电功率例题讲解含答案

电功率及答案一.控制变量法真正反映电功、电功率决定因素的关系式是tRUW2、RUP2由tRUW2可知，电流做的功与电路电压（用电器两端电压）、电路电阻（用电器工作时电阻）和通电时间有关；由RUP2可知，电路功率（用电器实际功率）由电路电压（用电器实际电压）和电路电阻（用电器工作时电阻）有关。它们与电流不存在根本关系，因为从实质讲，电流也由电压和电阻决定。又因为在分析比较电功时，一般是在供电时间相同条件下，实质仍是分析比较电功率。由RUP2可知，若电路电阻保持不变（被控制），则电功率与电压的平方成正比；若电路实际工作电压不变（被控制），则电功率与电阻成反比。用控制变量法解题时，先要明确被控制的变量，再确定电功率与另外变量的关系，从而比较分析。[例1]工人师傅在改装电炉时，为了使电功率减小到原来的一半，下列措施中可行的是（）A.截去一半电炉丝B.串联一条相同的电炉丝C.并联一条相同的电炉丝D.把连接电炉和电源的导线长度增加一倍分析：很显然电炉一般在实际家庭电路中工作，因此改装前后实际工作电压相同，则由RUP2可知，电炉电功率与电炉丝电阻成反比，要使电功率减小到原来的一半，电炉丝的电阻必增大为原来的两倍，四个选项的措施只有选项B能达到此目的。[例2]有一灯泡，额定功率为P，如不考虑灯丝电阻随温度的变化，当实际电压在%10范围内波动时，灯泡实际功率的变化范围是。分析：在不考虑灯丝电阻随温度变化的情况下，由RUP2知，灯泡实际功率与灯泡实际电压的平方成正比，由电压关系即可求出对应电功率数值，确定电功率的变化范围。解：因灯丝电阻可认为不变，则由RUP2有22UUPP设灯泡额定电压为U，则当实际电压UUUU1.1%10时当实际电压UUU9.0%10时121.1)1.1(2222UUUUPP181.0)9.0(2222UUUUPP∴PP21.1∴PP81.0故当实际电压在%10范围波动时，灯泡实际功率的变化范围是PP21.1~81.0。[例3]等定值电阻两端的电压由U变为1/3U时，消耗的电功率变化了0.8瓦，当电阻两端电压变为2U时，该电阻消耗的电功率为瓦。分析：因电阻为定值电阻，则由RUP2得电阻电功率与电压平方成正比，由此可得到电压为U和U31时电功率关系，再由两者之差求得电压为U时电功率。最后由同样的比例关系求得电压为2U时，电阻消耗的电功率。解：设电压为U、U31、2U时电阻消耗的功率分别为P、P、P，由RUP2得14)2(91)31(2222UUPPUUPP即PP91，PP4又8.09891PPPPP瓦∴P=0.9瓦6.39.044瓦PP瓦故电阻两端电压变为2U时，电阻消耗的电功率为3.6瓦。二.比例法电功、电流产生热量及电功率计算式中涉及的物理量较多，使用公式逐步计算较为繁琐，若题中所涉及的几种情况或几个对象存在一些相同因素，便可利用公式推导出相应的比例关系式，然后再使用这些比例式分析求解。用比例法解题可以避免已知条件不足的问题，也可省去一些中间量的计算，因而解法较为简捷，但使用比例法求解要注意几个问题：（1）比例式是根据题目条件，利用计算公式导出的，在不同条件下，得到的比例关系不同，如在电压相等时，可以由RUP2推出不同用电器的电功率与其电阻成反比；在电流相同时，可以由RIP2推出不同用电器电功率与其电阻成正比。（2）比例式解题更应注意对应性，即注意同一对象同一条件下各物理的对应。（3）运用比例式解题只要求相比量单位相同就可以，不必采用的国际制单位。[例4]小明家有一个标有“220V，800W”的电炉，在额定电压下用10分钟能烧开一壶水。一天他用这个电炉在相同环境下（空气的温度和压强相同）烧开同样一壶水却用了12分钟，请你帮助小明算一算他家当时电源电压约是多大。你在计算过程中使用了哪些近似条件？