專題訓練 電功率的綜合計算

專題訓練（五）電功率的綜合 計算專題訓練五）電功率的綜合計算專題概述電功率的綜合計算題往往是中考的壓軸題, 題型特點是難度大、綜合性強、知識考查角度全。 主要包括含電能表的電功率綜合計算、電功率的 極值問題、電功率的效率問題。1對于含電能表的電功率綜合計算題，解答 時以電能表提供的信息為線索，求出消耗的電能 或電功率，在此根底上再求用電器的電阻或用電 器兩端的實際電壓。2電功率的極值問題：此類問題主要包括電 路平安問題的取值情況和電功率的取值問題。1電路平安問題的取值情況：解答時可以根 據(jù)“用電器銘牌求出用電器的電阻、額定電流 等。對于“滑動變阻器，一方面考慮電流表平 安工作時滑動變阻器的取值范圍，另一方面還要 考慮電壓表平安工作時滑動變阻器的取值范圍， 也就是分析清楚所求得的電阻值是該種情況下 的最大值還是最小值；最后結合兩種情況下的電阻值得到一個正確的取值范圍，即根據(jù)電流或電 壓的極值考慮變阻器連入電路的最大值或最小 值。2電功率的取值問題：對于這類問題，應 該看所求的是哪局部的電功率，對于定值電阻來 說，由公式P=I2R可知，當電路中流經(jīng)該電阻 的電流值最大時，其值最大。對于滑動變阻器來 說，由于 P = I2R =口化2R = 滑滑R十R滑滑U2RU2R、R2+2RR滑+R 2 =R_R2+4RR ，所以當滑滑滑滑R-R 2=0時，P最大，即當滑動變阻器 滑滑接入電路的阻值等于其余定值電阻阻值之和時， 其電功率最大。對于整個電路來說，由于P=UI， 電源電壓是恒定的，只要通過電路中的電流最U2 大，電路總功率就最大，也可以用公式P=R、 P=I2R求解，視題中具體條件靈活運用。求電 功率的最小值與之相反。3.電功率的效率問題：這類問題一般考查的 是豆?jié){機制作豆?jié){、飲水機燒水、電飯鍋做飯等 過程中的效率，解答時求出豆?jié){、水吸收的熱量,然后再求出消耗的電能，吸收的熱量與消耗的電 能之比即為效率。類型一含電能表的電功率綜合計算12021淮安模擬一天，小明注意到家中的燈 泡比平常亮，猜想可能是電壓超過了 220 V。為 了證實猜想，他做了如下實驗：關閉家中其他用 電器，只開一盞"220 V 100 W的電燈，觀察 到家中標有"3000 r/kWh)"字樣的電能表 在20 min內(nèi)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了 121 r。問：不計溫度對 燈絲電阻的影響)1在20 min時間內(nèi)這盞燈消耗的電能為 多少？2小明家此時的實際電壓是多少？3為使這盞燈能正常發(fā)光，應串聯(lián)一個 多大的電阻？類型二電功率的極值問題2如圖5-ZT-1所示叫為5 Q的定值電 阻，電流表的量程為006 A，電壓表的量程為 03 V，電源電壓為45 V變阻器R2上標有 "20 Q 0.5 A字樣，在電路平安的情況下，求：(1)電壓表和電流表的變化范圍；變阻器連入電路阻值的變化范圍。R的最大電功率為多少。圖 5-ZT-13如圖5-ZT-2所示，電源電壓為8 V，電阻R=10 Q，電流表的量程是03 A，電壓表的量程是015 V，滑動變阻器R2允許通過的最大電流為2 A ； R2的最大阻值為30 Q。在不 損壞電路元件的情況下，求滑動變阻器電功率的 變化范圍。圖 5-ZT-24“賽龍舟"是端午節(jié)的傳統(tǒng)節(jié)目，小安同 學自制了一個卡通龍舟，她想用亮度可調(diào)節(jié)的 紅、綠燈做它的眼睛。她選用規(guī)格為“ 12 V 6 W的紅燈和“12 V 12 W"的綠燈及“24 Q 2 A"的滑動變阻器等元件設計了如圖5-ZT- 3所示的電路。當閉合開關S、S、S2,且滑動 變阻器的滑片P移至b端時，兩燈都正常發(fā)光， 求：電源電壓不變，不考慮燈絲電阻的變化)1)電源電壓。