2499人教版物理电功电功率 综合练习.docx
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2499人教版物理电功电功率综合练习
第九章电功电功率(综合练习)
【例题精选】
1、电功率的计算
例1:
将标有“220V40W”的电灯接在110V电源时的电功率是多少?
分析:
220V是额定电压,40W是额定功率,110V是实际电压,由于实际电压与额定电压不等,因此所需求的实际功率也就与额定功率不相等了。
解∵
∴
或者∵
例2:
两只标有“6V3W”和“6V4W”的小灯泡串联后接在6V的电源上发光谁更亮一些。
若将它们并联后接在4V的电源上发光谁亮一些?
分析电灯发光的明亮程度跟它们的实际功率有关,实际功率大的发光亮,反之则暗。
解法一、串联时如图一
“6V3W”的灯L1电阻为R1,
,“6V4W”的灯L2的电阻为R2
解法二、∵串联电流强度相等
∴
∴P1>P2电灯“6V3W”发光更亮
并联时电路如图二
解法一分别计算两灯的实际功率,再进行比较:
∵
同理
两灯都不能正常发光,但“6V4W”的小电灯发光更亮。
解法二
∴P2>P1
“6V4W”灯发光亮
2、掌握电路定性分析的思路和方法
这一类习题的特点是没有数字的运算,在电源电压和定值电阻不变的情况下,经过移动滑动变阻器滑片;开关的断开闭合,改变电路的结构,从而得电路中电流,分电压,分电流,分功率等各物理量发生变化。
让学生通过一系列的推理得到变大,变小或不变的结论。
这种推理要求逻辑性强,一是每步都必须找出可靠的根据,二是思维顺序要正确。
(1)首先我们研究由于滑片的移动,电路中开关的断开,闭合对电路的总电阻的影响。
滑片的移动使得滑动变阻器接入电路中的电阻丝长度发生了变化,从而使得滑动变阻器接入电路中的电阻发生了变化。
这种变化是变大还是变小,可以用电流路径图去判断。
假若滑动变阻器R1与某定值电阻R2组成串联电路,其中变阻器的阻值变大,
假若滑动变阻器R1与定值电阻R2并联。
从式中
看出若R1增大,使得
减小,
不变。
所以
也减小,即
减小,其倒数
必增大。
反之当R1减小,则并联总电阻
也随之减小。
由于串联和并联的结论相同,顾而推导出由串联、并联组成的混联电路的结论也是同样。
最后结论:
电路中的任何一个电阻变大时,电路的总电阻将增大,任何一个电阻变小时,电路的总电阻将变小。
可以做为定性分析电路的依据使用,请记住。
(2)开关的断开和闭合,常常是使某个电阻或某段电路接入电路中,或者使某个电阻或某段电路被短路,从而改变电路结构,使总电阻发生变化。
这里可以记住:
越串总电阻越大,并联电路是越并,总电阻越小。
(3)简单的串,并联电路的定性分析的思维顺序是:
一看总电阻,二看总电流,三看分电压,四看分电流,最后是功率。
其中判断总电阻的变化规律的依据是上面讲的
(1)
(2)。
判断总电流的变化的根据是欧姆定律,判断分电压和分电流的根据是欧姆定律或串并联电路特点:
U=U1+U2和I=I1+I2。
最后判断功率的变化规律则是利用计算功率的公式。
例3:
图3中的定值电阻R1与滑动变阻器R2组成串联电路,当电源电压U不变时,滑动变阻器的滑片P向右移动过程中,定值电阻两端电压U1,电功率P1,滑动变阻器两端的电压U2和电功率P2的变化情况?
