电功和电功率综合计算讲解.pdf

1 电功、电功率计算、综合解答题部分 1.当加在白炽灯两端的电压与其额定电压相比变化不大时，可认为灯丝的电阻保持其正常工作时的电阻值不变我们知道，在用电高峰期时，尤其是农村，家庭电路的白炽灯比正常发光时要暗些（1）请你分析发生上述现象的原因（2）一个标有“220V 40W”的白炽灯泡，它正常工作时，灯丝电阻是多少？2.小芳利用电阻值分别为 R1=121、R2=60.5的两根电阻丝，两个开关（S1、S2）和若干电线，设计一台有低、中、高三档不同的电功率的电取暖器，简化后的电路图如图所示求：（1）电取暖器工作于低档时，S1、S2的断开或闭合情况是怎样的？此时电路的电流的电功率多大？（2）电取暖器工作于高档时，S1、S2的断开或闭合情况是怎样的？此时电路的干路电流和电功率多大？（计算结果保留小数点后两位）220V S1 S2 R1 R2 1 3.小芳家庭电路的一部分如图所示，未画出的部分还接有正在工作的其他用电器她要利用电路中的电能表和手表测出图 11 中电灯的电功率（）电能表面的示意图如图12 所示，表面上标的“3000RkWh”表示什么？（）请你为小芳设计一合理的实验方案，要求：写出主要的实验步骤，写出电灯的电功率表达式（用实验测量的物理量表示）4.小明家用的电能表及上月月初、月末的两次读数如图13甲、乙 所示求：（1）小明家在上月用电多少kWh?（2）小明家接有“220V 200W”电视机一台，“220V 1000W”电热水器一台，“220V 800W”电饭煲一个，问最多还能接“220V 40W”的电灯多少盏?（3）小明将家中其他的用电器关闭，只让电热水器正常工作 30min，问该电能表的转盘应转多少周?0 0 2 0 0 单相电能表 DD10 220V 2.5(5)A 50Hz 3000r/kWh.1989 年 11 月 No:135892 市电表厂 kWh 电灯 开关 1 5.电动摩托车实用、环保、污染少，很受人们的喜爱现有某型号的电动摩托车的一些性能参数如下表所示：（1）若该电动摩托车在行驶过程中轮胎与地面接触的总面积为 1.510-2m2，那么其载重量最大不能超过多少 kg?(取 g=10Nkg)（2）若该车以 10ms 的速度匀速行驶时，受到的阻力为 50N，电能转化为机械能的效率为 80，求该车充一次电后，以所述情况行驶时，最多能行驶多远?此过程中摩托车的工作电流是多大?6.2005 年福建省节能宣传周的主题是：科学用电，共建节能型社会。提倡居民夏季期间空调温度设定在 2628。为响应倡导，小明将家中的一台额定电压为 220V，制冷额定功率为 1000W 的空调，温度设定从原来 24改为 28，仅此一项措施，家中的电能表平均每天少走 2.5kWh。求：（1）这台空调正常制冷时，工作电流是多少?（计算结果保留一位小数）（2）这台空调一个月（按 30 天计算）可节约电能多少 kWh?（3）若某边远山区的“希望小学”，每间教室仅有两盏“220V 40W”电灯，那么小明家中的这台空调一个月所节约的电能，可供这两盏电灯正常发光多少小时?整车净重 80kg 最高车速 45kmh 蓄电池的电压 48V 轮胎能承受的最大压强 2105Pa 蓄电池类型 高能免维护铅酸型 车轮直径 40cm 一次充电储存的电能 3.5lO6J 行驶噪声 62dB 1 7.电给我们生活带来了极大的方便，但使用不当也会造成危险小明家电能表的几个重要参数如图 12 所示，家中铺设电路所用的电线允许通过的最大电流为 15A，家中已有用电器的总功率为 2200W,最近又准备购买一台电热水器，性能指标如右表所示。这种电热水器是否适合他家使用呢?小明对这个问题进行了认真地研究。