(2兩燈都正常發(fā)光時電流表的示數(shù)。該電路的最大電功率和最小電功率。圖 5ZT3類型三電功率的效率問題5.2021玉林如圖5-ZT-4所示是某款電熱 水壺，其銘牌的局部參數(shù)如下表，當電熱水壺正 常工作時，求：圖 5-ZT-41電熱水壺的電阻。2將一壺水從25 °C加熱到100匸時， 水吸收的熱量。c X103 J/kgC水3假設將一壺水從25 C加熱到100 C 所需時間為10 min，電熱水壺的熱效率是多少。6.2021威海某生態(tài)園設計了模擬日光和自動調(diào)溫系統(tǒng)，實現(xiàn)照明、保溫和加熱的功能，其 原理如圖5-ZT-5 所示噸源電壓恒為220 V，R和R2是兩根電熱絲不考慮溫度對電阻的影 響廠R2=30 Q是標有“220 V 160 W的 照明燈泡，白天有日光的時候，只開啟該系統(tǒng)的保溫功能并連續(xù)工作10 h，此時尺與R2的電功 率之比為1：3,晚上溫度較低的時候，需開啟 加熱和照明功能，燈泡正常發(fā)光，此狀態(tài)下系統(tǒng) 也需連續(xù)工作10 ho q X107 J/m3，請解答以 沼氣下問題：1晚上工作時電路的總功率是多大？2假設一天中工作的20 h內(nèi)電熱絲放出 的熱量完全由該生態(tài)園自產(chǎn)的沼氣提供，其熱效 率為50%，那么每天需要完全燃燒多少立方米 的沼氣？圖 5-ZT-5詳解詳析1 在20 min時間內(nèi)這盞燈消耗的電能為W=1213000XX106 JX105 JoW實際(2)燈的實際功率是P=丁=錯誤！ =121實際 tW，這盞燈的電阻為R=%=220W2=484Q；由公式P=變形得實際電壓:U = P =. 121 WX484 Q=242 V。實際實際(3)假設使燈泡正常發(fā)光燈泡兩端的電壓應 為220 V，需串聯(lián)一個電阻R；加在R兩端的電壓為UR=U U=242 VR實際P_ 100 W_5 _UR_-220 V22 V，r=u=220V=11 A；R一廠22 V011=48.4 Q，所以應串聯(lián)一個阻值為48.4 Q的電阻。2 -由題可知，電流表的量程為00.6 A， 電壓表的量程為03 V，電源電壓為4.5 V，變阻器上標有“20 Q 0.5 A字樣，故電路中最大電流I =0.5 A；由圖可知，乩與R2串聯(lián)，電 大12壓表測R2兩端電壓，當電路中電流最大，即I2大=0.5 A時，R2接入電路中的電阻最小R2兩端電壓:U2=U-U1 = U-I R1=4.5 V221大 1-0.5 AX5 Q=2 V；R2接入電路的最小電阻值:尺=*心=4 Qo小廠05A大由圖可知，當r2接入電路中的電阻越大時， 電壓表示數(shù)越大，由題可知，電壓表采用03 V 量程，故可得電壓表示數(shù)最大為U =3 V；此時 大R1 兩端電壓：U=UU =4.5 V-3 V=1.5 V， 1大U 1 5 VR1中的電流：I=R=5r=03 A；通過 R2的電流：I小=I=0.3 A，R2接入電路的最大 阻值：R 大=J大=035VA=10。小所以變阻器R2連入電路的阻值范圍為410 Q;電壓表的示數(shù)變化范圍是23 V；電流當電路中電流I =0.5 A時的電功率大1最大：P =I 2R,=(O.5 A)2X5 Q= 1.25 Wo大 大 13 -由圖可知，定值定值R1與滑動變阻器 r2并聯(lián)，電壓表測量r2兩端的電壓，電流表測根據(jù)歐姆定律可得，通過電阻R1的電流:X=R=10=0.8 A；由并聯(lián)電路的電壓特點可得：U=U=U=8 V，當滑動變阻器接入電路的阻值為最大值30 Q時，通過滑動變阻器的電流最小I=需°27 A，干路電流也2最小 R 30 Z最小，I=0.27 A+0.8 A=1.07 A<3 A，各電干最小路元件是平安的，此時滑動變阻器的電功率最小，那么滑動變阻器的最小電功率：p最小U2(8 V230 Q213 W?