第15章　电能与电功率 专题　电功率的综合计算 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册

第十五章　电能与电功率 专题　电功率的综合计算 2022年课程标准 学习目标 了解电功率。在真实 的情境中运用电功率 的物理知识解决实际 问题的能力。 1.能运用电功率定义式P＝进行相关的计算，解 决生活中的实际问题。 2.运用电功率公式P＝UI及推导式P＝进行相关 的计算。 【公式总结】 1. 欧姆定律：I＝ ⁠。 2. 电功率公式：P＝ ⁠。 3. 电功率公式P＝ 。结合欧姆定律I＝还可推导出P＝和P＝ I2R。 　 　 UI　 【典例分析】 (一)电功率定义式P＝的应用 1. 小宁家电饭煲的额定电压为220 V，有加热和保温两种工作 状态，额定加热功率为2 000 W。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]问： (1)在正常加热状态下，将2.5 kg的水从20 ℃加热到沸腾，水吸收的热量 是多少？(气压为1标准大气压) 解：(1)已知1标准大气压下水的沸点为100 ℃，则水吸收的热量 Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×(100 ℃－20℃)＝ 8.4×105 J 解：(1)已知1标准大气压下水的沸点为100 ℃，则水吸收的热量 Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×(100 ℃－20℃)＝ 8.4×105 J (2)若此电饭煲的加热效率为84％，则上述过程需要加热多长时间？ 解：(2)根据η＝×100％得，电饭煲消耗的电能 W＝＝＝1×106 J 需要加热的时间t＝＝＝500 s 解：(2)根据η＝×100％得，电饭煲消耗的电能 W＝＝＝1×106 J 需要加热的时间t＝＝＝500 s 1. 小宁家电饭煲的额定电压为220 V，有加热和保温两种工作状态，额定加热功率为2 000 W。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]问： (3)小宁想利用家里的电能表测量电饭煲的实际加热功率，于是小宁 断开家中的其他用电器，让电饭煲单独处于加热状态，观察到电能表 上的转盘在10 min内转了180转(电能表如图所示)，则此电饭煲的实 际功率为多少？ 解：(3)转盘在10 min内转了180转，消耗的电能 W实＝＝＝0.3 kW·h＝1.08×106 J 电饭煲在加热状态下的实际功率P实＝＝＝1 800 W 答：(略) 1. 小宁家电饭煲的额定电压为220 V，有加热和保温两种工作状态，额定加热功率为2 000 W。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]问： (二)电功率计算式P＝UI的应用 2. 如图所示的电路中，电源电压不变，电阻R2的阻值为10 Ω。闭合开关 S，电流表A1的示数为2 A，电流表A2的示数为0.8 A。求： (1)电源电压； 解：由电路图可知，电阻R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2 测电阻R2所在支路的电流 (1)由并联电路的电压特点及欧姆定律可得，电源电压 U＝U1＝U2＝I2R2＝0.8 A×10 Ω＝8 V 解：由电路图可知，电阻R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2 测电阻R2所在支路的电流 (1)由并联电路的电压特点及欧姆定律可得，电源电压 U＝U1＝U2＝I2R2＝0.8 A×10 Ω＝8 V (2)电阻R1消耗的电功率。 解：(2)通过电阻R1的电流 I1＝I－I2＝2 A－0.8 A＝1.2 A， 电阻R1消耗的电功率 P1＝U1I1＝8 V×1.2 A＝9.6 W 答：(略) 解：(2)通过电阻R1的电流 I1＝I－I2＝2 A－0.8 A＝1.2 A， 电阻R1消耗的电功率 P1＝U1I1＝8 V×1.2 A＝9.6 W 答：(略) 2. 