九年级物理专题训练电功率计算题教师版.docx

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九年级物理专题训练电功率计算题教师版

2018---2019年九年级物理专题训练（教师版）

电功率计算题

1.电阻式传感器被广泛应用与测力、测压、称重，它的核心部分是一只可变电阻，一同学用如图甲所示电路研究某电阻式传感器的特性，图中R0为定值电阻，R为电阻式传感器，当控制其阻值从0变为60Ω，测得传感器消耗的电功率与通过它的电流关系图象如图乙所示，已知电源电压恒定不变．

（1）当通过传感器的电流为0.1A时，传感器的电阻为多少；

（2）求P1的值；

（3）求R0的阻值．

【解析】

（1）由题知，电阻式传感器的阻值从0变为60Ω，传感器消耗的电功率与通过它的电流关系图象如图乙所示；由图乙可知，通过传感器的电流最小为0.1A，由欧姆定律可知电路中的总电阻最大，传感器的电阻最大，即为60Ω；

（2）当I=0.1A时，P1的值：

P1=I2R=（0.1A）2×60Ω=0.6W；

（3）当电路中的电流I=0.1A时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由I=U/R可得，电源的电压：

U=I（R0+R）=0.1A×（R0+60Ω）﹣﹣①，

当R=0Ω时，电路为R0的简单电路，此时电路中的电流最大，由图乙可知最大电流I′=0.5A，则电源的电压：

U=I′R0=0.5A×R0﹣﹣﹣②，因电源的电压不变，所以，0.1A×（R0+60Ω）=0.5A×R0，解得：

R0=15Ω。

2.小明家的微波炉说明书已遗失，只知道它的额定电压是220V，不知其他数据．他利用家中的电能表（如图所示）和一只钟表，测出了这个微波炉的电功率．用N表示每消耗1kW·h的电能电能表上的转盘转过的转数；用n表示在微波炉工作th时电能表的转盘所转过的转数．

（1）请推导出计算微波炉电功率（单位用kW）的公式．

（2）测量时，小明只让微波炉工作，观察到1min内电能表转盘转过50转，则他家微波炉的电功率是多少瓦？

【解析】

（1）转过n转消耗的电能

；微波炉的电功率

；

（2）微波炉的电功率

3.在综合实践活动课上，小明设计了如图所示的模拟调光灯电路，此电路中电源电压不变，灯泡L标有“6V3W”字样，定值电阻R1的阻值为6Ω．将滑动变阻器R2的滑片P置于最右端，闭合开关，电压表和电流表示数分别为6V和0.3A；移动滑片P至某一位置，电压表和电流表示数分别为1V和0.5A．

（1）灯泡L正常发光时的电阻多大？

（2）滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，闭合开关，灯泡L的实际功率多大？

【解析】

（1）灯泡正常发光时的电阻

；

（2）灯泡正常发光时的电流

，

当滑片移动到某一位置，电路中电流为0.5A，小灯泡正常发光，它两端的电压为6V，定值电阻两端的电压

，电源电压

；

当滑片移动到最右端，定值电阻两端的电压

，小灯泡两端的电压

，小灯泡的实际功率

。

4.在如图所示的电路中，已知电源电压恒为10V，定值电阻R0的阻值为10Ω，灯泡的额定电压为6V，不计灯丝阻值变化。

当开关S1、S3断开，S2闭合时，移动滑片P，灯泡正常发光时，电流表示数为0.6A；当开关S1、S2和S3均闭合，滑片P置于滑动变阻器R的中点时，滑动变阻器R消耗的电功率为5W。