（1）添置这么大功率的用电器，是否超过电能表的负荷?请你通过计算写出你的看法。（2）如果安装了这台电热水器，家中所有用电器同时工作时的最大电流将达到_A，家中电路所用的电线_承受(选填“能，或“不能”)。（3）通过对以上问题的研究，你认为如果他家购买了这台电热水器，在使用时应该采取什么措施?请你为他家提出建议。(要求正确提出一条建议即可)（4）请你算一算；按照当地 lkWh 的电费为 055 元的标准，如果这台电热水器每天正常工作 1h，小明家一个月需交纳多少元电费?(每月按 30 天计算)8.夏天常拉闸限电，给生活和学习带来很多不便。聪明的王磊就想：电动自行车上有 36V的电瓶，不是可以用它来当电源提供照明吗？他找来“6.3V0.2A”和“4.5V0.3A”两种规格的小灯泡各 10 个。你认为应选用多少个、哪种规格的灯泡、如何连接、才能使灯泡都能正常发光？电路的总电阻是多少？连入电路中的灯泡的总功率是多少？电热水器 额定电压 220V 额定功率 2000W 容 量 50L 1 9.随着现代科学技术的突飞猛进，现代家用产品也在不断更新小明同学家想购买新一代灶具-电磁灶（炉），以取代目前较普遍的燃气灶，为此他通过调查和实验，得到如下数据：（1）请将表格中的数据填写完整.（2）根据表格中的数据，说出电磁灶（炉）与燃气灶相比有哪些特点？10.如图所示，小宇做了一个可以调节亮度的迷你型夜灯，小灯泡上标有“6V 3W”字样，电源电压为 9V，变阻器的调节范围是 030。问：(1)小灯泡的电阻为多大?(2)闭合开关，变阻器的电阻调至多大时，小灯泡会正常发光?(3)闭合开关，当变阻器接人电路中的阻值为 15 时，电路中消耗的总功率为多少?实验水量 1kg 灶具类别 电磁灶(炉)燃气灶 耗电功率、输入气量 2kw 0.8m/h 水沸腾所用时间 3min 6min 耗电量、耗气量()kWh()m 费用开支()元()元 注 释 1、燃气费按 1.2 元/m3计算；2、电费按 0.5 元/kWh 计算.1 11.在图 16 所示电路中，灯泡 L 标有“6V 3W”字样，滑动变阻器最大阻值 R112，先闭合 S1，将滑动变阻器滑片 P 滑至左端，此时灯泡 L 正常发光问：（1）电源电压是多大？灯泡 L 正常发光时的电阻是多大？（2）再闭合 S2，电流表示数为 0.8A，此时 R2的电功率是多大？（3）断开 S2，当滑片 P 滑至右端时，灯泡 L 的实际功率是多大？12.如图 13 所示电路，已知电源电压为 6V，R1的阻值为 2，R2的阻值为 3，R3的阻值为 6。求（1）S1、S2都闭合时电流表的 示数；（2）S1、S2都断开时电路的总功率。13.某电热杯的铭牌如下表所示。在某次烧水过程中，加在电热杯两端的实际电压只有额定电压的 0.9 倍，烧开这杯水的时间为 5min。设电热杯的电阻不变，请你求出：（1）这次烧水过程中电热杯的实际功率是多少?（2）如果电热杯在额定电压下工作，那么烧同样多的开水需通电多长时间?(设烧开这杯水需要吸收的热量不变且不计热量损失)XX 牌电热杯 额定电压 220V 额定功率 700W 频率 50Hz 容量 0.5L 图 16 A S2 L P S1 R1 1 14.如图 12 甲所示，是小玲家中使用的电能表，图 12 乙是她对自己家的用电器使用情况的记录表。（1）通过计算说明表中所列的用电器能否同时使用？（2）如果按小玲调查的用电器使用情况，她家一个月（按 30 天计）共消耗电能多少 KWh?15.某电水壶的铭牌如下表所示。（1）电水壶在额定电压下工作时的电流是多少?（2）此电水壶正常工作 5min 消耗多少电能?（3）若实际电压只有 110V，则电水壶的实际功率是多少?