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第十八章 电功率
电功率
电功率
电功率
专题1 用电器高、低温挡的判断
例1 一种家用电烤箱内部结构电路简图如图所示,它有高、中、低三个挡位,已知R1=120 Ω,R2=240 Ω。
(1)闭合开关S1、S3,断开S2时,电烤箱处于什么挡位?电路中的电流是多大?
高温挡 2.75 A
(2)闭合开关S3,断开S1、S2时,通电1 min电路中电流产生的热量是多少?
24 200 J
(3)电烤箱处于低温挡时的电功率是多大?(结果保留一位小数)
134.4 W
有的用电器分高温挡与低温挡,不同的挡位用电器的功率不同。当电源电压不变时,由P=可知:当电路的总电阻小时,电路的总功率大,相同时间内电流做的功多,为用电器的高温挡;当电路的总电阻大时,电路的总功率小,相同时间内电流做的功少,为用电器的低温挡。
1.一款有高、低温两挡的电熨斗的电路原理图如图所示,R1、R2为两电热丝的电阻,其额定电压均为 220 V。电路的工作原理是:当开关S1闭合、S2断开时,电熨斗处于低温挡;当开关S1、S2都闭合时,电熨斗处于高温挡。正常工作时高温挡的电功率为 1 980 W。电源电压保持不变,电热丝电阻不随温度变化。
(1)电熨斗正常工作时,在高温挡状态下
电路中的总电流是多大?
(2)若R2=44 Ω,则电阻R1为多少?
解:(1)当S1、S2都闭合时,两电热丝并联,电熨斗处于高温挡。
由P=UI可得,在高温挡状态下电路中的总电流I===9 A。
(2)因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过电阻为R2的电热丝的电流I2===5 A,
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过电阻为R1的电热丝的电流I1=I-I2=9 A-5 A=4 A,
则R1===55 Ω。
2.某电吹风的简化电路图如图所示,R1、R2是两发热电阻丝的电阻, 是电动机。开关S1闭合后,S2接1、2时吹冷风,通过电动机的电流为0.1 A;S2接2、3时吹温风,R1=110 Ω;S2接3、4时吹热风,电吹风的总功率为1 100 W,电源电压为220 V。
(1)吹冷风时,电动机的功率是多少?
(2)吹温风时,通过电阻为R1的发热电阻
丝的电流是多少?
(3)电阻R2是多少?(结果保留两位小数)
解:(1)吹冷风时,开关S1闭合,S2接1、2,此时电路为电动机的简单电路,则电动机的功率PM=UIM=220 V×0.1 A=22 W。
(2)吹温风时,开关S1闭合,S2接2、3,电动机M和电阻为R1的发热电阻丝并联。
因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过电阻为R1的发热电阻丝的电流
I1===2 A。
(3)吹热风时,开关S1闭合,S2接3、4,电动机M和两发热电阻丝并联,此时电路中的总电流I===5 A,
因为并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,通过电动机M和通过电阻为R1的发热电阻丝的电流不变,
而并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过电阻为R2的发热电阻丝的电流I2=I-I1-IM=5 A-2 A-0.1 A=2.9 A,则R2===75.86 Ω。
专题2 串、并联电路中电功率的分配
例2 将分别标有“6 V 9 W”和“6 V 3 W”的两个灯泡L1、L2串联接在8 V的电源上,下列关系式正确的是( )。
A.P1∶P2=3∶1
B.P1∶P2=1∶3
C.P1∶P2=1∶1
D.P1∶P2=2∶3
B
无论用电器串联还是并联,电路消耗的总功率都等于各用电器消耗的功率之和,即P=P1+P2。当用电器串联时,通过用电器的电流相同,由P=I2R可得,P1∶P2=R1∶R2;当用电器并联时,用电器两端的电压相同,由P=可得,P1∶P2=R2∶R1。
3.两个定值电阻的电阻分别为R1、R2,将它们并联在某电路中,它们的功率之比P1∶P2=1∶3;将它们串联在同一电路中,它们的功率之比为( )。
A.1∶3 B.3∶1 C.3∶4 D.4∶3
4.三个相同的定值电阻都标有“10 W 10 Ω”字样,它们的连接情况如图所示。将它们接入电路,在保证三个电阻都安全的前提下,A、B两端的电压最高不能超过( )。
