内容正文:
第十讲 电功与电功率
思 维 导 图
知 识 梳 理
一、电功率
电功率是表示电流做功快慢的物理量,物理学中把单位时间内电流所做的功叫做电功率,符号是 P,单位是瓦特(W)或千瓦(kW).
A.额定值:
①额定电压(U额):用电器正常工作所需的电压,一般在生产制作时已确定好,不可改变.
②额定功率(P额):用电器在额定电压下工作时的功率,不可改变.
B.实际值:
①实际电压(U实):实际电路中提供给用电器工作的电压,随时可能改变.
②实际功率(P实):用电器在实际电压下工作时的功率,随时可能改变.
※灯泡的亮度由实际功率决定;而当实际电压等于额定电压时,实际功率等于额定功率.
C.电功率的有关计算公式
②P=UI ③P=I²R
⑤在串联电路中,电功率与电阻成正比,即
⑥在并联电路中,电功率与电阻成反比
⑦实际功率和额定功率的比例关系:
纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
纯电阻电路
非纯电阻电路
实例
白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等
工作中的电动机、电解槽、日光灯等
能量转化
电路中消耗的电能全部转化为内能,W=Q
电路中消耗的电能除转化为内能外,还转化为其他形式的能,W>Q
电功的计算
W = UIt = I²Rt =U²/ Rt
W=UIt
电热的计算
Q = UIt = I²Rt =URt
Q=I²Rt
是否满足欧姆定律
满足
不满足
理论上,纯电阻电路指的是只有电阻的电路,也就是电路中只有将电能转化为内能(或电能全部转化为热能)的元件.而非纯电阻电路除转化为热能外,还有其他形式的能,如含有电动机的电路,有热能还有机械能产生.
区别在于电流所做的功是否全部用来生成热.全部生成热(W=Q)的电路为纯电阻电路,例如电炉子、电饭煲、电褥子、电烙铁等都是纯电阻电器;非纯电阻电器例如:电动机、电吹风、电风扇、电视机等.
P=UI 和W=UIt 适合任何电路,但由欧姆定律: 和焦耳定律:Q=I²Rt 推出的导出式 I²R 都只适用纯电阻电路.
精 讲 精 练
一、电功率大小的比较
【例题 1】额定电压都是 110 V,额定功率 的A、B两灯,接在220V的电路中,使两灯均正常发光,能使电路消耗的电功率最小的电路是图中的 ( )
【例题 2】如图所示,灯泡 L₁、L₂ 上标有“110 V 100 W”字样,灯泡 L₃、L₄ 上标有“110 V 60 W”字样,今把它们接入电路中,灯泡最亮 的 是 ,最暗的是 .
【变式训练1】两只灯泡A 和B额定电压都是110 V,A的额定功率为60 W,B 的额定功率为100 W,为了把它们接在220 V电路上都能正常发光,并要电路中消耗的电功率最小,应采用下面的哪种接法? ( )
【变式训练2】如图所示,电源电压U=6V且保持不变,电阻R=10Ω,滑动变阻器R'的铭牌上标有“20Ω1 A”字样,在从左往右移动滑动变阻器滑片的过程中,下面表示滑动变阻器所消耗的功率P'与接入电路的电阻R'关系的图像正确的是 ( )
一 题 多 解
某灯泡直接连接在电压不变的电源两极上时,消耗的电功率为9瓦,现将它通过两根长导线连接到原来的电源上,则:
假如知道灯泡消耗的电功率为4瓦,连接灯泡的两根导线损失的电功率为多少?
【解析】可以先画出灯泡直接接在电源两极和再连长导线接在电源时的两电路图.
方法一:比例法电路甲中
A.