（1）灯泡的额定功率。

（2）当只闭合开关S1时，电流表的示数。

（3）当开关S1，S2、S3全部闭合，滑片P置于中点时，电流表的示数。

【解析】

（1）开关S1、S3断开，S2闭合时，灯泡与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，

因灯泡正常发光，电流表示数为0.6A，所以，灯泡额定功率：

PL=ULI1=6V×0.6A=3.6W；

（2）当只闭合开关S1时，电路为R0的简单电路，电流表测电路中的电流，则电路中电流表的示数：

；

（3）当开关S1、S2和S3均闭合，滑片P置于滑动变阻器R的中点时，R0与

并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过R0的电流仍为I2=1A，由P=UI可得，通过滑动变阻器R的电流：

，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流表的示数：

I=IR+I2=0.5A+1A=1.5A．

5..为反对浪费，响应“光盘行动”，小明为自助餐厅的餐桌设计了“光盘仪”。

餐盘放在载盘台上，若盘内剩余食物的质量达到或超过规定值。

人一旦离开餐桌，提示器就会发出提示音，其原理图如下图所示。

电源电压3V不变，提示器的电阻R 0 恒为50Ω，传感器R 1 的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示。

开关s闭合后，问：

（1）根据表中数据当载盘台所载质量是100g时，R 1 的阻值是多少?

电路中的电流是多少？

（2）在第

（1）问的基础上，通电5s．电流通过R 1 产生的热量是多少？

（3）当电路中的电流达到0.03A时，提示器会发出提示音，若空餐盘质量为100g，此时盘内剩余食物的质量是多少？

【解析】

（1）根据表中数据可知，当载盘台所载质量是100g时，R1的阻值为100Ω；

此时电路的总电阻：

R=R1+R0=100Ω+50Ω=150Ω；

电路中的电流：

；

（2）电流通过R1产生的热量：

Q=I2Rt=（0.02A）2×100Ω×5s=0.2J；

（3）当电路中的电流达到0.03A，

；

则R1′=100Ω-50Ω=50Ω；

查表可知，载盘台所载质量为150g，则剩余食物的质量为150g-100g=50g．

6.如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“3V1.5W”的字样，滑动变阻器R1的阻值变化范围为0～70Ω，定值电阻R2的阻值为30Ω。

求：

（1）小灯泡L正常发光时的阻值为多少？

（2）当S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片滑到a端时，小灯泡L恰好正常发光，此时电流表的示数为多少？

（3）保证电流表有示数时，滑动变阻器的滑片应怎样移动，同时开关应怎样闭合或断开才能使电路的总电功率最小？

最小电功率为多少？

【解析】

（1）小灯泡正常发光时的阻值：

RL=U额2/P额=（3V）2/1.5W=6Ω

（2）当S1、S2和S3都闭合时，滑动变阻器的滑片滑到a端时，小灯泡L和电阻R2并联接入电路，电流表测干路电流，小灯泡L恰好正常发光，电源电压U=3V。

I1=U/RL=3V/6Ω=0.5A

I2=U/R2=3V/30Ω=0.1A

I=I1+I2=0.5A+0.1A=0.6A

（3）保证电流表有示示数时，当滑动变阻器的滑片滑到b端，开关S2断开，S1S2闭合时，R1和R2串联，电路总电阻最大，电路的总电功率最小。

该最小电功率为P最小=U2/R总=（3V）2/（70Ω+20Ω）=0.09W

7.如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6V3W”的字样，其电阻不随温度变化，滑动变阻器的最大阻值为18Ω．当S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器滑片P从b端向a端滑过三分之一时，小灯泡恰好正常发光．保持滑片P的位置不变，闭合S、S1、S2，发现电路消耗的总功率变化了12W．求：

（1）小灯泡正常工作的电流．

（2）小灯泡的电阻．

（3）电源电压．

（4）当开关S、S1、S2都闭合时，电路消耗总功率的最小值．

【解析】

（1）小灯泡正常发光时的电压UL=6V，功率PL=3W，

由P=UI可得，小灯泡正常工作的电流：

IL=PL/UL=3W/6V=0.5A；

（2）由U=IR可得，灯泡的电阻：

R_L=UL/IL=6V/0.5A=12Ω；

（3）当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器滑片P从b端向a端滑过三分之一时，灯泡与变阻器的2/3电阻串联，因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，所以，电路中的电流I=IL=0.5A，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电源的电压：