如图所示的电路中，电源电压不变，电阻R2的阻值为10 Ω。闭合开关 S，电流表A1的示数为2 A，电流表A2的示数为0.8 A。求： 3. 如图所示的电路，电源两端电压为2 V且保持不变，电阻R1＝4 Ω，R2 ＝8 Ω。求： (1)开关S闭合、S1断开时，电流表的示数I1； 解：(1)开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电 路，电流表测电路中的电流，则电流表的示数 I1＝＝＝0.5 A 解：(1)开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电 路，电流表测电路中的电流，则电流表的示数 I1＝＝＝0.5 A (2)开关S、S1都闭合时，电路的总功率。 解：(2)开关S、S1都闭合时，R1、R2并联，通过R2的 电流I2＝＝＝0.25 A 干路电流I＝I1＋I2＝0.5 A＋0.25 A＝0.75 A 电路的总功率P＝UI＝2 V×0.75 A＝1.5 W 答：(略) 解：(2)开关S、S1都闭合时，R1、R2并联，通过R2的 电流I2＝＝＝0.25 A 干路电流I＝I1＋I2＝0.5 A＋0.25 A＝0.75 A 电路的总功率P＝UI＝2 V×0.75 A＝1.5 W 答：(略) 3. 如图所示的电路，电源两端电压为2 V且保持不变，电阻R1＝4 Ω，R2 ＝8 Ω。求： 4. 如图所示，电源电压保持不变，灯泡标有“3 V　3 W”字样，当只闭 合开关S1时，灯泡正常发光，再闭合开关S2时，此时干路电流变化了0.2 A，求： (1)灯泡正常发光时的电流； 解：(1)当只闭合开关S1时，电路为灯泡的简单电路， 因额定电压下灯泡正常发光，所以电源电压U＝UL＝3 V，灯泡正常发光时的电流 IL＝＝＝1 A 解：(1)当只闭合开关S1时，电路为灯泡的简单电路， 因额定电压下灯泡正常发光，所以电源电压U＝UL＝3 V，灯泡正常发光时的电流 IL＝＝＝1 A (2)电阻R的阻值； 解：(2)当开关S1、S2闭合时，灯泡与定值电阻R并 联，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以 通过灯泡的电流不变，则通过R的电流IR＝0.2 A，因 并联电路中各支路两端的电压相等，所以电阻R的阻 值R＝＝＝15 Ω 解：(2)当开关S1、S2闭合时，灯泡与定值电阻R并 联，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以 通过灯泡的电流不变，则通过R的电流IR＝0.2 A，因 并联电路中各支路两端的电压相等，所以电阻R的阻 值R＝＝＝15 Ω 4. 如图所示，电源电压保持不变，灯泡标有“3 V　3 W”字样，当只闭 合开关S1时，灯泡正常发光，再闭合开关S2时，此时干路电流变化了0.2 A，求： (3)该电路的总功率。 解：(3)因并联电路中，干路电流等于各支路电流之 和，所以干路电流I＝IL＋IR＝1 A＋0.2 A＝1.2 A 电路的总功率P＝UI＝3 V×1.2 A＝3.6 W 答：(略) 解：(3)因并联电路中，干路电流等于各支路电流之 和，所以干路电流I＝IL＋IR＝1 A＋0.2 A＝1.2 A 电路的总功率P＝UI＝3 V×1.2 A＝3.6 W 答：(略) 4. 如图所示，电源电压保持不变，灯泡标有“3 V　3 W”字样，当只闭 合开关S1时，灯泡正常发光，再闭合开关S2时，此时干路电流变化了0.2 A，求： (三)电功率推导式P＝的应用 5. “工夫茶”是潮汕地区的一种传统饮茶文化，如图甲是泡茶的电茶 炉，图乙是其内部电路的简图，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温 两种功能的切换。电源电压为220 V，保温功率为44 W，R1、R2均为加热 电阻，忽略温度对电阻阻值的影响，R2的阻值为55 Ω，求： (1)处于保温状态下电路中的电流大小； 解：(1)保温状态下电路中的电流I保＝＝＝0.2 A 解：(2)由图可知，开关在2时，电路中只有R2，为加热状态，电路中的电 功率P加＝＝＝880 W 解：(1)保温状态下电路中的电流I保＝ ＝＝0.2 A (3)R1的阻值。 (2)电路处于加热状态时，电路中的电功率大小； 解：(2)由图可知，开关在2时，电路中只有R2，为加热状态，电路中的电 功率P加＝＝＝880 W 解：(3)开关在1时，R1与R2串联，为保 温状态，电路总电阻R总＝＝＝1 100 Ω 则R1的阻值R1＝R总－R2＝1 100 Ω－55 Ω＝1 045 Ω 答：(略) (四)动态电路电功率的计算 6. 如图甲所示的电路，电源电压不变。闭合开关S，将滑动变阻器R的滑 片由a端移动到b端时，定值电阻R0的电功率和电流的P－I关系图像如图 乙所示，求： (1)电源电压； 解：由电路图甲可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电压表测R0两端 的电压，电流表测电路中的电流。 (1)当滑片位于定值电阻b端时，滑动变阻器R接入电路中的阻值为零，此 时电路中的电流最大，定值电阻R0的电功率最大，由图乙可知，电路中 的最大电流I大＝0.5 A，定值电阻R0的最大电功率P0大＝4.5 W，此时定 值电阻R0两端的电压即电源电压 U＝U0大＝＝＝9 V (1)当滑片位于定值电阻b端时，滑动变阻器R接入电路中的阻值为零，此 时电路中的电流最大，定值电阻R0的电功率最大，由图乙可知，电路中 的最大电流I大＝0.5 A，定值电阻R0的最大电功率P0大＝4.5 W，此时定 值电阻R0两端的电压即电源电压 U＝U0大＝＝＝9 V 解：由电路图甲可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电压表测R0两端 的电压，电流表测电路中的电流。 (2)滑动变阻器R的最大阻值。 6. 如图甲所示的电路，电源电压不变。闭合开关S，将滑动变阻器R的滑 片由a端移动到b端时，定值电阻R0的电功率和电流的P－I关系图像如图 乙所示，求： 解：(2)定值电阻R0的阻值 R0＝＝＝18 Ω 当滑片位于a端时，滑动变阻器R接入电路中的阻值最大，此时电路 中的电流最小，由图乙可知，电路中的最小电流I小＝0.1 A，此时电 路的总电阻 R总＝＝＝90 Ω 滑动变阻器R的最大阻值 R大＝R总－R0＝90 Ω－18 Ω＝72 Ω 答：(略) 解：(2)定值电阻R0的阻值 R0＝＝＝18 Ω 当滑片位于a端时，滑动变阻器R接入电路中的阻值最大，此时电路 中的电流最小，由图乙可知，电路中的最小电流I小＝0.1 A，此时电 路的总电阻 R总＝＝＝90 Ω 滑动变阻器R的最大阻值 R大＝R总－R0＝90 Ω－18 Ω＝72 Ω 答：(略) 7. 如图所示，灯泡L标有“3 V　3 W”的字样，把它与标有“20 Ω　1 A”的滑动变阻器R串联接入电路，电源电压保持不变，灯泡L的电阻随 电压的变化而改变，当滑动变阻器R的滑片在a端时，闭合开关，灯泡L 刚好正常发光，求： (1)当灯泡L正常发光时，灯泡L的电阻； 解：(1)由题意知，滑动变阻器R与灯泡L串联在电路中，电 压表测灯泡L两端的电压。当滑动变阻器R的滑片在a端时， 滑动变阻器R接入电路的阻值为0，此时电路中只有灯泡L工 作。灯泡L正常发光时的电阻 R＝＝＝3 Ω (2)电源电压； 解：(2)由(1)可知电源电压U＝UL＝3 V 解：(2)由(1)可知电源电压U＝UL＝3 V 7. 如图所示，灯泡L标有“3 V　3 W”的字样，把它与标有“20 Ω　1 A”的滑动变阻器R串联接入电路，电源电压保持不变，灯泡L的电阻随 电压的变化而改变，当滑动变阻器R的滑片在a端时，闭合开关，灯泡L 刚好正常发光，求： (3)当滑动变阻器R的滑片滑到b端时，电压表的示数为1 V，求此时通过 滑动变阻器R的电流及灯泡L消耗的实际电功率。 答：(略) 解：(3)当滑动变阻器R的滑片在b端时，滑动变阻器R接入 电路的阻值最大，最大阻值Rb＝20 Ω 此时滑动变阻器R两端的电压UR＝U－ULb＝3 V－1 V＝2 V 则通过滑动变阻器R的电流I＝＝＝0.1 A 此时灯泡L的实际电功率P1＝ULbI＝1 V×0.1 A＝0.1 W 答：(略) $