第十六章 电流做功与电功率 专训 （九) 电功、电功率的计算 课件- 2024-2025学年沪科版物理九年级全一册

电功、电功率的计算 专训 沪科版 九年级全一册 阶段强化专题（九） 小明家电热水器铭牌标识为“220V　1000 W”。由于使用了多年，该电热水器中的电热丝明显氧化导致其电阻发生了变化，为准确测量氧化电热丝的实际电阻值，小明在家中把该电热水器单独接入220V的家庭电路中工作5min，发现电能表指示灯闪烁了242次，电能表规格如图所示。问： 1 2 (1)小明测得该电热水器的实际电功率是多少？ 3 (2)该电热水器氧化电热丝的实际电阻值是多少？ 4 (3)为恢复该电热水器的铭牌功率，可与氧化电热丝并联一段新的电热丝，则并联的这段电热丝的电阻值为多少？ 5 小明家中的电热水壶坏了，他在网上查到两种外形基本相同的电热水壶的铭牌如表所示。 2 品牌1 产品型号 EL-­8952 额定电压 220 V 频率 50 Hz 额定功率 1 200 W 容量 1.5 L 品牌2  产品型号 MK-­12SO 额定电压 220 V 频率 50 Hz 额定功率 2000 W 容量 1.5 L (1)用品牌2的电热水壶(正常工作)烧开一壶水用时6min，则电热水壶消耗了多少电能？ 解：用品牌2的电热水壶烧开一壶水消耗的电能W＝Pt＝2000 W×6×60 s＝7.2×105 J。 (2)小明认为“品牌1”这款电热水壶功率小，更省电。从节能的角度考虑，你认为他的这种想法合理吗？为什么？ 解：小明的想法不合理。因为用电热水壶烧开同样一壶水，水吸收的热量相同，根据公式Q＝W＝UIt＝Pt可知，电热水壶的功率越大，水达到沸腾的时间越短，散失掉的热量越少，消耗的电能越少，越省电。 如图甲所示，当开关S接1时，灯泡L1正常发光，当S由1转到接2时，电压表示数变化如图乙所示，(假设灯的电阻不变)求： 3 (1)灯泡L1的额定功率。 解：由电路图可知，当S接1时，电路为L1的简单电路，电压表测电源电压，即灯泡L1的额定电压；由图乙可知，电源电压(灯泡L1的额定电压)U＝UL1＝6 V，灯泡L1的额定电流IL1＝0.6 A，则灯泡L1的额定功率P1＝IL1UL1＝0.6 A×6 V＝3.6 W。 (2)灯泡L2的电阻。 用电器R1和R2上都标有“6 V”字样，它们的电流随电压变化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．R1和R2的阻值不随温度的变化而变化 B．R1:R2＝2:1 C．R1和R2并联在4 V电源上，通过 R1和R2的电流之比I1:I2＝2:1 D．R1和R2并联在4 V电源上，消耗总功率为1.2 W 4 【点拨】 便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关S接触不同触点，实现高、低两个挡位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分数据见下表。完成下列问题： (1)旋转开关S接触“bc”两触点时，加湿器处于________挡位。 低 5 (2)加湿器低挡位工作时，电路通过的电流多大？ (3)加湿器高挡位工作6小时，将消耗多少电能？ 解：已知高挡位的功率为10 W，加湿器高挡位工作6 h，将消耗的电能W＝P高t＝10 W×6×3 600 s＝2.16×105 J。 【点拨】 如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由B端移动到A端时，测得电阻R1两端的电压与通过它的电流变化关系如图乙所示。求： 6 19 (1)电源的电压U0。 解：由电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。 (1)当滑片在A端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为0Ω，电路为R1的简单电路，电压表测量的是电源的电压，此时电路中的电阻最小，电流最大，由图像可知，电路中的电流Imax＝0.6 A，电源的电压U0＝6 V。 20 (2)当滑动变阻器的滑片在B端时，滑动变阻器的电功率P2。 解：当滑动变阻器的滑片在B端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，根据欧姆定律可知，电路中的电流最小，由题图可知，R1两端的电压U1＝2 V，I min＝0.2 A；由于串联电路中总电压等于各分电压之和，滑动变阻器两端的电压U滑＝U0－U1＝6 V－2 V＝4 V；滑动变阻器消耗的电功率P2＝I minU滑＝0.2 A×4 V＝0.8 W。 21 (3)若把电压表的量程改为0～3 V，且要求电路安全，滑动变阻器连入电路中的最小电阻。 22 某中学成立了物理科技小组，在一次活动中，小红小组设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”“高挡”之间的转换，饮水机工作时电功率随时间的关系图像如图乙所示。