电路乙中则 两电路总功率之比
则导线电功率
B.电路甲中
即
又电源电压为U₁
在电路乙中,导线分得电压 即导线电功率与灯泡电功率之比
方法二:方程法
电路甲中 ①
电路乙中,设导线损失功率为P,则表示出灯的电功率
②
将①代入②中
解得P=2W或—10(舍)
方法三:一般公式法
解得
【变式训练1】将一盏灯L接到某电源上,它的功率为40瓦;如果将该灯和电阻R 串联后接到原电路中,则电阻只消耗的电功率为3.6瓦,设电源电压不变,灯的电阻不随温度变化而改变,且灯的电阻大于R,此时灯的电功率是 ( )
A.30.4 瓦 B.32.4 瓦
C.36 瓦 D.30.6 瓦
【变式训练2】如图所示,电源的输出电压恒定不变,现将一个灯泡L接在离电源很近的A、B两点时,灯泡L消耗的功率为25 W,若将灯泡 L接在离电源较远的C、D两点时,灯泡L消耗的功率为 16 W.则输电导线AC、BD 上消耗的功率为 ( )
A.1 W B.2 W C.4 W D.9 W
※二、非纯电阻电路
子母题拓展 非纯电阻电路
(多选)如图所示是某一直流电动机提升重物的示意图,重物质量m=50 kg,电源提供给电动机的电压为U=110 V,不计各种摩擦,当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时,通过电动机的电流为I=5.0A,g取 10 N/ kg,则 ( )
A.电动机的输入功率为 550 W
B.电动机提升重物的功率为550 W
C.电动机提升重物的功率为450 W
D.电动机的线圈电阻为 22 Ω
拓展1 转子被卡死时与正常工作时的比较
【例题1】有一小型直流电动机,把它接入 的电路中时,电动机不转,测得流过电动机的电流为 若把电动机接入 的电路中时,电动机正常工作,工作电流是. 求:
(1)电动机正常工作时的输出功率是多少;
(2)如果电动机正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率是多大.
【例题2】(多选)如图所示,一台电动机提着质量为 m 的物体以速度v匀速上升,已知电动机线圈的电阻为R,电源电动势为E,通过电源的电流为I,当地重力加速度为g,忽略一切阻力及导线电阻,则
A.电源内阻
B.电源内阻
C.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变大
D.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变小
拓展2 分析电动机的效率问题
【例题1】(多选)在如图所示的电路中,电源输入电压U恒为8 V,灯泡L上标有“3 V 6 W”字样,电动机线圈的电阻. .若灯泡恰能正常发光,下列说法正确的是 ( )
A.电动机的输入电压是5 V
B.流过电动机的电流是 2 A
C.电动机的效率是80%
D.整个电路消耗的电功率是 10 W
拓展3 分析其他非纯电阻电路
【例题】(多选)锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中.现用充电器为一手机锂电池充电,等效电路如图所示,充电器电源的输出电压为U,输出电流为I,手机电池的内阻为r,下列说法正确的是
( )
A.充电器输出的电功率为
B.电能转化为化学能的功率为UI--I²r
C.电池产生的热功率为 I²r
D.充电器的充电效率为
三、电功率的极值
纯电阻电路中,如图所示,定值电阻 R。与滑动变阻器R串联在电路中,电源电压为U.
(1)滑动变阻器的功率表示为:
因此滑动变阻器电功率随R₁₁的变化关系如图:
①当R=R₀时,滑动变阻器功率最大,为
②当R>R。时,随着R的增大,输出功率越来越小;
③当R<R。时,随着R的增大,输出功率越来越大;
④当P< Pm时,滑动变阻器在阻值为R₁ 和 R₂时,如果电功率均为 P,则
滑动变阻器功率与电阻关系图像
滑动变阻器功率与电流关系图像
滑动变阻器功率与电压关系图像
A.与图像结合考查电源的功率、效率
【例题 1】图中a、b、c、d分别表示 4个元件的伏安特性曲线,e表示某电源外部电压与电流的关系(电源有电阻).该电源与哪个元件构成回路时元件上的电功率最大 ( )
A.元件a B.元件b
C.元件c D.元件d
【例题2】在如图所示电路中,一定值电阻与滑动变阻器串联,测得滑动变阻器所消耗功率 P 与其阻值R 变化的曲线如图所示,由此可知 ( )
A.滑动变阻器电功率可能大于 45 W
B.定值电阻阻值一定等于5Ω
C.电源电压为 45 V
D.滑动变阻器所消耗功率 P 最大时,其电功率与总功率之比大于50%
【例题3】(多选)如图所示,R₁为定值电阻,R₂为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是 ( )
A.当 时,R₂上获得最大功率
B.当 时,R₁上获得最大功率
C.当 时,R₁上获得最大功率
D.当 时,电源的输出功率最大
【变式训练 1】如图所示,曲线C₁、C₂ 分别是纯电阻直流电路中,内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线.由该图可知下列说法中错误的是( )
A.电源输出功率最大值为 8 W
B.电源的电动势为4 V
C.电源的内电阻为1 Ω
D.电源被短路时,电源消耗的最大功率可达 16 W
B.求最大功率问题
【例题1】如图所示,电源电动势E=2 V,内阻r=1Ω,电阻 ,可变电阻的阻值范围为0~10Ω.
