功率计算题训练答案.docx
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功率计算题训练答案
功率计算题训练
一.计算题(共8小题)
1.如图所示是XX型”220V1000W“电饭煲的原理图.它有高温和保温两档,通过单刀双掷开关S进行调节,R0为电阻丝.当开关S接高温档时,电路的功率为1000W;当开关S接保温档时,电路的总功率为22W.求:
(1)电饭煲在高温档时,开关S应与哪个触点连接?
(2)电热丝R0的阻值多大?
(3)当电饭煲在保温时,实际电流多大?
保温5min,电热丝R0消耗的电能为多少?
2.有一种挂式电热水器内部简化电路如图所示,该热水器设有高、中、低三档,已知电热丝R1×103J/kg•℃).求:
(1)将2kg水从20℃加热到75℃需要吸收多少热量;
(2)用高档将2kg水从20℃加热到75℃需要多少时间;
(3)只闭合S、S2时,电热水器的电功率是多少.
3.母亲为了给小林增加营养,买了一台全自动米糊机,如图(甲)所示.米糊机的主要结构:
中间部分是一个带可动刀头的电动机,用来将原料粉碎打浆;外部是一个金属圆环形状的电热管,用来对液体加热.如图(乙)所示是米糊机正常工作时,做一次米糊的过程中,电热管和电动机交替工作的“P﹣t”图象.表格内是主要技术参数.
额定容积
加热功率
1000W
额定电压
220V
电机功率
130W
额定频率
50Hz
机器净重
整机尺寸
232×174×298cm
请问:
(1)米糊机正常工作时的电热管中的电流是多大?
(计算结果保留两位小数)
(2)米糊机正常工作时做一次米棚,消耗的电能是多少?
×103J/(kg•℃),计算结果保留百分数整数).
4.如图是某家用电热水器的简化电路图,温控开关S可根据水温自动切换加热和保温两种状态,R1、R2是发热电阻,热水器主要参数如下表.[×103J/(kg•℃)]
额定电压
220V
容积
30L
加热功率
2000W
保温功率
800W
(1)开关S跳至 触点位置时,热水器进入保温状态,水箱内装满水时,水的质量为 kg.
(2)R2的阻值为多大?
(3)水箱中装满初温为25℃的水,加热使温度升高到55℃,水需要吸收多少热量?
(4)在上述加热状态下,热水器正常工作35min需消耗多少电能?
加热效率是多少?
5.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 Ω;
(2)求P1的值;
(3)求R0的阻值.
6.已知A灯标着“6V3W”,B灯标着“6V6W”,滑动变阻器R规格“50Ω2A”.A灯和B灯中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示.则:
(1)将A、B两灯并联接在6V电源两端,求30min内电路消耗的电能;
(2)将A、B两灯串联接在某电源两端,使A灯恰好正常发光,求此时B灯电阻;
(3)将A灯与滑动变阻器R串联接在12V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是A灯功率的2倍时,求滑动变阻器的功率.
7.如图所示(甲)电路,当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图(乙)中的AC、BC两直线表示.求:
(1)定值电阻R0与变阻器的总电阻
(2)电源的电压和电阻r阻值
(3)变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中,变阻器消耗的最大电功率.
8.如图所示是小明家电饭煲铭牌,有额定功率高、中、低三档,但中、低档已模糊不清.从说明书中的电路图可知,内部有两根电阻丝,每根电阻丝的阻值均为110Ω(设电阻丝阻值恒定不变),中档是一根电阻丝接入电路,低档是两根电阻丝串联接入电路.把电饭煲接在正常的家庭电路中使用.求:
定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
高档
900W
中档
低档
(1)当电饭煲使用中档时,通过它的电流是多少?
当电饭煲使用低档时,它消耗的电功率多大?
(2)若使用高档,电饭煲正常工作20min,消耗的电能是多少?
如图所示是小明家的电能表,在这过程中若小明家只使用电饭煲,则电能表转盘旋转多少圈?
(3)晚上,由于是用电高峰期,该电饭煲的实际工作电压只有200V,加热效率为80%,求利用高档功率把2kg的水从20℃加热到80℃需要多长时间?