解:
按照上面给定的解题思路
①首先分析总电阻的变化,由于滑片P向右移动,使得滑动变阻器中通过电流的那部分阻丝的长度增加。
从而使R2的阻值变大。
因为
其中R1是定值电阻,大小不变,所以R总将随R2的增大而增大。
②二看总电流。
根据欧姆定律
,由于电源电压U不变,分姆
变大,使总电流I总减小。
③三看分电压。
图3中R1、R2两端的电压分别是U1和U2。
研究的顺序是先分析定值电阻的分电压,正因为它的电阻值是不变量,所以先研究U1比先研究U2要方便得多。
根据欧姆定律U1=I×R1=I总×R1,由于I总的变小,R1不变,使得U1减小。
研究U2变化时不能再使用欧姆定律,因为U2=I总×R2,其中I总变小,R2增大,而且增大和减小的倍数不知道,因此无法用U2=I总×R2判断U2的变化规律。
此时应考虑用串联电路的特点U2=U—U1,因为U1电源电压大小不变,U1减小使得U2应变大。
④四看分电流。
由于是串联电路,通过电阻R1和R2的电流强都跟总电流相等,所以两个电流I1和I2也应变小。
⑤最后看电功率。
由于受初中数学知识的限制,仅要求毕业生讨论定值电阻R1的电功率P1,应采用公式P1=I2×R1,由于R1不变,I变小,因此电功率P1将变小。
P2的变化就不讨论了。
3、列方程解题
解题的要求和要领是:
①针对每一种电路状态分别画出电路图,建立物理图景,以便将不同的两状态区分开来。
②对于不同的两种电路状态来说,只有电源电压,定值电阻被认为是不变的。
其它的物理量一般是不同的。
③运用公式要严格地做到“对应”。
除电源电压、定值电阻外,切忌将前后两种状态中的物理量相互混淆代入到公式中进行计算。
例4:
电路如图4所示,灯L1的电阻R1是灯L2的电阻R2的
(不考虑灯丝电阻随温度变化)。
电源电压10伏并保持不变。
S1、S2为开关。
当闭合S1,断开S2时,灯L1正常发光,电阻R3消耗的电功率为2瓦,电压表示数为U1;当闭合S2,断开S1时,电阻R4消耗的电功率为
瓦,电压表示数为
。
(北京市97年中考题)
求
(1)灯L1的额定功率。
(2)电阻R4的阻值。
分析:
①此题的电路图属于规范的习惯电路,用电器间的串并联关系,S1和S2控制哪部分电路都比较容易辩认。
但是我们还是建议做这种题目时按照要求,把两种工作状态分别画出两个电路图,并标上已知条件,帮助我们思考。
两个电路图见图5(甲)和(乙)。
②电路中的两个电灯和两个电阻的阻值都是未知数,根据给定的R2=2R1也还是有3个未知数。
若根据已知条件2W和
的功率列出的方程一定属于三元二次方程组。
但这个方程组对于初中毕业生来说应属难题。
应考虑用“比”来计算。
解法一利用方程组计算,
设灯L1的电阻为R1,电阻R3和R4为未知数根据公式:
∴
由③式得2(R1+R3)=3R1+R4……④,
将④式代入②式得:
……⑤
∴
……⑥
将⑥代入④式:
2(R1+2P4)=3R1+R4
3R4=R1……⑦
将⑦代入⑥
……⑧
将⑦代入②
因为(甲)图中的电灯L1正常发光,所以灯L1的实际功率P1就等于它的额定功率
解法二、利用“比”解
在图(甲)中U=I1(R1+R3)
在图(乙)中U=I2(R1+R2+R4)
=I2(3R1+
)
在图甲中
答灯L1额定功率3W,R4的阻值4。
五、综合能力测试题
1、加在阻值为12欧的电阻器两端的电压是伏,5分内电流通过这个电阻做了焦的功。
2、标有“12V9W”字样的小灯泡,它的灯丝在正常工作时的电阻是欧,接到电路中通过它的电流是0.5安,则这盏灯的功率是瓦。
3、一只额定电压是220伏的灯泡,把它接在电压是110伏的电路上时,实际功率是25瓦,则此灯泡的额定功率是瓦。
4、某电热器的电阻是50欧,当它的电阻丝通过的电流是4安时,100秒可产生的热量是焦。
5、1千瓦时的电可供“P2220—40”的电灯正常工作小时。
6、如图6所示的电路中,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中()
A、电流表示数变小,电压表V1示数变大
B、电压表V1示数不变,灯L亮暗不变
C、电压表V2示数不变,灯L亮暗不变
D、电压表V2示数变大,电流表示数变小
7、把标有“P2220—40”的甲灯和标有“P2220——25”的乙灯串联在家庭电路中,则()
A、甲、乙两盏灯的额定电压都变小
B、甲、乙两盏灯均不能正常发光,甲灯比乙灯亮些
C、甲、乙两盏灯均不能正常发光,乙灯比甲灯亮些
D、甲、乙两盏灯均不能正常发光,乙灯的实际电压比甲的大
8、分别标有“6V,2W”和“12V,8W”的两个灯泡,串联后接在电路中,为使其中一个恰能正常发光,加在电路两端的电压应是()
A、6VB、12VC、18VD、24V
9、额定电压相同的甲、乙两灯,串联后接在某电路中,甲灯比乙灯亮,正列说法正确的是()
A、甲灯的额定功率和实际功率都大B、乙灯的额定功率和实际功率都大
C、甲灯的额定功率小,实际功率大D、乙灯的额定功率小,实际功率大
10、如图7所示,当开关S接到a处时,电压为4伏,电流表示数为0.5安,灯泡正常发光。
当开关S接到b处时,电压表示数为6.4伏,电流表示数为0.4安。
设电源电压不变,求:
(1)灯泡L的额定电功率?