(1)求可变电阻为多大时,R上消耗的功率最大,最大值为多少.
(2)在上题中,若将R。串联在干路中,如图所示,电源内阻为r,求当R 为多大时,电阻R。消耗的功率最大,并求这个最大值.
【例题2】如图所示,在滑动变阻器的滑片 P 向右移动时( )
A.电路总功率可能增加
B.滑动变阻器的功率一定增大
C.电源内部损耗功率一定减小
D.滑动变阻器功率一定先增大后减小
【变式训练1】一个用半导体材料制成的电阻器D,其电流 I 随它两端电压U变化的关系如图中的(a)所示,将它与两个标准电阻R₁、R₂组成如图(b)所示电路,当开关S接通位置1时,三个用电器消耗的电功率均为 P.将开关S切换到位置2后,电阻器D 和电阻R₁、R₂消耗的电功率分别是PD、P₁、P₂,下列关系中正确的是 ( )
A. P₁>P
【变式训练2】将阻值随温度升高而减小的热敏电阻1和2串联,接在不计内阻的稳压电源两端.开始时1和2阻值相等,保持1温度不变,冷却或加热2,则2的电功率在 ( )
A.加热时变大,冷却时变小
B.加热时变小,冷却时变大
C.加热或冷却时都变小
D.加热或冷却时都变大
四、列方程或用比例解电功率的计算
【例题1】如图所示,电源电压保持不变,灯L额定电压为8伏,当闭合开关S,滑动变阻器的滑片 P 滑到变阻器的中点c时,小灯泡正常发光,此时灯的电功率为 PL;当滑片 P 滑到变阻器的最右端b时,灯的实际电功率为PL',此时变阻器的功率为4.5瓦,已知
求:(1)电源电压.
(2)滑动变阻器的最大阻值.
【例题2】如图所示电路,电源电压保持不变,且不大于6伏,定值电阻. 欧,滑动变阻器R₂ 的最大值为20欧.当开关S断开,滑动变阻器的滑片 P 在变阻器的b端时,电流表的示数为I;当开关S闭合,滑片 P 移到a 端时,电流表的示数为 I',且 1:5,此时电路消耗的总功率为6瓦,求:此时电阻R₀的电功率.
【变式训练1】如图所示电路,电源电压一定,当开关 S₁闭合,S₂ 断开,滑动变阻器R₀的滑片 P 从A 处移到B 处时,电压表先后示数之比为 2:1,电阻R₁先后消耗的电功率之比为1:4.若滑片 P 在B 处不变,将S₁ 断开、S₂ 闭合,则R₂和R₀的总功率为12瓦;再将滑片 P 移至A 处,R₂的电功率为2瓦;求此时R₀的电功率.
【变式训练2】现有电源一个(电压不变)、电压表、电流表、定值电阻和开关各一个,导线若干,两小灯泡 L₁(额定电压为1.2 V)和L₂(额定电压为 6 V).现在利用这些仪器组成电路:若组成如图甲电路,电压表读数为5.4V,L₁ 实际功率为其额定功率的- 若组成如图乙电路,L₂ 两端电压为3 V;若组成如图丙电路,电流表读数为0.6A.忽略灯泡的电阻随温度的变化,求L₂ 的额定功率.
五、电功率挡位问题
【例题 1】小明家买了一台电烤箱,有低、中、高三个挡位的发热功率.如图所示是其内部简化电路图,开关S₁ 可分别与触点 a、b接触,已知 电源电压保持不变,请分析和解答以下问题:
(1)当开关S₁置于b端,S₂断开时,电烤箱处于什么挡位? 简述理由.
(2)电烤箱在中挡位工作时,消耗的电功率是多少?
(3)电烤箱在高挡位工作时,对食物加热6 min,消耗的电能为多少?