功率计算题训练
参考答案与试题解析
一.计算题(共8小题)
1.如图所示是XX型”220V1000W“电饭煲的原理图.它有高温和保温两档,通过单刀双掷开关S进行调节,R0为电阻丝.当开关S接高温档时,电路的功率为1000W;当开关S接保温档时,电路的总功率为22W.求:
(1)电饭煲在高温档时,开关S应与哪个触点连接?
(2)电热丝R0的阻值多大?
(3)当电饭煲在保温时,实际电流多大?
保温5min,电热丝R0消耗的电能为多少?
【解答】解:
(1)由P=
可知,在电压U一定时,电阻R越小,电功率越大,
由电路图可知,S应接2触点时,电路为R0的简单电路,电路电阻最小,此时电饭煲功率最大,电饭煲在高温档;
(2)电饭煲在高温挡时,电路为R0的简单电路,
由P=
可得,电热丝R0的阻值:
R0=
=
=48.4Ω;
(3)由P=UI可得,当电饭煲在保温时实际电流:
I=
=
=0.1A,
保温5min,电热丝R0消耗的电能:
W0=I2R0t=(0.1A)2××5×60s=145.2J.
答:
(1)电饭煲在高温档时,开关S应与2触点连接;
(2)电热丝R0的阻值为48.4Ω;
(3)当电饭煲在保温时,实际电流为0.1A;保温5min,电热丝R0消耗的电能为145.2J.
2.有一种挂式电热水器内部简化电路如图所示,该热水器设有高、中、低三档,已知电热丝R1×103J/kg•℃).求:
(1)将2kg水从20℃加热到75℃需要吸收多少热量;
(2)用高档将2kg水从20℃加热到75℃需要多少时间;
(3)只闭合S、S2时,电热水器的电功率是多少.
【解答】解:
(1)水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0×103J/(kg•℃)×2kg××105J;
(2)由η=
×100%可得,消耗的电能:
W=
=
×105J,
由P=
可得,需要的加热时间:
t′=
=
=525s;
(3)由电路图可知,闭合S、S1、S2时,R1与R2并联,电路的总电阻最小,电路的总功率最大,热水器处于高档,
此时电热丝R1的功率P1=
=
=880W,
因电路的总功率等于各用电器功率之和,
所以,电热丝R2的功率P2=P高﹣P1=1100W﹣880W=220W;
只闭合S、S2时,电路为R2的简单电路,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,电热水器的电功率为220W.
×105J的热量;
(2)用高档将2kg水从20℃加热到75℃需要525s;
(3)只闭合S、S2时,电热水器的电功率是220W.
3.母亲为了给小林增加营养,买了一台全自动米糊机,如图(甲)所示.米糊机的主要结构:
中间部分是一个带可动刀头的电动机,用来将原料粉碎打浆;外部是一个金属圆环形状的电热管,用来对液体加热.如图(乙)所示是米糊机正常工作时,做一次米糊的过程中,电热管和电动机交替工作的“P﹣t”图象.表格内是主要技术参数.
额定容积
加热功率
1000W
额定电压
220V
电机功率
130W
额定频率
50Hz
机器净重
整机尺寸
232×174×298cm
请问:
(1)米糊机正常工作时的电热管中的电流是多大?
(计算结果保留两位小数)
(2)米糊机正常工作时做一次米棚,消耗的电能是多少?
×103J/(kg•℃),计算结果保留百分数整数).
【解答】解:
(1)由P=UI可得,米糊机正常加热时的电流:
I1=
=
=4.55A;
(2)由乙图可知:
加热时间t1=9min=540s,电动机工作时间t2=2min=120s,
加热消耗的电能:
W1=P1t1=1000W××105J,
电动机工作消耗的电能:
W2=P2t2=130W××104J,
米糊机正常工作做一次米糊总共消耗的电能:
W=W1+W2×105J+×104×105J.
(3)米糊吸收的热量为:
Q吸=cm(t﹣t0×103J/(kg•℃)×××105J;
η=
×100%=
×100%=89%.
答:
(1)米糊机正常工作时的电热管中的电流是4.55A;
×105J;
(3)电热管的加热效率是89%.
