專題訓(xùn)練(五)　電功率的綜合計(jì)算

1、.專題訓(xùn)練五電功率的綜合計(jì)算電功率的綜合計(jì)算題往往是中考的壓軸題，題型特點(diǎn)是難度大、綜合性強(qiáng)、知識(shí)考察角度全。主要包括含電能表的電功率綜合計(jì)算、電功率的極值問(wèn)題、電功率的效率問(wèn)題。1.對(duì)于含電能表的電功率綜合計(jì)算題，解答時(shí)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(shí)際電壓。2.電功率的極值問(wèn)題：此類(lèi)問(wèn)題主要包括電路平安問(wèn)題的取值情況和電功率的取值問(wèn)題。1電路平安問(wèn)題的取值情況：解答時(shí)可以根據(jù)“用電器銘牌求出用電器的電阻、額定電流等。對(duì)于“滑動(dòng)變阻器，一方面考慮電流表平安工作時(shí)滑動(dòng)變阻器的取值范圍，另一方面還要考慮電壓表平安工作時(shí)滑動(dòng)變阻器的取值范

2、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(jié)合兩種情況下的電阻值得到一個(gè)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(wèn)題：對(duì)于這類(lèi)問(wèn)題，應(yīng)該看所求的是哪部分的電功率，對(duì)于定值電阻來(lái)說(shuō)，由公式PI2R可知，當(dāng)電路中流經(jīng)該電阻的電流值最大時(shí)，其值最大。對(duì)于滑動(dòng)變阻器來(lái)說(shuō)，由于P滑I2R滑2R滑，所以當(dāng)RR滑20時(shí)，P滑最大，即當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值等于其余定值電阻阻值之和時(shí)，其電功率最大。對(duì)于整個(gè)電路來(lái)說(shuō)，由于PUI，電源電壓是恒定的，只要通過(guò)電路中的電流最大，電路總功率就最大，也可以用公式P、PI2R求解，視題中詳細(xì)條件靈

3、敏運(yùn)用。求電功率的最小值與之相反。3.電功率的效率問(wèn)題：這類(lèi)問(wèn)題一般考察的是豆?jié){機(jī)制作豆?jié){、飲水機(jī)燒水、電飯鍋?zhàn)鲲埖冗^(guò)程中的效率，解答時(shí)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(lèi)型一含電能表的電功率綜合計(jì)算1.2019淮安模擬一天，小明注意到家中的燈泡比平常亮，猜測(cè)可能是電壓超過(guò)了220 V。為了證實(shí)猜測(cè)，他做了如下實(shí)驗(yàn)：關(guān)閉家中其他用電器，只開(kāi)一盞“220 V100 W的電燈，觀察到家中標(biāo)有“3000 r/kWh字樣的電能表在20 min內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了121 r。問(wèn)：不計(jì)溫度對(duì)燈絲電阻的影響1在20 min時(shí)間內(nèi)這盞燈消耗的電能為多少？2小明家此時(shí)的實(shí)際

4、電壓是多少？3為使這盞燈能正常發(fā)光，應(yīng)串聯(lián)一個(gè)多大的電阻？類(lèi)型二電功率的極值問(wèn)題2.如圖5ZT1所示，R1為5 的定值電阻，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R2上標(biāo)有“20 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。3R1的最大電功率為多少。圖5ZT13.如圖5ZT2所示，電源電壓為8 V，電阻R110 ，電流表的量程是03 A，電壓表的量程是015 V，滑動(dòng)變阻器R2允許通過(guò)的最大電流為2 A；R2的最大阻值為30 。在不損壞電路元件的情況下，求滑動(dòng)變阻器電功率的變化范圍。圖5ZT24.“

5、賽龍舟是端午節(jié)的傳統(tǒng)節(jié)目，小安同學(xué)自制了一個(gè)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 V6 W的紅燈和“12 V12 W的綠燈及“24 2 A的滑動(dòng)變阻器等元件設(shè)計(jì)了如圖5ZT3所示的電路。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S、S1、S2，且滑動(dòng)變阻器的滑片P移至b端時(shí)，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(shí)電流表的示數(shù)。3該電路的最大電功率和最小電功率。圖5ZT3類(lèi)型三電功率的效率問(wèn)題5.2019玉林如圖5ZT4所示是某款電熱水壺，其銘牌的部分參數(shù)如下表，當(dāng)電熱水壺正常工作時(shí)，求：圖5ZT41電熱水壺的電阻。2將一壺水從25 加熱到100 時(shí)，

6、水吸收的熱量。c水4.2103 J/kg3假設(shè)將一壺水從25 加熱到100 所需時(shí)間為10 min，電熱水壺的熱效率是多少。6.2019威海某生態(tài)園設(shè)計(jì)了模擬日光和自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)照明、保溫和加熱的功能，其原理如圖5ZT5所示，電源電壓恒為220 V，R1和R2是兩根電熱絲不考慮溫度對(duì)電阻的影響，R230 ，L是標(biāo)有“220 V160 W的照明燈泡，白天有日光的時(shí)候，只開(kāi)啟該系統(tǒng)的保溫功能并連續(xù)工作10 h，此時(shí)R1與R2的電功率之比為13，晚上溫度較低的時(shí)候，需開(kāi)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 h。q沼氣1.8107 J/m3，請(qǐng)解答以下問(wèn)題：1晚上工作時(shí)電路