【例题2】如图甲所示,是某型号电压力锅简化的工作电路图. R。是阻值为 484 Ω的保温电阻,R₁是规格为“220 V 800 W”的主加热电阻,R₂ 是副加热电阻.电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三个阶段,通过如图乙所示的锅内工作压强与时间(p-t)关系图像可了解其工作过程:接通电源,启动智能控制开关S,S自动接到a,同时S₁ 自动闭合,电压力锅进入加热升压状态;当锅内工作压强达80kPa时,S₁自动断开,进入保压状态,当锅内工作压强降至60kPa时,S₁ 又会自动闭合;当保压状态结束,饭就熟了,S自动接到b,进入保温状态.电压力锅煮饭时,在正常加热升压和保压状态共耗电0.25 kW·h,下列说法正确的是 ( )
A.电压力锅是对大气压强的应用
B.当锅内工作压强为 40 kPa时,电压力锅处于升压状态
C.电压力锅煮饭时,在正常加热升压和保压状态 R₁的工作时间是 18 min
D.电压力锅正常工作时的最大电流是5 A
【变式训练1】我国北方冬天比较寒冷,许多家庭安装了一种利用电来取暖的床——“韩式电热炕”.其工作电路可简化为如图所示,其中K为保护开关,平常处于闭合状态,当温度超过某一警戒温度时自动断开,扇形导体S为旋转型选挡开关,可绕O 点旋转,每次都和相邻的两触点同时接触,从而实现关、低、中、高四个挡位的转换(挡位顺序未知,电功率越大挡位越高).小明在家里利用所学的物理知识来测量该电热炕的电功率.他先关闭家里其他所有的用电器,然后将S旋转到与触点1、2连接,观察发现家里标有“3 000 r/(kW·h)”的电能表的转盘在1m in内刚好转了 20转.已知R₁和R₂是发热电阻,R₂的阻值是R₁的2 倍,其他电阻忽略不计,小明家电压恒为220 V.完成下列问题:
(1)当S与触点 1、2接触时,电热炕功率是多少?
(2)当电热炕处于低挡时,电路中通过O点的电流是多少?
(3)当该电热炕处于低挡,且正常工作30 min,所消耗的电能可使1.8L水从25 ℃升高到多少℃
【变式训练2】某兴趣小组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,该指示灯会亮、暗(微弱发光)交替闪烁发光,电路中电源电压恒为6伏,指示灯规格为“6 V,3 W”,R。为定值电阻,电磁铁线圈及铁的阻值忽略不计.
(1)若让左转、右转指示灯同时工作,转向开关应与触点 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变化规律如图乙所示.已知当右转指示灯微弱发光时,其两端实际电压为Uₓ,消耗的实际功率为额定功率
求:①当右转指示灯微弱发光时,它两端的实际电压Uₓ;
②定值电阻R。的阻值(指示灯的电阻不变);
③右转指示灯闪烁交替工作30 s消耗的电能.
一、电功率大小的比较
【例题1】C 【解析】两灯正常发光,两灯的实际电压等于其额定电压,由 可知 根据串联分压关系,A图中有 两灯不能正常工作,所以A错. B图中A和变阻器并联后的电阻比A 电阻还要小,即仍有 所以B错. C和D图中两灯电压均有可能为110 V,此时再看电路消耗的功率,C图中灯 A 消耗功率100W,灯B 和变阻器并联后的阻值与灯A 相等,所以电路消耗的总功率为 200 W. D图中 A、B 两灯并联后的阻值与变阻器相等,所以变阻器消耗的功率为 140 W,电路消耗的总功率为 280 W.
【例题2】L₄ L₃ 【解析】由 知 灯泡电阻 根据串联电路的性质 I²知P₄>P₁,L₄的实际功率比L₁的实际功率大,L₄比L,亮.根据并联电路的性质 知,P₂>P₃,L₂的实际功率比L₃的实际功率大,L₂比 L₃亮.
由图中可以看出流过L₁的电流一定大于流过L₂的电流,由 知P₁>P₂,即 L₁比L₂亮.由以上分析知: 所以最亮的灯泡是L₄,最暗的是 L₃.
【变式训练1】C
【变式训练2】A
一题多解
【变式训练1】B
【变式训练2】C
※二、非纯电阻电路
母题、AC
【解析】电动机的输入功率 P、=UI=110×5.0 W=550W,A对.提升重物的功率 0.9 W=450 W,B错,C对.由 和 I²R线得 D错误.
故选 AC.
拓展1 转子被卡死时与正常工作时的比较
【例题1】(1)2.5 W (2)18 W 【解析】(1)当 0.3V,I₁═O.6 A时,电动机不转,此时电动机为纯电阻,故电动机的内电阻为 当 3.0V,I₂=1.0A时,电动机正常工作,此时电动机为非纯电阻,则电动机的输出功率为
(2)当电动机正常工作被卡住时,电动机又为纯电阻,其热功率为
【例题2】BC 【解析】含有电动机的电路不是纯电阻电路,欧姆定律不再适用.由能量守恒定律可得EI= 解得 A错误,B正确;如果电动机转轴被卡住,则. 电流增大,较短时间内,电源消耗的功率变大,较长时间的话,会出现烧坏电源的现象,C正确,D错误.