U=I（RL+2R/3）=0.5A×（12Ω+2/3×18Ω）=12V；

（4）此时电路消耗的总功率：

P=UI=12V×0.5A=6W，

保持滑片P的位置不变，闭合S、S1、S2时，R0与变阻器的2/3电阻并联，因电路消耗的总功率变化了12W，所以，电路中的总功率：

P=12W+6W=18W，

因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，滑动变阻器消耗的电功率：

PR=3U2/2R=3×（12V）2/2×18Ω=12W，

R0的电功率：

P0=P-PR=18W-12W=6W；

要使电路消耗的总功率最小，应使滑动变阻器接入电路中的电阻最大，

变阻器消耗的最小功率：

PRmin=U2/R=（12V）2/18Ω=8W，

电路中的最小总功率：

Pmin=P0+PRmin=6W+8W=14W。

8.如图所示，电源电压为12V，并且保持不变，滑动变阻器R1的最大阻值为18Ω，R2为12Ω，小灯泡L上标有“6V3W”字样．

（1）当S闭合，S1、S2都断开时，要使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路中的阻值为多大？

（2）闭合S、S1、S2，调节滑动变阻器，此时电流表示数为2.5A，求通电10min电流通过滑动变阻器做的功是多少？

（3）开关应怎样闭合或断开才能使电路总电功率最小？

最小电功率为多少？

【解析】

（1）小灯泡L上标有“6V3W”字样，表示灯的额定电压为6V，灯的额定功率为3W，由P=UI可得，灯的额定电流：

IL=PL/UL=3W/6V=0.5A，

由欧姆定律可得，灯正常发光时的电阻：

RL=UL/IL＝6V/0.5A=12Ω；

当S闭合，S1、S2都断开时，灯与变阻器R1串联，等效电路图如图所示：

要使灯泡正常工作，灯泡两端的电压U额=6V，电路中的电流为：

IL=0.5A，

由串联电路电压的规律，滑动变阻器两端的电压U滑=U-U额=12V-6V=6V，

则滑动变阻器接入电路中的阻值：

R滑=U滑/IL=6V/0.5A=12Ω；

（2）闭合S、S1、S2时，灯短路，两电阻并联，等效电路图如图2所示：

此时电流表示数为2.5A，即干路电流I=2.5A，

由欧姆定律可得，通过R2的电流：

I2=U/R2＝12V/12Ω=1A；

根据并联电路电流的规律，通过变阻器的电流：

I滑=I-I2=2.5A-1A=1.5A，

通电10min电流通过滑动变阻器做的功：

W滑=UI滑t=12V×1.5A×10×60s=10800J；

（3）要使电路总电功率最小，根据P=UI=U2/R可知，则电路中的总电阻应最大；根据并联电路的总电阻小于其中任一电阻，串联的总电阻大于其中任一电阻，因为变阻器的最大电阻为18Ω且R1＞R2，所以，将R1与灯串联，即S闭合，S1、S2都断开且将变阻器的最大电阻连入电路中时，电路中的总电阻最大；