分析：本题有两个隐含条件：一是在两种情况下，烧开同样“一壶水所需热量相同；二是电炉丝电阻近似不变，则由tRUQ2可推知，烧水时间与实际供电电压的平方或反比，由此列比例式，代入对应数值求解。解：因为在相同环境下烧开同一壶水所需热量相同，又电炉丝电阻近似不变，则由tRUQ2有ttUU额额22∴2012201210伏额额UttU伏故他家当时电源电压约是201伏，在计算过程中使用的近似条件有：电炉的电阻不随温度改变；热量损失忽略不计。说明：本题亦可运用公式法分步求解：先由PtWQ算出烧开一壶水所需热量，然后用公式tRUQ2算出电炉丝工作时电阻，最后仍用公式tRUQ2算出电炉实际工作电压。同学们不妨算一算，并将两种方法加以比较。[例5]将两只“110V，100W“的灯泡串联后接在220伏电源的两端，此时两只灯泡的总功率是1P；将这两只灯泡并联后接在110伏电源上时，两只灯泡的总功率是2P，则1P2P（填“=”、“”、“”）分析：本题有两种思路，一是直接由电路总功率比较：因为两种情况下总电压1:2:21UU，总电阻1:4:21RR，则由RUP2可求1P与2P之比；二是由两灯泡功率之和比较：因为两灯串联时每盏灯实际电压与两灯并联时每盏灯实际电压相同，则实际功率相同。解：假设每个灯的电阻为R，则两灯串联时总电阻为2R，并联时总电阻为R21，故串联并联电路总电阻1421221RRRR又1211022021伏伏UU∴由RUP2得1141)12(212222122212121RRUURURUPP故21PP说明：使用第二种解法不必进行任何计算，只要明确两种情况下，每个灯实际电压与额定电压相同，结果便不言自明。[例6]某电度表盘标有“3000R/kWh”，单独开动某一用电器时，电度表的转盘在100秒内转5转，由此可知，该用电器的功率为（）A.40瓦B.60瓦C.20瓦D.100瓦分析：电度表盘标有“3000R/KWh”的含义是每消耗1千瓦时电能表盘转3000转，相当于功率为1千瓦用电器工作1小时，表盘转3000转。由电度表记数原理知，表盘转度与消耗电能成正比，则有53000106.36WJ得JW6000故该用电器电功率WJtWP601006000本题还可全部运用比例关系求解。根据tWP/，做功一定，功率与做功时间成反比，题中用电器使表盘转5转用时100秒，若使用1000瓦用电器，使表盘转5转（做相同的功）用时30005小时，即6秒，则有秒秒瓦61001000P得P=60瓦答案：B【模拟试题】1.在一个恒定的电压U的两端直接接上灯泡，其功率为100瓦，若用很长的导线连接，此时灯泡的功率为64瓦，则此时导体上损失的电功率是多少瓦？2.用“220V，800W”的电热水壶烧开水，在额定电压下，20分钟能烧开一壶水，现电源电压不足，只有180伏特，在这个电压下，要烧开同样多的水，需要多少分钟？3.手机、数码相机等电器中多使用可充电电池，电池上所标的“电压”和“容量”是两个重要参数。容量的单位通常为“毫安时”（符号mAh）。某种可充电电池所标的电压是1.2V，容量是1300mAh，请估算这种电池可储存的电能。4.小明家新买了一条标有“220V，50W”的电热毯，他想用电流表和电压表测量电热毯的电阻值，于是连接了下图所示的电路，其中R为待测电热毯的电阻，电源两端的电压为6V，滑动变阻器的最大阻值为20。但是，小明在测量过程中发现，无论怎样调整滑动变阻器，电表的示数都几乎没有变化，且查得各元件完好，电路连接无误。请分析产生这一现象的原因。如果仍然使用这些器材，怎样连接电路才能有效地改变电热毯两端的电压？在小明电路图的右侧画出你的电路图。5.一台电动机的额定电压是220伏，正常工作时通过的电流是50安，线圈的电阻为0.4欧，求（1）该电动机消耗的功率是多少？它的发热功率是多少？（2）电动机的效率是多大？（3）若此电动机匀速提升1.2吨的物体，则物体上升的速度是多大？6.科技小组的同学们准备对市场上一批标有“PZ220V，100W”的灯泡进行一项质量检测。