拓展2 分析电动机的效率问题
【例题】AB 【解析】灯泡恰能正常发光,说明灯泡两端电压为3V,电流为2A,电动机的输入电压是8V—3V=5V,流过电动机的电流是I=2 A,选项 A、B正确;电动机内阻消耗的功率为. 输入功率为U'I=5×2 W=10 W,则电动机的输出功率为6W,效率为η=60%,整个电路消耗的电功率是10 W+6 W=16 W,选项C、D错误.
拓展3 分析其他非纯电阻电路
【例题】BC 【解析】充电器输出的电功率为UI,A 错误;电能转化为化学能的功率为UI--I²r,B正确;电
池产生的热功率为I²r,C正确;充电器的充电效率为 D错误.
三、电功率的极值
A.与图像结合考查电源的功率、效率
【例题1】C 【解析】由图像可知,电源的电动势E=3 V,内阻 因四种元件与电源的U-I图像的交点为电路的工作点,而且当外电路的电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大,由图像可知元件c 的电阻值为 可知电源与元件c 构成回路输出功率最大,故选 C.
【例题2】B 【解析】由滑动变阻器所消耗功率P 与电阻R 变化的曲线可知,滑动变阻器所消耗功率 P 最大为45 W,选项A错误;由电功率最大的条件可知,滑动变阻器阻值等于定值电阻阻值时,滑动变阻器电功率最大,选项B正确;由滑动变阻器所消耗功率 P最大值为 45 W 可知,此时电阻为 5 Ω,电流I= 电源电动势 选项C错误;滑动变阻器功率P 最大时,效率为50%,选项D错误.
【例题3】ACD
【变式训练1】A 【解析】当内电阻等于外电阻时,电源的输出功率最大,最大值为4 W,选项 A错误;根据P=UI 可得,当I=2 A时,外电压为2V,内电压也为2V,电源的电动势为4V,选项 B正确;电源的内电阻为 选项C正确;电源被短路时,电源消耗的最大功率可达 选项D正确.
B.求最大功率问题
【例题 【解析】(1)方法一:
根据闭合电路欧姆定律,路端电压
所以 代入数据整理得
当 时,R上消耗的功率最大, 方法二:采用等效电源法分析,把定值电阻等效到电源的内部,即把电源和定值电阻看作电动势为E'= 内阻为 的电源,当 时,电源对外电路R 的输出功率最大 把数值代入各式得:
所以:
(2)由 知R=0时, 2/ 3 A,此时,R。消耗功率最大.
【例题2】C 【解析】由电路图可知,当滑动变阻器滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,电路总电阻变大,电源电动势不变,由闭合电路的欧姆定律可知,电路总电流I变小,电源总功率 P=EI 一定减小,故A错误;滑动变阻器的功率等于电源的输出功率,由于变阻器的电阻与电源内阻的关系未知,不能确定其变化情况,故B错误;电源内阻r不变,电流Ⅰ减小,电源的内部损耗功率 Pr=I²r减小,故C正确;当滑动变阻器阻值与电源内阻相等时,电源输出功率最大,由于不知道最初滑动变阻器接入电路的阻值与电源内阻间的关系,因此无法判断电源输出功率如何变化,故D错误.
【变式训练1】C
【变式训练2】C
四、列方程或用比例解电功率的计算
【例题1】解:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测灯泡L两端的电压.
(1)设滑片位于中点c时的电流为 Ic,滑片位于 b端时电路中的电流为 Ib,
已知 由P=I²R 可得两种情况下的电流之比:
由 可得两种情况下灯泡两端的电压之比:
设滑动变阻器的最大阻值为 Rp,
电源电压不变,由 可得两种情况下总电阻之比:
解上面方程可得:
已知灯泡正常发光时的电压为8 V,即 8V ②,
滑片位于中点c时,电源电压:
(2)由①式可得,滑片 P 滑到b端时灯泡的电压:
因为 由 可得,
变阻器的最大阻值:
答:(1)电源电压为12V;
(2)滑动变阻器的最大阻值为8Ω.
【例题2】解:当开关S断开,滑片 P 在最右端时,此时电路为R。与滑动变阻器串联,且滑动变阻器处于最大值.则据题意有:
当开关S闭合,且滑片滑至最左端,电阻值为0时,据题意,有:
又I: I'=1: 5 ③
则联立①②③后,得R₀=10Ω或30Ω
又因为此时电路总功率为6W,当R₀=10Ω时,
并联总电阻
电源电压 ,符合不高于6V的题意.