(不考虑温度对电阻的影响)用电器 额定电压 额定功率 数量 每个电器每天平均用电时间 日光灯 220V 40W 2 只 3h 节能灯 220V 5W 4 只 3h 电视机 220V 150W 1 台 4h 电饭煲 220V 750W 1 个 40min 电冰箱 220V 150W 1 台 8h 1 16.如图所示的电路中，电源电压保护不变，没有变阻器的最大阻值是 40。闭合开关S 后，当滑动变阻器的滑片 P 置于 b 端时，电流表的示数为 0.3A，电压表的示数为 6V。求（1）电阻 R1的阻值是多少？（2）当滑动变阻器的滑片置于 a 端时，电流表和电压表的示数分别是多少？（3）滑动变阻器的滑片在 a、b 两端点处时，R1消耗的功率之比。17 如图 14 所示是某研究所研制的太阳能汽车，它是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车。设太阳光照射到电池板上的辐射功率为7kW。在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为 160V，并对车上的电动机提供 12A 的电流，请你求出：（1）在这种情况下电动机消耗的电功率是多大?（2）如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为 75，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为 180N，则在 1min 钟内这辆车行驶了多少米?1 18.小明总爱在家里做些课外小实验在学习了电学知识后，小明与同学合作组装了一个如图所示的实验装置。他想通过该实验测算小电动机提升重物的效率当他闭合开关后，通过调整实验装置，使钩码在 l0s 内匀速上升了 0.6m，并观察到电压表和电流表的示数分别为 3V 和 0.2A.已知钩码的质量为 50g.求：（1）电动机在钩码匀速上升的 l0s 内消耗的电能（2）在钩码匀速上升的过程中，电动机提升钩码的效率约为多少？19.垃圾是城市生活的“副产品”据统计 2000 年我国城市垃圾总量约 1.5 亿吨，并且每年以 8%的速度在增长。如何处理这些垃圾已成为人们关注的热点问题现在，人们处理生活垃圾的方法通常有两种：一种是集中填埋；另一种是利用垃圾中的可燃物质进行燃烧发电研究表明：生活垃圾的平均热值为 6.27l06J/kg。利用垃圾作为燃料建立发电厂，每燃烧1 吨生活垃圾可以发电 240kWh。安徽省某人大代表提议，在合肥市郊区兴建一座规模为2 台 1.2104kW 发电机的垃圾处理发电厂。问：（1）若每天工作 12 小时，请估算该发电厂建成后每天可以处理多少吨生活垃圾？（2）请你从环保、节能、经济等角度简述兴建垃圾发电厂的意义 第 18 题图 1 20.有一种车床用的照明灯泡（如图），它的额定电压是 36V，正常工作时灯丝的电阻 36，求：（l）该灯泡正常工作时的电功率。（2）灯泡连续正常工作 10h 消耗多少千瓦时的电能。21.如图 18 所示电路，灯 L 的额定电压是 8V。当滑片 P 在中点 C 时，灯 L 恰好正常发光，其功率为 PL；当 P 在 b 端时，灯 L 消耗的功率为 PL，且 PL：PL=16：9，求：（1）电源电压 （2）P 在 b 端时，电压表的示数 22.如图 19 所示电路，电源电压不变，当只闭合 S1时，R1的电流为 I1；当只闭合 S2时，R2的电流为 I2，此时 R2消耗的功率是 20W，I1：I2=3：2；当只闭合 S3时，R3消耗的功率是 15W。求：（1）只闭合 S1时，R1消耗的功率；（2）只闭合 S3时，R1消耗的功率。