他们测出灯泡在不同电压下的实际电流值（见下表）。实验操作可靠、数据无误。请你回答：（1）试通过计算说明这种灯泡在标称电压下工作时，其消耗的功率是否等于额定功率。（2）假如生产这种灯泡的钨丝的粗细是一定的，为使其在标称电压下工作时消耗的功率等于额定功率，其长度为一确定的数值0I实际上这个灯泡钨丝的长度比0I长了还是短了？为什么？（3）如果要使这种灯泡达到额定功率，加在灯泡上的实际电压应为多大？提示：可用作图像的方法解答。在下图的坐标纸上作出相关图像，根据图像求得结果。7.一座小型水电站，输出的电功率是20千瓦，输电电压是250伏，如果输电导线的总电阻是0.5欧姆，那么输电电线路上损失的电功率是多少？用户得到的电功率是多少？假如采用400伏电压输电，导线上损失的电功率和用户得到的电功率分别是多少？8.一电动机通过滑轮组把重41032.1牛的货物在1分钟内提高10米。已知电动机电压为220伏。问（1）若不计额外功，电动机对绳子的拉力、电动机的功率、通过电动机的电流分别为多大？（2）若整个装置的效率为50%，起重机运一次货物耗电多少度？9.如果你家电路进户处装有一个“220V，5A”的电度表，它的常数N是1250转/kWh。可用它来测量你家里某一用电器（如电冰箱、电视机等）的实际功率。在下列测量方法步骤中，有正确的，也有错误和不必要的。请你选择正确的，并按操作步骤的先后排列出来（只写序号不写内容）。（1）用万电电表测家里供电电源插座的电压。（2）断开家里所有用电器的开关。（3）将被测用电器接上电源，闭合电源开关，用手表测量通电时间t，同时计算电度表转盘的转数n，记下l和n的数值。（4）观察并记录电度表上计数器先后两次读数差，它就是被测用电器的实际功率。（5）根据消耗电能NnW和实际功率tWP，算出被测用电器实际功率。（6）关掉被测用电器电源，把原先断开的开关重新闭合，恢复原来的供电。10.现要安装“220V，25W”的灯泡25只，应选用什么规格的保险丝？如果手边只有1安和5安两种规格的保险丝，如何选择才最合理？11.目前新建楼房的供电系统中已不再使用保险丝，而是使用一种自动控制的安全电路。当用电负荷过大或发生短路时，电路会自动切断；如果站在地面上的人碰到火线而使火线与大地经人体构成通路，电路也会自动切断，以保人身安全。小玲家新居中装的就是这样的电路，搬家后，她看到墙上的电源插孔是三线的，为了安装电视机，她买了一个小插销板，插在墙上的一个三孔插孔中，然后把电视机的插头插在插销板的孔内，但是接通电视机的电源时，室内所有插座全部断电，表明电路已经自动切断了，到配电箱一看，果然是“掉闸”了（总开关自动切断）。是电视机出了故障，用电量太大了？用手把总开关闭合。换其他几个确保正常的用电器插到这个插销板上，直至耗电只有15瓦的小台灯，仍然是这样。但是，把插销板插到墙上其他插孔上，一切正常，问题可能出在哪里？为什么会出现这样的现象？怎样解决？【试题答案】1.16W2.30分钟3.从容量单位的组成看，它是放电电流与放电时间的乘积。原则上，这种电池应该能够以1300mA的电流放电1h。放电功率WWIUP1561213（1）放电1h释放的能量JsWPtE3106.5360056.1（2）所以，这种可充电电池可以储存的能量大约是5.6千焦4.根据电热毯的功率和额定电压可以推算出，它的电阻约为9682PUR滑动变阻器是与它串联的，它们的总电阻是两者之和。但滑动变阻器只有20，远小于电热毯的电阻，滑动变阻器阻值的变化对总电阻的影响很小。所以对电路中的电流和电热毯两端电压的影响很小。按上图的电路连接，测量时可以有效地改变电热毯两端的电压。5.（1）4101.1瓦；310瓦（2）91%（3）0.85米/秒6.（1）WWAVUIP10074.102467.0220（2）由PUR2可知短了（3）2