初中应用物理知识竞赛电功率教师版.docx

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初中应用物理知识竞赛电功率教师版

初中应用物理知识竞赛辅导讲座电功率（教师版）

【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（）

A．8VB．12VC．16VD．20V

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

B．R1的阻值为18欧

C．滑动变阻器R的最大阻值为9欧

D．R1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I’R=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，R1先后两次消耗的电功率之比16:

9，选项D错误。

【答案】C

（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。

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=

Ω，R2=Ω。

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/Ω=1000W。

（3）当开关S1置于a端、S2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。

【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（）

A．瓦。

B．瓦。

C．瓦。

D．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（）

A．瓦。

B．瓦。

C．瓦。

D．瓦。

5.答案：

B解析：

灯泡电阻RD=U2/P=9Ω，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3Ω。

。

当滑动片左移动时电阻减小，由R2R1/（R2+R1）=3解得R1=Ω。

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5V÷1/3A=15Ω。

由

）=15解得R=40Ω。

所以变阻器R1的阻值（有电流部分）的变化范围是Ω~40Ω。

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；

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=

；电阻的电功率I2R=；灯泡的电功率为P=I2R0.联立解得P=，选项C正确。

二．填空题

解析：

设电动机内阻为R，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，UI2=P+I22R；由上述二式解得P=.。

该玩具电动机正常转动时的效率为η=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R1＝R2＝Ω，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1min产生的热量是_________J.

3．（2006全国初中应用物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

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lmin，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

（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，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=（71÷1800）kWh=（71÷1800）×3600×103J，两盏灯的总发光功率为E/t=（71÷1800）×3600×103J÷2000s=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

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

0.1A

3、解：

（1）．因为光源消耗的功率为：

P光源=U光源I光源=24V×10A=240W。

鼓风机消耗的功率为：

P风机=U风机I风机=220V

×0.1A=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：

IR=I光源=10A。

所选用电阻的阻值应为：

R=UR/IR=196V/10A=Ω

。

所选用电阻消耗的功率为：

PR=I2RR=（10A）2×Ω=1960W。

4.．（2008第18届全国初中应用物理知识竞赛）如图l3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=60Ω和R2=120Ω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

。

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=5

60瓦+12

25瓦=600瓦。