2020九年级物理上册第六章电功率专题训练（五）电功率的综合计算（新版）教科版

2020九年级物理上册第六章电功率专题训练（五）电功率的综合计算（新版）教科版

专题训练(五)　电功率的综合计算 ‎►类型一　图像类电功率综合计算 ‎1．实验桌上有一个电学器件，该器件由两个定值电阻R1、R2并联组成，且被封闭在一个透明的有机玻璃壳内，如图5－ZT－1甲所示。a、b是该器件的两个外露接线柱，电阻R1的阻值为20 Ω，电阻R2的额定电压为6 V。科技小组同学测得通过该器件的电流I和其两端电压U的数值，并绘制了如图乙所示的图像。求：‎ ‎(1)电阻R2的阻值。‎ ‎(2)电阻R2的额定功率。‎ 图5－ZT－1‎ 12‎ ‎2．如图5－ZT－2甲所示，电源电压可调，灯泡L规格为“15 V　45 W”，且灯丝电阻不随温度变化。电流表的量程有“0～‎0.6 A”和“0～‎3 A”，滑动变阻器的规格分别为“25 Ω　‎2 A”和“10 Ω　‎3 A”。‎ ‎(1)将电源电压调到18 V，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使灯泡正常发光。求灯泡的电阻和灯泡的最小功率。‎ ‎(2)将电源电压调到15 V，用定值电阻R0替换灯泡L，滑片P置于中点A处，闭合开关，观察到电流表指针指到满偏刻度的处(可能重新选择了电流表量程和变阻器R)。然后将滑片P从A处向最左端B处移动，观察两表的示数并绘制了如图乙所示的I－U关系图像。通过计算判断所用变阻器的规格。‎ 图5－ZT－2‎ 12‎ ‎3．有A、B两只灯泡，分别标有“6 V　6 W”“6 V　3 W”字样，A和B中电流随两端电压变化关系的图像如图5－ZT－3甲所示。‎ ‎(1)将A、B并联接在6 V电源两端，求1 min内电路消耗的电能。‎ ‎(2)将A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，求此时A灯电阻。‎ ‎(3)将A与一个滑动变阻器(50 Ω　‎2 A)串联接在6 V电源两端，如图乙所示。调节滑动变阻器的滑片，当滑动变阻器的功率和A灯功率相等时，求滑动变阻器的功率。‎ 图5－ZT－3‎ ‎►类型二　电路变化电功率的计算 ‎4．如图5－ZT－4所示，电源电压恒定，小灯泡上标有“2 V　1 W”的字样，滑动变阻器R2的最大阻值为50 Ω。求：‎ ‎(1)小灯泡正常发光时的电阻。‎ ‎(2)断开开关S1，闭合开关S、S2、S3，将滑片P移到距a端的长度为总长ab的位置时，小灯泡L恰好正常发光，电源电压是多少？‎ ‎(3)断开开关S2，闭合开关S、S1、S3，将滑片P移到a端时，电流表示数为‎2 A，‎ 12‎ 此时电压表示数是多少，定值电阻R1的阻值是多少？‎ 图5－ZT－4‎ ‎5．如图5－ZT－5所示，电源电压保持不变，电阻R1为30 Ω，小灯泡L标有“6 V　3 W”字样。闭合S，断开S1、S2，滑动变阻器滑片P移至最右端时，小灯泡L恰好正常发光。闭合S、S1、S2，滑动变阻器滑片P移动至最左端时，电路的总功率为3 W。忽略小灯泡电阻随温度的变化。求：‎ ‎(1)电源电压及小灯泡L的电阻。‎ ‎(2)滑动变阻器的最大阻值。‎ ‎(3)闭合S，断开S1、S2，滑动变阻器消耗的电功率为0.72 W时，电流表的示数。‎ 12‎ 图5－ZT－5‎ ‎►类型三　多挡位电功率的计算 ‎6．如图5－ZT－6所示是一款多功能洗衣机的简化电路图。此款洗衣机额定电压为220 V，它有两个挡位，当开关置于位置1时(电路接入R1和R2)为加热状态，消耗功率为2400 W；当开关置于位置2时(电路接入R2和电动机M)为保温洗涤状态。已知电阻R1的阻值为22 Ω，‎ 12‎ 水的比热容为c水＝4.2×103 J/(kg·℃)。‎ ‎(1)在洗衣机内加入质量为‎20 kg、初温为‎20 ℃‎的冷水，求加热到‎70 ℃‎时水吸收的热量。‎ ‎(2)求R2的阻值。‎ ‎(3)已知洗衣机在保温洗涤状态下工作时，电动机的功率为240 W，求此时通过电路的总电流。‎ 图5－ZT－6‎ ‎7．如图5－ZT－7所示是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图，机内有温控开关S0。该饮水机的部分参数已知：额定电压为220 V，加热时的总功率为880 W，保温时的功率为40 W，R1、R2为加热电阻丝。(假设它们的阻值不变)求：(计算结果若不能整除，保留一位小数)‎ ‎(1)当S和S0闭合时，饮水机处在什么状态，此时电路中的总电流是多大？‎ ‎(2)在加热状态下，电阻丝R1的阻值为多少？‎ ‎(3)傍晚是用电高峰期，若实际电压只有200 V，饮水机加热的实际总功率是多大？‎ 12‎ 图5－ZT－7‎ 12‎ 详解详析 ‎1．(1)由题图乙可知，R1、R2的总电阻为R12＝＝＝4 Ω，‎ 由电阻并联公式R12＝，可求出R2＝5 Ω。