7、的總功率是多大？2假設(shè)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5ZT5詳解詳析11在20 min時(shí)間內(nèi)這盞燈消耗的電能為W3.6106 J1.452105 J。2燈的實(shí)際功率是P實(shí)際121 W，這盞燈的電阻為R2484 ；由公式P變形得實(shí)際電壓：U實(shí)際242 V。3假設(shè)使燈泡正常發(fā)光，燈泡兩端的電壓應(yīng)為220 V，需串聯(lián)一個(gè)電阻R；加在R兩端的電壓為URU實(shí)際U242 V220 V22 V，IR A；R48.4 ，所以應(yīng)串聯(lián)一個(gè)阻值為48.4 的電阻。21由題可知，電流表的量程為00.6 A，電壓表的量程為0

8、3 V，電源電壓為4.5 V，變阻器上標(biāo)有“20 0.5 A字樣，故電路中最大電流I大0.5 A；由圖可知，R1與R2串聯(lián)，電壓表測(cè)R2兩端電壓，當(dāng)電路中電流最大，即I大0.5 A時(shí)，R2接入電路中的電阻最小，R2兩端電壓：U2UU1UI大R14.5 V0.5 A5 2 V；R2接入電路的最小電阻值：R小4 。由圖可知，當(dāng)R2接入電路中的電阻越大時(shí)，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大3 V；此時(shí)R1兩端電壓：UUU大4.5 V3 V1.5 V，R1中的電流：I0.3 A；通過(guò)R2的電流：I小I0.3 A，R2接入電路的最大阻值：R大10 。所以變阻器R

9、2連入電路的阻值范圍為410 ；電壓表的示數(shù)變化范圍是23 V；電流表的示數(shù)變化范圍是0.30.5 A。2當(dāng)電路中電流I大0.5 A時(shí)，R1的電功率最大：P大I大2R10.5 A25 1.25 W。3由圖可知，定值定值R1與滑動(dòng)變阻器R2并聯(lián)，電壓表測(cè)量R2兩端的電壓，電流表測(cè)量干路中的電流。根據(jù)歐姆定律可得，通過(guò)電阻R1的電流：I10.8 A；由并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可得：U1U2U8 V，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為最大值30 時(shí)，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流最小，I2最小0.27 A，干路電流也最小，I干最小0.27 A0.8 A1.07 A3 A，各電路元件是平安的，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電功率最小，那

10、么滑動(dòng)變阻器的最小電功率：P2最小2.13 W。滑動(dòng)變阻器R2允許通過(guò)的最大電流為2 A，當(dāng)通過(guò)變阻器的電流最大為2 A時(shí)，干路中的電流：II1I2最大0.8 A2 A2.8 A3 A，各電路元件是平安的；此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電功率最大，那么滑動(dòng)變阻器的最大電功率：P2最大UI2最大8 V2 A16 W。所以滑動(dòng)變阻器電功率的變化范圍為2.1316 W。41由圖可知，S、S1、S2都閉合，滑片P在b端時(shí)，兩燈并聯(lián)，R10，由題可知此時(shí)兩燈都正常發(fā)光，所以電源電壓U12 V。2兩燈都正常發(fā)光時(shí)，由PUI可得，通過(guò)兩燈泡的電流分別為：I紅0.5 A，I綠1 A，由圖可知，兩燈并聯(lián)，由于并聯(lián)電路中干路電

11、流等于各支路電流之和，那么兩燈都正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)：II紅I綠0.5 A1 A1.5 A。3由PUI知，電壓一定，當(dāng)變阻器連入電路的阻值最小且兩燈并聯(lián)時(shí)，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大UI12 V1.5 A18 W。當(dāng)滑片P處于a端時(shí)，變阻器連入電路的阻值最大，假如和兩燈中電阻較大的串聯(lián)時(shí)電路中的總電阻最大，電路中的電流最小，總功率最小；R綠12 ，R紅24 R綠，因此，當(dāng)斷開(kāi)S1，閉合S2，滑片滑至a端時(shí)，電路總電阻最大，電路中的總電阻：R總R紅R124 24 48 ，電路的最小電功率：P小23 W。51由P可得電熱水壺的電阻

12、：R48.4 。2水的體積為V1.5 L1.5103 m3，由密度公式變形得水的質(zhì)量：mV1103 kg/m31.5103 m31.5 kg，水吸收的熱量：Q吸c(diǎn)水mtt04.2103 J/kg1.5 kg100 25 4.725105 J。3電熱水壺消耗的電能：WPt1000 W1060 s6105 J，電熱水壺的熱效率：78.75%。61由題知，白天有日光時(shí)，系統(tǒng)處于保溫狀態(tài)，燈泡不工作，此時(shí)兩開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，兩電阻絲R1、R2串聯(lián)，總電阻最大，總功率最?。挥纱?lián)電路的特點(diǎn)可知，通過(guò)兩電阻絲的電流相等，且R1與R2的電功率之比為13，由PI2R可得：，由題知R230 ，所以R110 。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(shí)兩開(kāi)關(guān)應(yīng)都閉合，燈泡L與R1并聯(lián)；由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，此時(shí)UU1220 V，所以R1的功率：P124840 W，工作電路的總功率：P