A.20 V B.15 V
C.10 V D.5 V
B
B
专题1 用电器高、低温挡的判断
1.某型号的电饭锅有加热和保温两挡,其原理如图所示,下列说法正确的是( )。
A.开关S断开时,电路为电阻为R2的电阻器的简单电路
B.开关S断开时,两电阻器并联
C.开关S闭合时为加热状态
D.开关S闭合时为保温状态
C
2.某同学家中有一个标有“220 V 1 100 W”的即热式水龙头,其电阻为R0。他发现冬天水温较低,春秋两季水温较高,于是他改装了电路,增加了两个相同的发热电阻、两个指示灯(指示灯电阻不计)和单刀双掷开关S2。其中,开关S2可以同时与a、b相连,或只与c相连,使其有高温和低温两挡,如图所示。正常工作时高温挡和低温挡工作的总电流之比为4∶1,下列说法正确的是( )。
A.改装前,正常加热1 min产生的热量是6.6×103 J
B.改装后,高温挡工作时绿灯发光
C.发热电阻的阻值为44 Ω
D.改装后,低温挡的电功率为275 W
C
3.智能多功能热菜板有“高温挡”“中温挡”“低温挡”三种挡位,其电路原理如图所示,加热电阻的阻值恒为R1、R2。已知“高温挡”的功率为440 W,“中温挡”的功率为220 W。当开关S1闭合、S2接b时,热菜板处于“ 挡”;热菜板在“低温挡”正常工作时的功率是 W。
中温
110
4.某款饮水机具有加热和保温两挡,额定电压为220 V。图甲是其电路原理图。S0为温控开关,两电热丝的电阻分别为R1、R2,该饮水机在额定电压下工作的电功率P与时间t的关系图像如图乙所示。
(1)求饮水机处于加热挡阶段消耗的电能。
(2)求饮水机处于保温挡时,通过电阻为R1
的电热丝的电流。
(3)求电阻R2。
解:(1)由题图乙可得,加热功率P加热=484 W,加热时间t加热=5 min=300 s,
加热挡阶段消耗的电能W加热=P加热t加热=484 W×300 s=1.452×105 J。
(2)只闭合S时,饮水机处于保温挡,由题图乙可知,保温功率为P保温=44 W,根据P=UI得流过阻值为R1的电热丝的电流I1===0.2 A。
(3)处于加热挡时,阻值为R2的电热丝的功率P2=P加热-P保温=484 W-44 W=440 W,根据P=得R2===110 Ω。
专题2 串、并联电路中电功率的分配
5.如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,灯泡L1、L2都能正常发光,甲、乙两只电表的示数之比为3∶5,则L1、L2的额定功率之比是( )。
A.2∶3 B.3∶2 C.5∶3 D.3∶5
A
6.如图所示,电源电压为12 V保持不变,小灯泡标有“4 V 1.6 W”字样(灯丝电阻不受温度影响),滑动变阻器标有“50 Ω 1 A”字样,电流表测量范围为0~0.6 A,电压表测量范围为0~3 V。闭合开关,保证各元器件不损坏,下列说法正确的是( )。
A.移动滑动变阻器滑片,小灯泡可能正常发光
B.电路中消耗的最大功率为4.8 W
C.滑动变阻器两端电压变化范围为9~10 V
D.当滑动变阻器滑片P置于b端时,滑动变阻器
通电1 min产生的热量为140 J
C
7.如图所示的电路,电源电压恒为6 V。闭合开关S,滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω时,电流表的示数为1.8 A。下列说法不正确的是( )。
A.通过定值电阻的电流是1.2 A
B.定值电阻的阻值是5 Ω
C.当R为20 Ω时,其电功率是7.2 W
D.当R为30 Ω时,电路总功率是8.4 W
C
8.如图所示电路,电源电压保持不变,灯泡L标有“6 V 6 W”的字样。闭合开关S,灯泡正常发光,定值电阻两端的电压是12 V。
(1)求灯丝的电阻RL。
(2)求电路中的电流I。
(3)求电路消耗的总功率P。
解:(1)由P=可知,灯泡正常发光时灯丝的电阻RL===6 Ω。
(2)由P=UI可知,灯泡正常发光时通过的电流IL===1 A,
根据串联电路的电流特点可知,电路中的电流I=IL=1 A。
(3)根据串联电路的电压特点可知,电源电压
U=UL+UR=6 V+12 V=18 V,
电路消耗的总功率P=UI=18 V×1 A=18 W。
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