；瑒幼冏杵鱎2允許通過的最大電流為2 A， 當通過變阻器的電流最大為2 A時，干路中的電 流: 1=1+12=0.8 A+2 A=2.8 AV3 A，各電12最大路元件是平安的；此時滑動變阻器的電功率最大，那么滑動變阻器的最大電功率：P.=UI22最大2=8 VX2 A=16 Wo所以滑動變阻器電功率的 最大變化范圍為2.1316 Wo4 -由圖可知，S、S、S2都閉合，滑片P 在b端時，兩燈并聯(lián)，R=0，由題可知此時兩燈都正常發(fā)光，所以電源電壓U=12 V。(2)兩燈都正常發(fā)光時，由P=UI可得，通P 6 W過兩燈泡的電流分別為：I紅=#=!2v=05 A，” P 12 W v 1 綠=U綠=!2V=1 a由圖可知，兩燈并聯(lián)，由于并聯(lián)電路中干路 電流等于各支路電流之和，那么兩燈都正常發(fā)光 時電流表的示數(shù)：I=I +I =0.5 A + 1 A = 15 紅 綠Ao由p=ui知，電壓一定，當變阻器連入 電路的阻值最小且兩燈并聯(lián)時，電路中的電流最 大，電路中的電功率最大，那么兩燈泡并聯(lián)且滑 片P在b端電路中的電功率最大，為P =UI= 大12 VX1.5 A=18 Wo當滑片P處于a端時,變阻器連入電路的阻 值最大，如果和兩燈中電阻較大的串聯(lián)時電路中 的總電阻最大，電路中的電流最小，總功率最小;P = (12 W2=12 qU2：W2=24 Q>R綠，因此，當斷開S，閉 合S2,滑片滑至a端時，電路總電阻最大，電路 中的總電阻：R =R +&=24 Q+24 Q=48總紅 1q，電路的最小電功率：p小=< =*48 Q 2=總3 W。5 由P=U2可得電熱水壺的電阻：R=U2P(220V 21000 WQ。(2) 水的體積為V=1.5 L X10-3 m3，由密度 公式P=等變形得水的質(zhì)量：m = p V= 1X103 kg/m3XX 10-3 m3=1.5 kg，水吸收的熱量：Q吸=c水加(10X103J/(kg°C)X 1.5 kgX(100 °C25 °C)=X105 J。(3) 電熱水壺消耗的電能：W=Pt = 1000 WX10X60 s=6X105 J，電熱水壺的熱效率：n=錯誤!=7&75%。6 - (1)由題知，白天有日光時，系統(tǒng)處于保 溫狀態(tài)，燈泡不工作，此時兩開關應斷開，兩電 阻絲垃、R2串聯(lián)，總電阻最大，總功率最??； 由串聯(lián)電路的特點可知，通過兩電阻絲的電流相 等，且R1與R2的電功率之比為1 ： 3，由P=I2R p I2R R 1可得：”=說=左=3，由題知R2=30 Q，所 以R1=10 Q。晚上系統(tǒng)處于加熱狀態(tài)，且燈泡 正常工作，由電路圖可知，此時兩開關應都閉合， 燈泡L與R1并聯(lián)；由并聯(lián)電路的特點可知，此U 2時 U=U=220 V，所以 R 的功率：P=R=220 V2=4840 W，工作電路的總功率：P總=P +P/=160 W+4840 W=5000 W。額 1統(tǒng)在保溫狀態(tài)時電熱絲的總功率：P保溫R2220 V210 Q+30 Q =121° W。由題可知白天和晚上系統(tǒng)的工作時間相同，那么一天內(nèi)電熱絲放出的熱量:Q=W=P1+ 保溫 t=(P1/+P保溫"=(4840 W+1210 W)X 10 X 3600 sX10s J，由沼氣燃燒的熱效率為50%可得：50%Q =Q，放由Q詁=qV可得需要燃燒沼氣的體積：v=放放=_=錯誤！ =24.2 m3。q q沼氣 沼氣