4.如图是某家用电热水器的简化电路图,温控开关S可根据水温自动切换加热和保温两种状态,R1、R2是发热电阻,热水器主要参数如下表.[×103J/(kg•℃)]
额定电压
220V
容积
30L
加热功率
2000W
保温功率
800W
(1)开关S跳至 b 触点位置时,热水器进入保温状态,水箱内装满水时,水的质量为 30 kg.
(2)R2的阻值为多大?
(3)水箱中装满初温为25℃的水,加热使温度升高到55℃,水需要吸收多少热量?
(4)在上述加热状态下,热水器正常工作35min需消耗多少电能?
加热效率是多少?
【解答】解:
(1)由电路图可知,开关S跳至b触点位置时,两电阻串联,电路电阻较大,开关S跳至a触点位置时,只有电阻R1接入电路,电阻R2被短路,此时电路电阻较小,电源电压U一定,由P=
可知,电阻越大,电路功率越小,电阻越小,电热水器功率越大,因此当开关S跳至b触点位置时,电路阻值较大,电功率较小,电热水器处于保温状态.
已知电热水器的容积V=30L=30dm33,
由ρ=
可知,水的质量:
×103kg/m3×3=30kg,
(2)当开关S跳至a触点位置时,只有电阻R1接入电路,
由P=
可知,电阻阻值:
R1=
=
=24.2Ω,
开关S跳至b触点位置时,两电阻串联,
由P=
可知:
P保温=
,即800W=
,
解得R2=36.3Ω;
(3)水吸收的热量Q=cm△×103J/(kg•℃)×30kg××106J.
(4)由P=
可得,加热状态下,热水器正常工作35min需消耗电能W=P加热t=2000W×35××106J.
加热效率η=
×100%=
×100%=90%.
答:
(1)b;30;
(2)R2的阻值为36.3Ω;
×106J热量;
×106J电能,加热效率是90%.
5.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 60 Ω;
(2)求P1的值;
(3)求R0的阻值.
【解答】解:
由电路图可知,R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流.
(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=
可得,电源的电压:
U=I(R0+×(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×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
因电源的电压不变,
×(R0+×R0,
解得:
R0=15Ω.
答:
(1)60;
(2)P1的值为0.6W;
(3)R0的阻值为15Ω.
6.已知A灯标着“6V3W”,B灯标着“6V6W”,滑动变阻器R规格“50Ω2A”.A灯和B灯中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示.则:
(1)将A、B两灯并联接在6V电源两端,求30min内电路消耗的电能;
(2)将A、B两灯串联接在某电源两端,使A灯恰好正常发光,求此时B灯电阻;
(3)将A灯与滑动变阻器R串联接在12V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是A灯功率的2倍时,求滑动变阻器的功率.
【解答】解:
(1)将A、B并联接在6V电源两端时,
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额定电压6V,实际功率和额定功率相等,即PA=3W,PB=6W,
电路的总功率:
P总=PA+PB=3W+6W=9W,
由P=
可得,30min内电路消耗的电能:
W总=P总t=9W×30××104J;
(2)将A、B两灯串联接在某电源两端时,
因串联电路中各处的电流相等,且A灯恰好正常发光,
所以,由图象可知,电路中的电流I=IA=0.5A,
由图甲可知,B灯泡两端的电压UB=2V,
由I=
可知,此时B灯电阻:
RB=
=
=4Ω;
(3)将A灯与滑动变阻器R串联接在12V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是A灯功率的2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′=12V,
解得:
UA′=4V,U滑=2UA′=2×4V=8V,
由图象可知,此时电路中的电流I=0.4A,
则滑动变阻器的功率:
P滑=U滑I=8V×0.4A=3.2W.
×104J;
(2)将A、B两灯串联接在某电源两端,使A灯恰好正常发光,此时B灯电阻为4Ω;
(3)将A灯与滑动变阻器R串联接在12V电源两端,当滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍时,滑动变阻器的功率为3.2W.
7.如图所示(甲)电路,当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图(乙)中的AC、BC两直线表示.求:
(1)定值电阻R0与变阻器的总电阻
(2)电源的电压和电阻r阻值
(3)变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中,变阻器消耗的最大电功率.