则R大=R1+RL=18Ω+12Ω=30Ω，故电路的最小电功率：

P最小=U2/R大=（12V）2/30Ω=4.8W。

9.如图是某电器设备内的一部分电路，电源电压恒为12V，R1为定值电阻，R2为标有“100Ω0.5A”字样的滑动

变阻器．R3为标有“3V0.9W”字样的定值电阻．当开关同时闭合时，电流表的示数为0.3A，求R1的阻值及这种情况下整个电路可能消耗的最小功率．

【解析】

两个开关同时闭合时，电阻R3为被短路，电路中只剩下．，R1和R2，而且二者是并联关系。

此时电路等效图如下。

并联支路电压相等而且都等于电源电压，所以

对

支路，根据欧姆定律

支路消耗的电功率

对

支路，电压

不变，而电阻可以在0—100之间变化，

电功率

，当电阻最大时，电功率最小，此时

最小功率为

，所以整个电路可能消耗的最小功率是

10.了一种小鸡孵化器的电路模型，如图所示，在一般情况下，只需灯光照明，温度较低时，则需要加热．电源电压为72V，R1为定值电阻，R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器，其上标有“200Ω3A”的字样，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，灯泡上标有“12V3W”的字样．

（1）灯泡正常工作时的电流是多大？

（2）闭合S，断开S1、S2，灯泡正常工作，求R1的阻值．

（3）S、S1、S2均闭合时，求R2上消耗电功率的最大值．

【解析】

（1）已知灯泡的额定电压和额定功率，由P=UI可得灯泡正常工作电流：

；

（2）由图知，当闭合S，断开S1、S2，R1与L串联，灯泡正常工作，

由串联电路电流特点知通过R1的电流：

I1=I=0.25A，

由串联电路电压特点知R1两端电压：

U1=U-UL=72V-12V=60V，

由欧姆定律可得R1的阻值：

；

（3）由图知，S、S1、S2均闭合时，R1与R2并联，电流表A2测干路电流，

由并联电路特点知，U=U1′=U2=72V，

由欧姆定律可得通过R1的电流：

，

因为电流表A2的量程为0～3A，所以通过R2的最大电流：

I2=IA2-I1′=3A-0.3A=2.7A，

所以R2上消耗电功率的最大值：

P2最大=UI2=72V×2.7A=194.4W．

11.如图，小灯泡标有“6V，3W”，电流表的量程是0~3A，R0=36Ω，电源电压U=12V，滑动变阻器最大电阻是18Ω。

求：

（1）S1和S2都断开时，滑动变阻器接入电路的阻值多大时，灯L能正常发光？

（2）S1和S2都闭合时，移动P，电路允许消耗的最大功率及最小功率各是多少?

【解析】

（1）当S1和S2都断开时，灯泡L与滑动变阻器串联，因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，所以，由P=UI可得，电路中的电流：

I=PL/UL=3W/6V=0.5A，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压：

U滑=U-U_L=12V-6V=6V，

由I=U/R可得，滑动变阻器接入电路中的电阻：

R滑=U滑/I=6V/0.5A=12Ω，

即滑动变阻器接入电路的阻值为12Ω时，灯L能正常发光；

（2）当S1和S2都闭合时，R0与滑动变阻器并联，电流表测干路电流，调节滑片P，当电流表的示数最大为3A时，电路的总功率最大，

则电路的最大总功率：

P大=UI大=12V×3A=36W；

当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的总电阻最大，电路的总功率最小，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，电路中的总电阻：

R=R0R滑大/R0+R滑大=36Ω×18Ω/36Ω+18Ω=12Ω，

则电路的最小总功率：

P小=U2/R=（12V）2/12Ω=12W

12.如图所示，灯泡L标有“6V6W”字样（灯泡电阻不受温度影响），滑动变阻器的最大阻值为12Ω，电源电压为6V保持不变．

（1）求小灯泡的电阻；

（2）当S1、S2闭合，滑片P位于a处时，灯泡L正常发光，这时电流表的示数为多少？

（3）当S1、S2闭合，滑片P位于中点c处时，电路消耗的总功率．

（4）当S1闭合、S2断开，滑动变阻器接入电路的电阻为R1时，电路消耗的总功率为P1；当S1闭合、S2断开，滑动变阻器R接入电路的电阻为R2时，电路消耗的总功率为P2，已知R1：