当饮水机接在家庭电路中工作时，求： 7 (1)通过电阻R1的电流。 (2)电阻R2的阻值。 如图甲所示，滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中，电流表和电压表示数变化的规律如图乙所示。则以下说法正确的是(　　) A．R0的阻值为10 Ω B．滑动变阻器的最 大阻值为60 Ω C．电源电压为8 V D．滑片在滑动的过程中，滑动变阻器的最大功率为0.9 W 8 【点拨】 当滑片P在a端时，电路为R0的简单电路，电路中的电流最大，由题图乙可知，电路中的最大电流I大＝0.6 A，则电源电压U＝I大R0＝0.6 A×R0　①。　 当滑片位于b端时，R0与R串联，电流表测电路中的电流，电压表测R两端的电压，此时电路中的电流最小，由题图乙可知，电路中的最小电流I小＝0.1 A，UR＝5 V。 27 28 【答案】 AD 29 如图所示的电路，电源电压为6 V保持不变，R2＝50 Ω，小灯泡L上标有“6 V　3.6 W”的字样(不考虑灯丝电阻随温度的变化)，求： 9 (1)当开关S1、S2均断开时，电流表示数为0.2 A，R1的阻值。 (2)当开关S1、S2均断开时，通电10 s小灯泡消耗的电能。 解：通电10s小灯泡消耗的电能W＝I2RLt＝(0.2 A)2×10 Ω×10 s＝4 J。 (3)当开关S1、S2处于何种状态时，整个电路消耗的功率最大？求出此时的最大功率。 解：电能表指示灯闪烁242次消耗的电能W＝ kW·h＝×3.6×106 J＝2.904×105 J， 该电热水器的实际电功率P实＝＝＝968 W。 解：该电热水器氧化电热丝的实际电阻值R实＝＝＝50 Ω。 解：电热水器铭牌标识的功率对应的电阻R＝＝＝48.4 Ω， 为恢复该电热水器的铭牌功率，可与氧化电热丝并联一段新的电热丝R′，则有＝＋，即＝＋，解得：R′＝1 512.5 Ω。 解：当S接2时，两灯泡串联，电压表测L1两端的电压；由图乙可知，L1两端的电压和电路电流UL1′＝2 V，I＝0.2 A，因串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和，则灯泡L2两端电压UL2＝U－UL1′＝6 V－2 V＝4 V，由I＝可得，灯泡L2的电阻RL2＝ ＝＝20 Ω。 由图像可知，两条线都是过原点的倾斜直线，电压和电流的比值是一个定值，所以R1和R2的阻值不随温度的变化而变化，A正确；由图像可知，当电压都为2V时，流过R1的电流为0.05A，流过R2的电流为0.1A，根据公式R＝可知，R1：R2＝2：1，B正确；由选项B可知R1：R2＝2：1，R1和R2并联，加在其两端的电压相等， 根据公式I＝可知，I1：I2＝1：2，C错误；R1和R2并联，加在其两端的电压相等，都是4V，根据公式P＝IU知，消耗的总功率P总＝P1＋P2＝I1U＋I2U＝0.1 A×4 V＋0.2 A×4 V＝1.2 W，D正确。 解：已知低挡位的功率为5 W，加湿器低挡位工作时，电路通过的电流I＝＝＝0.25 A。 旋转开关S接触触点ab时，电路未接通；旋转开关S接触触点cd时，电路为R1、R2的并联电路，总电阻较小，根据 P＝IU＝可知总功率较大，旋转开关S接触触点bc时，电路为R2的简单电路，总电阻较大，根据P＝IU＝可知总功率较小，加湿器处于低挡位。 解：若把电压表的量程改为0～3 V，则R1两端的最大电压为3 V，此时电路中的电流最大，滑动变阻器接入电路的电阻最小；由题图可知，此时的最大电流Imax′＝0.3 A；滑动变阻器两端的电压U滑′＝U0－U1′＝6 V－3 V＝3 V；滑动变阻器接入电路的最小电阻R2小＝＝＝10 Ω。 解：由图可知，当开关S1闭合，S2断开时，电热饮水机处于“低挡”，通过电阻R1的电流I1＝＝＝1 A。 解：当开关S1和S2都闭合时，电热饮水机处于“高挡”，则电阻R2的功率P2＝P高－P低＝660 W－220 W＝440 W，电阻R2的阻值R2＝＝＝110 Ω。 滑动变阻器的最大阻值R最大＝＝＝50 Ω。 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电源的电压U＝I小(R0＋R最大)＝0.1 A×(R0＋50 Ω)　②。 由①②得到0.6 A×R0＝0.1 A×(R0＋50 Ω)，解得R0＝10 Ω， 电源电压U＝I大R0＝0.6 A×10 Ω＝6 V。 滑动变阻器的功率P＝R＝＝。 当R＝R0时，滑动变阻器的功率最大，最大功率为P最大＝＝＝0.9 W。 解：根据P＝IU＝可知，小灯泡电阻RL＝＝＝10 Ω；当开关S1、S2均断开时，R2开路，L与R1串联，电流表测量电路中的电流，且电流表示数为0.2 A，电路中的总电阻R总＝＝＝30 Ω，R1的阻值R1＝R总－RL＝30 Ω－10 Ω＝20 Ω。 解：电源电压不变，根据P＝IU＝可知，电路中的总电阻最小时，电路消耗的总功率最大。当开关S1、S2均闭合时，R1被短路，L与R2并联，电路中的总电阻最小，电路消耗的最大总功率P＝＋＝＋＝4.32 W。 $$