【解答】解:
由电路图可知,R0与R、r串联,电压表V1测R0和R两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)滑片右移时,变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,
由I=
可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小,
由U=IR可知,r和R0两端的电压变小,则电压表V2的示数变小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且r两端的电压变小,
所以,R0和R两端的电压之和变大,即电压表V1的示数变大,
所以,图乙中,AC表示电压表V2与电流表A示数的关系,BC表示电压表V1与电流表A示数的关系,
则当滑片位于右端时,总电阻最大,电路中电流最小,由图象可知,电流表A的示数I小=0.5A,电压表V1的示数UV1=7.5V,电压表V2的示数UV2=1.5V,
此时R两端的电压:
UR=UV1﹣UV2=7.5V﹣1.5V=6V,
由I=
可得,定值电阻R0与变阻器的总电阻分别为:
R0=
=
=3Ω,R大=
=
=12Ω;
(2)当R接入电路中的电阻最大时,
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=UV1+I小+×r,
当滑片位于左端时,总电阻最小,电路中的电流最大,
由图乙可知,UV1′=UV2′=6V,电路中的电流I大=2A,
则电源的电压:
U=UV1′+I大r=6V+2A×r,
因电源的电压不变,
+×r=6V+2A×r,
解得:
r=1Ω,
电源的电压:
U=UV1+I小+×1Ω=8V;
(3)设R1=R0+r=3Ω+1Ω=4Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
I=
,
则变阻器消耗的电功率:
PR=I2R=(
)2R=
=
=
=
,
当R=R1=4Ω时,变阻器消耗的电功率最大,
则PR大=
=
=4W.
答:
(1)定值电阻R0的阻值为3Ω,变阻器的总电阻为12Ω;
(2)电源的电压为8V,电阻r阻值为1Ω;
(3)变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中,变阻器消耗的最大电功率为4W.
8.如图所示是小明家电饭煲铭牌,有额定功率高、中、低三档,但中、低档已模糊不清.从说明书中的电路图可知,内部有两根电阻丝,每根电阻丝的阻值均为110Ω(设电阻丝阻值恒定不变),中档是一根电阻丝接入电路,低档是两根电阻丝串联接入电路.把电饭煲接在正常的家庭电路中使用.求:
定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
高档
900W
中档
低档
(1)当电饭煲使用中档时,通过它的电流是多少?
当电饭煲使用低档时,它消耗的电功率多大?
(2)若使用高档,电饭煲正常工作20min,消耗的电能是多少?
如图所示是小明家的电能表,在这过程中若小明家只使用电饭煲,则电能表转盘旋转多少圈?
(3)晚上,由于是用电高峰期,该电饭煲的实际工作电压只有200V,加热效率为80%,求利用高档功率把2kg的水从20℃加热到80℃需要多长时间?
【解答】解:
(1)当电饭煲使用中档时,一根电阻丝接入电路,通过的电流:
I=
=
=2A,
电饭煲使用低档时,两根电阻丝串联接入电路,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,消耗的电功率:
P低=
=
=220W;
(2)使用高档时,由P=
可得,电饭煲正常工作20min消耗的电能:
W=P高t=900×10﹣3kW×
h=0.3kW•h,
因600R/kW•h表示的是电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转600R,
所以,电能表转盘旋转的圈数:
n=0.3kW•h×600R/kW•h=180R;
(3)电饭煲加热时的电阻
R=
=
=
Ω,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0×103J/(kg•℃)×2kg××105J,
由η=
×100%可得,电饭煲消耗的电能:
W=
=
×105J,
由W=
t可得,需要的加热时间:
t′=
=
=847s.
答:
(1)当电饭煲使用中档时,通过它的电流是2A;当电饭煲使用低档时,它消耗的电功率为220W;
(2)若使用高档,电饭煲正常工作20min,消耗的电能是0.3kW•h;电能表转盘旋转180R;
(3)利用高档功率把2kg的水从20℃加热到80℃需要847s.