同理,当R₀=30Ω,求得电源电压为 超过6 V,不符合题意.此时R。电功率:
【变式训练1】解:当S₁闭合,S₂断开时,根据电阻R₁先后消耗的电功率之比为1:4,则两次电流之比为1:2.又两次电压表示数之比为2:1,则. 4:1 ①
当S₁ 断开,S₂闭合时,滑片在B 点时,总功率为12 W,即:
滑片在A点时,R₂功率为2W,即:
联立三式,解得: 所以此时滑片在A 点时,滑动变阻器电阻为R₂ 的 2倍,因此功率也为2倍,即为4W.
【变式训练2】解:设电源电压为U,图甲中灯 L₁ 两端电压为U₁,电流为I₁;
图乙中灯L₂ 两端电压为U₂,电流为I₂;
由图甲得:
由甲图可得:
由乙图可得:
串联电路电流相等,则电阻之比等于电压之比,
则两电阻之比:
由丙图得:
得:
五、电功率挡位问题
【例题1】解:(1)由图可知,当开关S₁置于a端、S₂ 闭合时,两电阻丝并联;当开关S₁ 置于b端、S₂断开时,两电阻丝串联;当开关S₁置于b端、S₂闭合时,只有R₁ 连入电路.
由串、并联电路的电阻特点知,并联时总电阻最小,串联时总电阻最大,电源电压一定,由 知,开关S₁ 置于a 端、S₂ 闭合时,电路消耗功率最大,为高温挡;
开关S₁ 置于b端、S₂ 断开时,电路消耗功率最小,为低温挡;
当开关 S₁ 置于b端、S₂闭合时,为中温挡.
(2)当开关S₁ 置于b端、S₂ 闭合时为中挡位.电烤箱消耗的电功率:
(3)当S₁置于a 端,S₂ 闭合时,电烤箱在高挡位,电阻R₁与R₂并联.电烤箱消耗的总功率为:
2 000W,
电烤箱消耗的电能:W=P总t=2000 W×6×60s=
【例题2】D 【解析】A.高压锅煮饭熟得快是利用密闭液体的沸点随气压的增大而升高的原理,而不是利用了大气压的原理,故A错误;
B.由图乙可知,当锅内工作压强为40kPa时,电压力锅可能处于升压状态,也可能处于保温状态,故B错误;
C.由图乙可知,在正常加热升压和保压状态R₁的工作时间分别为0~6m in,9~12 min,15~18 min,即R₁的工作时间 故C错误;
D. R₂的工作时间 ,在正常加热升压和保压状态消耗的电能
即:0.25kW·h=0.8kW×0.2h+P₂×0.3h,解得:
两加热电阻同时工作时电路电流最大,则总功率P=
由P=UI 可得, 故D正确.
故选:D.
【变式训练1】解:(1)分析可知,当S与触点1、2接触时,电路为R₁的简单电路,1min内电热炕消耗的电能:
由 可得,电热炕功率:
(2)由 可得,
当S与触点 3、4接触时处于低挡,此时只有 R₂工作,电路中通过O点的电流:
(3)由 可得,1.8L水的质量:
当该电热炕处于低挡,且正常工作30 min,所消耗的电能:
即: 25 ℃),
解得:t≈72.6℃,
即水温能升高到 72.6 ℃.
答:(1)当S与触点1、2接触时,电热炕功率是400W;
(2)当电热炕处于低挡时,电路中通过O点的电流是0.9A;
(3)当该电热炕处于低挡,且正常工作 30 min,所消耗的电能可使1.8L水从25 ℃升高到 72.6 ℃.
【变式训练2】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)①由 可得,指示灯的电阻:
当右转指示灯微弱发光时,指示灯的实际功率:
则灯泡两端的实际电压:
②因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R₀两端的电压:
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
即
解得:
③由图乙可知,交替工作的周期为1.5s,一个周期内加热时间为0.5s,
则右转指示灯闪烁交替工作30s内,
正常发光的时间 微弱发光的时间
由 可得,正常发光消耗的电能:
微弱发光时消耗的电能:
共消耗电能:
答:(1)3和4;
(2)①当右转指示灯微弱发光时,它两端的实际电压为1.2 V;
②定值电阻R。的阻值为48Ω;
③右转指示灯闪烁交替工作30s消耗的电能为32.4J.
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