‎ ‎(2)电阻R2的额定功率为P＝＝＝7.2 W。‎ ‎2．[全品导学号：79742075]由电路图可知，滑动变阻器R与灯泡L串联，电压表测灯泡L两端的电压，电流表测电路中的电流。‎ ‎(1)由P＝得：RL＝＝＝5 Ω。‎ 由P＝UI可得，灯泡的额定电流：‎ IL额＝＝＝‎3 A，‎ 因串联电路中各处的电流相等，且灯泡能正常发光，所以使用的滑动变阻器的规格是“10 Ω　‎3 A”，‎ 则当滑动变阻器连入电路的阻值为10 Ω时，电路中的电流最小，灯泡的电功率最小；‎ 总电流：I＝＝＝‎1.2 A，‎ 灯泡消耗的最小功率：‎ P灯小＝I2R灯＝(‎1.2 A)2×5 Ω＝7.2 W。‎ ‎(2)将电源电压调到15 V，用定值电阻R0替换灯泡，当滑动变阻器滑片P置于中点A处时，根据电阻的串联规律和欧姆定律可得：‎ IA＝；‎ 当滑动变阻器滑片P置于B处时，滑动变阻器连入电路的电阻为0，‎ 12‎ 则根据电阻的串联规律和欧姆定律可得：IB＝；‎ 由图乙可知：IA＝IB，‎ 即＝×；‎ 解得R＝R0；‎ 由于滑片P置于中点A处时，电流表指针指到满偏刻度的处，所以IA的可能值为‎0.4 A或‎2 A；‎ 根据IA＝IB可知，IB的可能值为‎0.6 A或‎3 A；‎ 所以由I＝得，R与R0的可能值为R01＝＝＝25 Ω，R02＝＝＝5 Ω；‎ 根据题干可知，滑动变阻器的规格为“25 Ω　‎2 A”。‎ ‎3．(1)A、B并联接在6 V电源两端时，都正常发光，由P＝可得，1 min内电路消耗的电能：‎ W总＝P总t＝(6 W＋3 W)×60 s＝540 J。‎ ‎(2)将A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光时，由P＝UI可得，‎ 通过A、B的电流：IA＝IB＝＝＝‎0.5 A，‎ 由题图甲知，此时UA＝2 V，‎ 所以RA＝＝＝4 Ω。‎ ‎(3)当A与滑动变阻器串联接在6 V电源两端时，通过它们的电流相等，当两者功率相等时，‎ 根据P＝UI，U′A＝U变＝×6 V＝3 V，‎ 12‎ 由题图甲知，此时IA′＝‎0.7 A，‎ 所以滑动变阻器的功率：P＝PA＝UA′IA′＝3 V×‎0.7 A＝2.1 W。‎ ‎4．(1)RL＝＝＝4 Ω。‎ ‎(2)当断开开关S1，闭合开关S、S2、S3时，R1被短路，灯泡L与R2串联，‎ R2＝×50 Ω＝10 Ω，‎ I＝IL＝＝＝‎0.5 A，‎ U＝IR总＝I(R2＋RL)＝‎0.5 A×(10 Ω＋4 Ω)＝7 V。‎ ‎(3)当断开开关S2，闭合开关S、S1、S3，滑片P移到a端时，灯泡L与R1并联，小灯泡两端的实际电压为7 V，远大于它的额定电压2 V，‎ 所以小灯泡将被烧坏，电压表示数为7 V，‎ 此时电路中只有电阻R1在工作，‎ R1＝＝＝3.5 Ω。‎ ‎5．(1)当闭合S，断开S1、S2，滑动变阻器滑片P移至最右端时，只有小灯泡接入电路，此时小灯泡L恰好正常发光，电源电压等于小灯泡的额定电压，即U＝UL＝6 V；‎ 小灯泡的额定电流：‎ IL＝＝＝‎0.5 A，‎ 小灯泡L的电阻：‎ RL＝＝＝12 Ω。‎ ‎(2)闭合S、S1、S2，滑片P移至最左端时，滑动变阻器与R1并联，‎ P并＝＝3 W，‎ 12‎ R并＝，‎ 代入数据可得，滑动变阻器的最大阻值：‎ Rm＝20 Ω。‎ ‎(3)闭合S，断开S1，S2，设电流表的示数为I，此时滑动变阻器接入电路的阻值为R。则：‎ I＝＝①‎ 滑动变阻器消耗的电功率：‎ P＝I2R＝0.72 W②‎ 联立①②得，电流表的示数：‎ I1＝‎0.2 A或I2＝‎0.3 A。‎ ‎6．(1)水吸收的热量为 Q＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×‎20 kg×(‎70 ℃‎－‎20 ℃‎)＝4.2×106 J。‎ ‎(2)当开关置于位置1时，电路的总功率为P＝2400 W，‎ R1的功率为P1＝＝＝2200 W，‎ R2的功率为P2＝P－P1＝2400 W－2200 W＝200 W，‎ R2的阻值为R2＝＝＝242 Ω。‎ ‎(3)当开关置于位置2时，电路的总功率为 P′＝P2＋P动＝200 W＋240 W＝440 W，‎ 通过电路的总电流为 I＝＝＝‎2 A。‎ 12‎ ‎7．(1)当开关S、S0闭合时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，由P＝可知，电热饮水机处于加热状态，‎ 此时电路中的总电流：I＝＝＝‎4 A。‎ ‎(2)饮水机保温时电路为R2的简单电路，‎ 由P＝可得，电阻R2的阻值：‎ R2＝＝＝1210 Ω，‎ 加热时两电阻并联，由P＝可得，电路中的总电阻：R＝＝＝55 Ω，‎ ＝＋，即＝＋。‎ 解得R1≈57.6 Ω。‎ ‎(3)当电路两端电压为200 V时，饮水机在加热状态下的实际功率：‎ P′加热＝＝≈727.3 W。‎ 12‎