功
一、选择题(每小题中至少有一个选项是正确的)
1、下列有关功的说法正确的是()
A、功有正负,是矢量B、功有正负,是标量
C、功无正负,是标量D、功有正负,但正负不表示方向,而表示大小
2、有以下几个物理量,这几个物理量组合后一定可以反映功的大小的是()
①力②位移③力方向上的位移④力和位移夹角的余弦值
A、①②B、①③C、①③④D、①②④
3、关于1焦的功,下列说法正确的是()
A、把质量为1千克的物体沿力F的方向移动1米,力F所做的功等于1焦
B、把质量为1千克的物体竖直匀速举高1米,举力所做的功等于1焦
C、把重为1牛的物体沿水平方向移动1米,水平推力所做的功为1焦
D、把重为1牛的物体竖直匀速举高1米,克服重力所做的功为1焦
4、一个物体在相互垂直的两个力F1、F2的作用下运动,运动过程中F1对物体做功3J,F2对物体做功4J,则F1和F2的合力做功为()
A、1JB、5JC、7JD、无法计算
5、关于力对物体的做功情况,下列说法正确的是()
A、物体做自由落体运动时,重力对物体一定做功
B、行星绕太阳在圆轨道上运行时,引力对物体不做功
C、沿斜坡向上加速行驶的汽车,牵引力一定做功
D、细绳的一端固定,另一端拴一小球,使小球在竖直平面内做匀速圆周运动,绳的拉力要做功
6、有一根轻绳拴了一个物体,如图1所示,若悬点O以加速度a向下做减速运动时,作用在物体上的各力做功情况是()
A、重力做正功,拉力做负功,合外力做负功
B、重力做正功,拉力做负功,合外力做正功
C、重力做正功,拉力做正功,合外力做正功
D、重力做负功,拉力做负功,合外力做正功
*7、下列有关力做功的说法正确的是()
A、静摩擦力可以做正功B、滑动摩擦力一定做负功
C、一对静摩擦力做功一定为零D、一对滑动摩擦力做功一定为零
*8、如图2所示,一物体分别沿aO、bO轨道由静止滑下至底端,物体与轨道间的动摩擦因数相同。
物体克服摩擦力做功分别是
W1和W2则()
A、W1>W2B、W1=W2
C、W1二、填空题
9、用起重机把重为2×104N的货物匀速提升5m,钢绳的拉力做功J,重力做功J,钢绳克服重力做功J。
10、质量为0.5kg的物体从高处自由落下,在下落的前2s内重力对物体所做的功是
。
11、用力拉一质量为m的物体,沿水平面匀速前进s米。
已知力和水平方向夹角为α,方向斜向上,物体与地面间动摩擦因数为μ,则此力做的功为。
12、一个人从4m深的水井中匀速提取50N的水桶至地面,又提着水桶在水平道路上行走12m,再匀速走下4m深的地下室,则此人提水桶的力所做的功为。
*13、以一定的初速度竖直上抛的小球,小球上升的最大高度为h,空气阻力的大小恒为f,则从抛出至回到出发点的过程中,空气阻力对小球做的功为。
三、计算题
14、一个质量m=2kg的物体,手到与水平方向成370角斜向上方的拉力F1=10N,在水平地面上移动的距离s=2m,物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2N,求外力对物体所做的总功。
*15、如图3所示,带有光滑斜面的物体B放在水平面上,斜面底端有G=2N的金属块A,斜面高h=15
cm,倾角α=600,用一水平力F推A,在将A推到顶端的过程中,A、B都做匀速运动,且B运动的距离L=30cm,求此过程中力F所做的功与金属块克服斜面支持力所做的功。
功的计算
一)公式W=FScosα的应用
本公式中F必须是恒力
α是F和S之间的夹角
S严格的讲是力的作用点相对于地面的位移.
1.如图所示,用同样的力F拉同一物体,在甲(光滑水平面)、乙(粗糙水平面)、丙(光滑斜面)、丁(粗糙斜面)上通过同样的距离,则拉力F的做功情况是()
A.甲中做功最少B.丁中做功最多
C.做功一样多D.无法比较
2.如图所示,木块A放在上表面粗糙的木块B的左上端,用恒力F将A拉至B的右端,第一次将B固定在地面上,F做的功为W1;第二次让B可以在光滑地面上自由滑动,F做的功为W2,比较两次做功,可能是( )
(A)W1<W2(B)W1=W2(C)W1>W2(D)无法比较
3.如图所示,劈a放在光滑的水平面上,斜面光滑,把