R2=1：

4，P1：

P2=2：

1，求R1的阻值以及滑动变阻器的阻值为R2时滑动变阻器消耗的电功率．

【解析】

（1）由

可得，灯泡的电阻：

；

（2）当S1、S2闭合，滑片P位于a处时，L与R并联，电流表测干路电流，

因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，

所以，电路中的总电阻：

，这时电流表的示数：

；

（3）当S1、S2闭合，滑片P位于中点c处时，灯泡L与cb段电阻并联后与ac段电阻串联，则并联部分的电阻：

，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

所以，电路中的总电阻：

，

电路消耗的总功率：

；

（4）当S1闭合、S2断开时，灯泡与滑动变阻器串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，

，

解得：

R1=3Ω，则R2=4R1=4×3Ω=12Ω，

滑动变阻器的阻值为R2时电路中的电流：

，

滑动变阻器消耗的电功率：

．

13.如图所示，图甲是电阻R1和电阻R2的电流随电压变化图像，将它们按图乙所示接入电路中，滑动变阻器上标有“20Ω1A”字样，电源电压不变。

（1）当只闭合开关S1，滑片P位于a端时，电阻R1的实际功率为1W，求电源电压。

（2）当把滑片P移到b端，同时闭合开关S1、S2时，电阻R1的实际功率为9．6W，求电流表的示数。

【解析】

（1）由甲图得，当电阻R1的实际功率为1W时，I1=0．5A，U1=2V，当只闭合开关S1，滑片位于a端时，电路中只有R1与滑动变阻器串联，则：

IR=I1=0．5A，由欧姆定律得

，

。

（2）当滑片P位于b端，同时闭合开关S1、S2时，电路中只有R1与R2并联，

，由P=UI得

，由甲图得U2=2V，I2=0．2A，

，

。

14.如图中甲所示，是某种电热饮水机的简化电路示意图．图乙是它的有关参数．它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S自动控制），试问：

（1）饮水机处于保温状态时温控开关S应处于________状态

（2）R1和R2的电阻值各是多大_________？

（3）在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V，加热效率为80%，若将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间_______？

（c水=42×103J／（kg℃），p水=1.0×103kg/m3,忽略温度对电阻的影响）

故

【解析】

（1）保温状态时温控开关S0应处于断开状态。

因为保温状态时功率小，电压一定，所以此时电阻大，当S0断开时两电阻串联电阻最大，所以S0应处于断开状态。

（2）当开关闭合时，饮水机处于加热状态,只有电阻R1接入电路，

由P=U2∕R可得：

R1=U2∕P加热=（220V）2∕1210W=40Ω；

当开关断开时，饮水机处于保温状态此时两个电阻串联，

所以R2=U2/P保温−R1=（220V）2∕40W−40Ω=1170Ω；

（3）饮水机加热状态的实际功率：

P实=U2实∕R1=（200V）2∕40Ω=1000W，

装满水箱时水的质量：

m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10−3m3=1.5kg，

水吸收的热量Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg⋅℃）×1.5kg×（100℃−20℃）=5.04×105J，

因为η=Q吸/W可得，W=Q吸∕η=5.04×105J∕80%=6.3×105J

由P=W∕t可得，加热时间：

t=W∕P=6.3×105J/1000W=630s.