用电器 额定功率 数量 1 23.炎热的夏天到了，小军的父亲想添置一台 1000W 的空调机，他要小军从安全用电方面考虑，帮助解决这一问题.为此小军对家中的用电情况进行了调查，记录如右表.（1）试通过计算说明小军家中原有电路上再安装这样一台空调是否安全？（2）为了保证小军家能安装这台空调机，请你从安全用电的角度考虑，帮助小军提出合理的解决办法.24.如图 22 所示，电源电压恒为 9V，小灯泡 L 标有“6V 3W”字样，滑动变阻器 R1的阻值变化范围为 020，电阻 R2的阻值为 30.（1）当开关 S1与 a 点接通，开关 S2断开时，调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时滑动变阻器连入电路部分的电阻是多大?（2）当开关 S1与 b 点接通，开关 S2闭合时，调节滑动变阻器至电阻最大值，试问电流表的示数及 R2通电 1min 产生的热量各是多少?照明灯 40W 8 盏 彩电 100W 1 台 洗衣机 150W 1 台 电冰箱 100W 1 台 电饭煲 750W 1 个 闸刀开关上保险丝的熔断电流为 10A 电能表上标有“220V 10A”图 22 A S1 S2 1 25.班级筹备毕业联欢晚会，小麴从家里带来 40 只规格为“10V 0.5W”的彩灯，请你替他计算，最多能将多少只彩灯接在 220V 的照明电路中并能正常工作？应该怎样连接？如果晚会开了 5h，那么，这些彩灯一共消耗了多少 KWh 的电能？26.如图 10 所示电路中，小灯泡 L 标有“6V 6W”字样，R23，当 S1、S2都闭合时，电流表示数为 1.2A，这时小灯泡 L 正常发光，求：（1）电源电压 U （2）电阻 R1的阻值 （3）当 S1、S2都断开时，小灯泡 L 消耗的功率 27.如图 13 所示，电源电压 12V 保持不变，小灯泡 L 的规格为”6V 3W”，滑动变阻器的最大阻值为 12，电流表的量程为 0-3A （1）当开关 S1、S2都断开时，小灯泡 L 恰能正常发光，R1的阻值为多大?在 10min 内电流通过 R1所产生的热量是多少?（2）当开关S1、S2均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于多少?R2的电功率的变化范围是多少?1 28.一天，小明妈妈要用电吹风机时，发现家里的电吹风只能吹冷风不能吹热风经检查，原来是机内的电热丝已经烧坏了小明想用一根阻值相同的电热丝来替换，为此：（1）他从铭牌上查到电吹风机的额定功率为 600W；又认真研究了电吹风机的电路（如图 16），弄清了当选择开关放在“冷时，就把连入了电路，当选择开关放到“热”时，就把连入了电路（2）小明关掉家中的所有用电器，只打开电吹风机，观测出家中的电能表 2min 内转了 20 转结合电能表铭牌上的3000r/kWh字样，他求出了吹风机吹冷风时的功率为 W.（3）在上述基础上，小明算出了应选配的电热丝的阻值，修好了电吹风机他为自己能运用所学知识解决实际问题而感到高兴请你写出电热丝阻值的计算过程 29.张可最近注意到家中的灯泡比平常亮，他猜测可能是电压超过了 220V。为了证实猜想，他做了如下的实验，关闭家中其它电器，只开一只“220V100W”的电灯，观察家中标有“3000RKWh”的电能表在 20min 内转了 121 转。求：这只电灯的电阻多大？在20min 内这只电灯消耗的电能是多少？张可家此时的实际电压多少？为了使这只灯正常发光，应串联一个多大的电阻？(5 分)1 30.【2015 吉林】在电工手册中这样写到，通过人体的电流超过 30mA 将会造成生命危险。