(2)开关接到b处时,灯泡L的实际电功率?
11、某电路两端电压保持不变,若电路中只接一个电阻R1,电路中的电流为I,消耗的功率为P1,若在R1上并联一个电阻R2时,干路中的电流为2I,电路消耗的功率为P2,测P1:
P2()
A、1:
2B、2:
1C、3:
1D、1:
3
12、将定值电阻R1单独接在电压不变的电源上,消耗的功率是20瓦,另一个定值电阻R2单独接在这个电源上消耗的功率是R1消耗功率的1.5倍,若将R1和R2串联接在这个电源上,则这个电阻消耗的总功率是()
A、50瓦B、25瓦C、12瓦D、10瓦
13、如图8,电源电压保持不变,当S1闭合,S2打开时,电流表的示数是I1,电阻R1的功率是P1,R1和R3消耗的功率之比是2:
1;当S1打开,S2闭合时,电流表示数是I2,电阻R2的功率是P2,,已知I1:
I2=2:
3,则:
()
A、R2:
R3=2:
1B、R2:
R3=1:
2
C、P1:
P2=8:
9D、P1:
P2=4:
9
14、图9,电源电压保持不变,当开关S闭合时,电流表示数为3安,当S断开时,电压表的示数为4伏,R2消耗的功率为8瓦,则电阻R2=欧。
15、将电阻为R1的电热器与阻值R2=24欧的电阻串联后接在电压一定的电源两端。
通电后电热器的实际功率为它额定功率的
,电路中的电流为1安。
若将电热器直接接到电源两端,电热器的功率恰为额定功率,则电源电压等于伏。
16、电灯L跟电阻R串联后接到电压为10伏的电源上,电路接通后,100秒内电阻R上电流做的功是10焦。
已知电灯L的额定功率是10瓦,电阻R的阻值是10欧,电灯的电阻不变,则电灯的额定电压是伏。
17、将电阻R与用电器A串联接到电源两极,若电源电压恰好等于电器A的额定电压,A消耗的功率是13.5瓦,若把用电器A换成用电器B,B消耗的功率是17.28瓦,已知用电器B的额定电压与A相同,额定功率是A的2倍,求用电器A的额定功率。
六、答案
1、9002、1643、100
4、8×1045、25
6、D
提示:
①此题串联电路,电流表测电路中电流,电压表V1测电压电压,V2测滑动变阻器两端电压。
滑片P左侧电阻丝接入电路。
②一看总电阻。
滑片P右移使滑动变阻器接入电路电阻增大,则串联总电阻增大。
③二看总电流。
根据欧姆定律
,因为电源电压不变,R总变大,使得总电流I总变小。
④三看分电压。
灯两端电压
,由于I变小,RL不变,则UL变小。
变阻器两端电压UW=U—UL,则UW变大,即电压表VL示数变大。
⑤最后看电功率。
不变,因此电功率P2将变小,灯将变暗。
7、CD
提示:
R甲与R2串联接在220伏电路中,两灯各分得220伏电压中的一部分电压,因此都不到各自的额定电压,都不能正常发光,又因在串联电路中,
即电阻大的分得的电压多,实际功率也大。
8、B
提示:
计算灯的电灯
串联接在电路中,两灯总均分电源电压。
如果让第一盏灯正常工作,两灯各分6伏电压,电源电压为12伏,第二盏灯没到其的额定电压,亮度变暗,但可以这样做。
如果让第二盏灯正常工作,两盏灯各分12伏电压,电源电压为24伏。
第一盏灯分得的电压大大超过其额定电压,很快会被烧坏,不能这样做。
9、C
10、6W,3.84W
提示:
当S接到a处时和接到b处时,电路如图10(甲)(乙)
在甲图中
在乙图中
在(甲)图中
在(乙)图中
答:
灯的额定功率为6W,S接b处时,实际功率为3.84W。
11、A
12、C
提示:
两电阻串联后接在原来电源上
13、C
提示:
S1闭合,S2打开电路如图11(甲),S1打开,S2闭合时,电路如图11(乙)
在(甲)图中,
R1=2R3
在(乙)图中
14、8
提示:
当开关闭合时电路如图12(甲)所示,当S断开时电路如图(乙)所示。
在(甲)图中
……①
在(乙)图中
R1=4代入①式
U=3A×4=12V
在(乙图中)
15、36
提示:
用电器与R2串联前后电中如图13(甲)(乙)
在图(甲)中
在图(乙)中
16、30
提示:
电路如图14
17、24W
提示:
R与A串联如图15(甲),R与B串联如图15(乙所示)
解
在(甲)图中
答:
用电器A的额定功率为24W