 V的电路中正常工作，通过风扇电动机的电流为0.5 A，测得风扇电动机线圈电阻为5 Ω，求：

(1)电风扇的输入功率是多少？

(2)电风扇每分钟消耗的电能是多少？

(3)电风扇的电动机每分钟产生的电热是多少？产生的机械能是多少？

4

参

电功率之图像和挡位问题

1．AC 2.A 3.加热 44 4.温 1.8×105 5.(1)一满壶水的体积：V＝5.0 L＝5.0 dm3＝5×103 m3，由ρ＝

－

－

m

V

可得，水的质量：m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×5×103 m3＝5 kg 在1个标准大气压下水的沸点是100 ℃，则水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃－20 ℃)＝1.68×106 J WW1.68×106 J(2)不计热损失时，消耗的电能：W＝Q吸＝1.68×10 J 由P＝可得，加热时间：t′＝＝＝840 s (3)

tP2 000 W

6

U2

由电路图可知，开关S闭合时，电路为R2的简单电路，电热水壶处于加热状态，由P＝可得，电阻R2的阻值：

RU2（220 V）U2

R2＝＝＝24.2 Ω 6.(1)开关接2时，电路为R1的简单电路，电烤箱处于高温挡，由P＝可得，电P2 000 WRU2（220 V）路中R1的阻值：R1＝＝＝44 Ω 开关接1时，R1与R2串联，电烤箱处于低温挡，此时电路中的总

1 100 WP高

2

U2（220 V）

电阻：R＝＝＝110 Ω 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值：R2＝R－R1＝110

440 WP低

2

2

U2（200 V）2实

Ω－44 Ω＝66 Ω (2)实际电压只有200 V，电烤箱在高温挡工作10分钟所消耗的电能：W＝t＝

R144 Ω×10×60 s≈5 455 J 7.D 8.C 9.D 10.D 11.12 12.(1)将A、B并联接在6 V电源两端，因并联电路中各支路

两端的电压相等，所以，两灯泡两端的电压均为6 V 由图甲可知，通过两灯泡的电流分别为IA＝1.0 A，IB＝0.5 A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路上的电流：I＝IA＋IB＝1.0 A＋0.5 A＝1.5 A (2)将A、B串联接在某电源两端，因串联电路中各处的电流相等，且使B灯恰好正常发光，所以，由图像可知，电路UUA2 V

中的电流I′＝IB＝0.5 A 此时A灯泡两端的电压UA＝2 V 由I＝可得，此时A灯电阻：RA＝＝＝4 Ω

RI′0.5 A(3)将A与一个滑动变阻器串联接在6 V电源两端时，因串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器的功率为A

灯功率的两倍，所以，由P＝UI可知，U滑＝2UA′ 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压：U＝U滑＋UA′＝2UA′＋UA′＝3UA′＝6 V 解得：UA′＝2 V，U滑＝2UA′＝2×2 V＝4 V 由图像可知，此时电路中的电流I″＝0.5 A 则滑动变阻器的功率：P滑＝U滑I″＝4 V×0.5 A＝2 W P低22 W13.(1)低温挡工作电流I低＝＝＝0.1 A (2)中温挡加热5 h，消耗的电能W＝P中t＝0.044 kW×5 h＝0.22

U220 V

2

U2（220 V）

kW·h＝0.22度 (3)低温挡时，S1断开、S2接b，R1和R2串联，R低＝R1＋R2＝＝＝2 200 Ω 中温

22 WP低

U2（220 V）

挡时，S1闭合、S2接b，R1接入电路，R2被短路，R中＝R1＝＝＝1 100 Ω 则R2＝R低－R1＝2 200

44 WP中R1R21 100 Ω×1 100 Ω

Ω－1 100 Ω＝1 100 Ω 高温挡时，S1闭合、S2接a，R1和R2并联，R高＝＝＝550 Ω 高

2 200 ΩR1＋R2U2（220 V）

温挡加热的额定功率P高＝＝＝88 W

550 ΩR高

14、解：(1)根据线圈不转动时是纯电阻电路可求出线圈电阻：R＝U1/I1＝0.2 V/0.4 A＝0.5 Ω

(2)电动机正常工作时消耗的总的电功率： P总＝U2I2＝2 V×1 A＝2 W 正常工作时发热的功率：

P热＝I2R＝(1.0 A)2×0.5 Ω＝0.5 W

转化为机械能的功率：P机＝P总－P热＝1.5 W 15、解：(1)电风扇的输入功率P＝UI＝220 V×0.5 A＝110 W；

(2)电风扇每分钟消耗的电能等于电流所做的功

5

2

2

W电＝Pt＝110 W×60 s＝6 600 J；

(3)电风扇的电动机每分钟产生的电热，根据焦耳定律计算Q＝I2Rt＝(0.5 A)2×5 Ω×60 s＝75 J， 产生的机械能W机械＝W电－Q＝6 600 J－75 J＝6 525 J.

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