专题06 电功和电功率的计算-2021-2022学年浙江中考科学冲击重高培优讲义

专题06 电功和电功率的计算 【解题技巧】 一、比较功大小时，若是串联常用W=I2Rt来取W1/W2比值，反之常用W=U2t/R并进一步进行其他运算 二、求最大功率或不同档位用电器(电热器)问题时，常用P=U2/R分析，当并联时电阻最小，功率最大；串联时电阻最大，功率最小，再根据题意求相关量 三、若关于小灯泡等实际功率随着温度改变而变化时，根据实际电流或电压求电阻，再求其他量 四、非纯电阻电路功率的分析与计算 (1)电动机的功率和效率 ①电动机的输入功率是电动机消耗的总功率,P入=P总=UI=P出+P热 ②电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率,P热=I2r=P入-P热 ③电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率,P出=P入-P热=IU-I2r=Fv ④电动机的效率:η=P出/P入 (2)串、并联电路的总功率 ①串联电路:P总=UI=(U1+U2+U3+…)I=P1+P2+P3+ ②并联电路:P总=UI=U(I1+I2+I3+…)=P1+P2+P3+ 从能量转化的角度看,无论是串联电路还是并联电路,无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路,电路消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功率之和 【例题精析】 一．电功率的计算 1．小明同学设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光，电路中电源电压恒为6V，R0为定值电阻，指示灯规格均为“6V3W”，电磁铁线圈和衔铁的电阻忽略不计，指示灯的电压与电流的变化规律如表所示： （1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点　3和4　接通（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）。 （2）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压U灯随时间t变化规律如图乙所示，已知当右转指示灯微弱发光时，右转指示灯的功率与定值电阻R0的功率之比是1：4，求定值电阻R0的阻值。 （3）右转指示灯交替闪烁工作15s时，求指示灯和R0消耗的电能分别是多少？ 电压/V …… 0.5 1.2 2.0 3.0 4.0 5.0 5.5 …… 电流/A …… 0.08 0.12 0.18 0.26 0.34 0.42 0.42 …… 【解答】解：（1）由电路图可知，转向开关接3和4时，左转、右转指示灯同时工作； （2）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯与R0串联接入电路中， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，右转指示灯的功率与定值电阻R0的功率之比： ， 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+U0＝UL+4UL＝5UL＝6V， 解得：UL＝1.2V，U0＝4UL＝4×1.2V＝4.8V， 由表格数据可知，当UL＝1.2V时，通过的电流IL＝0.12A， 由I可得，R0的阻值： R040Ω； （3）由图乙可知，右转指示灯交替闪烁工作15s内，亮、暗发光的时间分别为t1＝5s、t2＝10s， 由P可得，当指示灯正常发光时消耗的电能： W1＝PLt1＝3W×5s＝15J， 当指示灯微弱发光时，电流为0.12A，这时指示灯消耗的电能： W2＝UIt2＝1.2V×0.12A×10s＝1.44J， 灯消耗的总电能： W＝W1+W2＝15J+1.44J＝16.44J， 灯泡正常发光时，R0不工作，灯泡发光较暗时，R0工作，故15s内R0工作的时间为t＝10s， 则R0消耗的电能为： W0＝U0It＝4.8V×0.12A×10s＝5.76J。 答：（1）3和4； （2）定值电阻R0的阻值为40Ω； （3）右转指示灯交替闪烁工作15s时，指示灯消耗的电能为16.44J，R0消耗的电能是5.76J。 2．某同学为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲，控制电路电源电压U1＝12伏，R0为定值电阻，Rp为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，压敏电阻RP放置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表，工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压U2＝220伏。圆柱体水箱底面S＝0.4米2，当水箱内的水位上升到2米时，通过电磁铁线圈的电流I水＝0.1安，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I1＝1安，当水位下降到1米时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水，此时电流表示数I2＝2安。 水位（米） 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 压敏电阻Rp的阻值（欧） 300 200 125 90 70 65 62 60 59 （1）当水箱内水位达到2米时，控制电路中压敏电阻Rp的功率为　0.6　瓦。 （2）当水箱内水位下降到1米时，通电电磁铁线圈的电流Ib