15.图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。

将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图像如图丙所示。

求

（1）0～30min，电饭煲产生的总热量；

（2）S和S1均闭合，电路中的总电流；

（3）求R1和R2的阻值分别是多少？

【解析】

（1）由电路图可知，当开关S和S1都闭合时，电路为R1与R2并联，电饭煲的功率较大；只闭合开关S、断开S1时，电路为R1的简单电路，电饭煲功率较小；

由图乙可知，工作30min中，

功率P总=660W时的时间t2=30min-15min=15min=900s，

功率P1=440W时的时间t1=15min=900s，

由Q=W=Pt可得，0～30min内电饭煲产生的总热量：

Q=Q1+Q2=W1+W总=P1t1+P总t2=440W×900s+660W×900s=9.9×105J；

（2）S和S1均闭合，R1和R2并联；由丙可知P总=660W，

由

得，电路中的总电流：

；

（3）闭合开关S、断开S1时，电路为R1的简单电路，P1=440W，

由

可得R1的阻值：

，

开关S和S1都闭合时，电路为R1与R2并联，所以R2的功率：

P2=P总-P1=660W-440W=220W

所以R2的阻值：

．

16.现有一个小灯泡L和一个定值电阻R,小灯泡的额定电压为4.0V，小灯泡和定值电阻的I-U图象如图所示．求：

（1）电阻R的阻值。

（2）小灯泡L两端电压为3V时消耗的电功率大约是多少？

（3）将定值电阻R与小灯泡L串联后接入电路，电路电流为0.6A，工作5min，电路总共消耗多少电能？

【解析】

（1）由图象可知，当UR=4V时，IR=0.4A，由I=U/R可得，电阻R的阻值：

R=UR/IR=4V/0.4A=10Ω；

（2）由图象可知，小灯泡L两端电压为3V时，通过L的电流约为0.7A，则小灯泡消耗的电功率：

PL=ULIL=3V×0.7A=2.1W；

（3）将定值电阻R与小灯泡L串联后接入电路时，因串联电路中各处的电流相等，所以，通过电阻R与通过小灯泡的电流：

I=IL′=IR′=0.6A，由图可知，灯泡两端的电压UL=2V，电阻R两端的电压：

UR=IRR=0.6A×10Ω=6V，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=UL+UR=2V+6V=8V，电路总共消耗的电能：

W=UIt=8V×0.6A×5×60s=1440J。

17.用电热紫砂罐炖汤，由于能控制炖汤的温度，所以不仅炖出的汤味道香醇，而且节约能源．这是因为开关S2在汤的温度达到沸点时能自动断开，而S1仍然闭合维持小火炖煮，如图所示，图中L为指示灯，R1为限流电阻，R2、R3为加热电阻，其阻值均为48.4Ω．

（1）如果没有电阻R1，将会有什么故障?

（2）求工作时的电热紫砂罐在汤沸腾前、后发热体的电功率.

（3）在设计时,若指示灯可在“6V0.2A”普通灯泡和“6V10mA”的发光二极管中任意选一种，你认为选哪种合适？

并说明理由。

【解析】

（1）如果没有保护电阻有R1，由于电压过大，指示灯会被烧坏，从而使指示灯不能正确工作；

（2）汤的温度达到沸点前，开关S2闭合，只有发热体R3在工作，则发热体的电功率：

P=U2/R3=（220V）2/48.4Ω=1000W，

汤的温度达到沸点后，开关S2断开，发热体R2与R3串联，

∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

∴此时发热体的电功率：

P′=U2/R2+R3=（220V）2/48.4Ω+48.4Ω=500W；

（3）若指示灯为“6V0.2A”普通灯泡时，

当其指示时，该支路消耗的电能P=UI=220V×0.2A=44W，

若指示灯为“6V10mA”的发光二极管时，

当起指示时，该支路消耗的电能P′=UI′=220V×10×10-3A=2.2W，

从节约能源的角度可知应选“6V10mA”的发光二极管。

18.如图甲所示为某款新型电饭煲，额定电压为220V。

它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。

将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图象如图丙所示。

求：

（1）0~30min，电饭煲产生的总热量；

（2）S和S1均闭合，电路中的总电流；

（3）在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同。

用电高峰期，当实际电压为198V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1第一次自动断开需要多少秒？

（结果精确到个位）

【解析】

（1）由电路图可知，当开关S和S1都闭合时，电路为R1与R2并联，电饭煲的功率较大；同理可知，只闭合开关S、断开S1时，电路为R1的简单电路，电饭煲功率较小；由图乙可知，工作30min中，P1=440W时的功率时间t1=15min=900s，P总=660W时的功率时间t2=30