在如图 3 所示的家庭电路中，闭合开关 S 后，测得灯泡中的电流为 02A。求：（1）灯泡的功率；(2)若灯丝断了，站在地面上的小明更换灯泡时忘记断开开关，不慎碰到了图中绝缘皮破损的 A 点，如果小明的平均电阻为 2000，他是否安全?请计算说明。31.一电动机线圈的电阻为 1，线圈两端所加电压为 2V 时，电流为 0.8A，电动机正常工作（1）在求电动机正常工作 1min 所消耗的电能时，有以下两种不同的解法 小明解：W=UIt=2V0.8A60s=96J 小华解：W=I2Rt=（0.8A）2160s=38.4J 你认为哪位同学做得对，请作出判断并说明理由（2）求电动机正常工作1min所转化的机械能是多少？32.【2015 苏州】一盏白炽灯上标有“220 V 100 W”字样（1）求这盏白炽灯正常工作时的电流（2）若用长导线把这盏白炽灯接到远处的电源上，该电源的供电电压恒为 220V，这时白 炽灯实际消耗的电功率仅为 81W，求导线上损耗的电功率（设灯丝的电阻不变）（第 32 题解答要求：要写出依据的主要公式或变形公式，要有数据代入和运算结果）1 33.如图是一条电热毯电路的示意图，R0是发热电阻丝，R 是串联在电路中的电阻，S 是控温开关。电热毯标牌上标有“220V 40W”字样。问（不考虑温度对电阻值的影响）：、要使电热毯处于低温挡时，开关 S 应处于什么状态？、发热电阻丝 R0的阻值是多大？、当电热毯处于低温挡时，电路中的电流为 0.1A，则在 10s 内电阻丝 R0产生的热量是多少？34.星期天，小明根据课本中有关“综合实践活动”的要求与提示，对家用 电器进行相关观察和研究.他以一只电热水壶为观察、研究对象，有关记录如下表：请你就小明在活动中获得的有关资料，求解或提出有关问题.（1）若不考虑温度对电热水壶中电热丝电阻的影响，求电热丝的电阻值.（2）在电热水壶烧水过程中，根据电能表表盘的转动情况，求 2min 内电热水壶消耗 的电能和电热水壶的功率.（3）将问题（2）的求解结果，与小明在活动中记录的有关数据进行比较，提出一个有待进一步研究的新问题.（注：只提出问题，不要求作说明或解答）观察对象 有关活动与相关记录 观察电热水壶铭牌 额定电压：220V 额定功率：1kW 观察电能表铭牌 有关参数：220V 10（40）A 50Hz 300r/kWh 在电热水壶烧水时关闭家里其他用电器，只将电热水壶接入电路烧水.观S 220V 1 35.如图反映了一只“220V 100W”的白炽灯正常工作时能量转化情况.（1）在图中空白括号内填上适当的能量名称.（2）求白炽灯正常工作时电能转化为光能的效率.（3）求白炽灯连续正常工作 10h 消耗的电能.36.在一次科技小组的活动中，同学们按照如图所示的电路在 AB 之间接入一根细铜丝，闭合开关 S 后，调节滑动变阻器，使电流表的读数保持 3A 不变，过了一会儿，细铜丝熔断.在 AB 之间换接一根同长度的较粗的铜丝，再调节滑动变阻器到某一固定值，经较长时间粗铜丝没有熔断，在此过程中，电流表的读数保持 3A 不变.小明同学针对所观察到的现象提出了一个问题：造成细铜丝熔断而粗铜丝没有熔断的原因是什么？（设电源电压保持不变）（1）你认为造成细铜丝熔断而粗铜丝没有熔断的原因是什么？（请简述理由）（2）若粗铜丝电阻为 0.01，求：在 5s 内粗铜丝共产生的热量.（3）如果你家准备安装一台“220V 1500W”的电热水器，你应该选用 （较粗/较细）的铜导线作用连接线比较安全.观察电能表 察电能表，表盘在 2min 内转过了 9r.型 号 JL88 水 容 量/L 80 自身质量/kg 40 1 37.如图 10 所示电路，电源电压和灯丝电阻均保持不变，R2=40.当 P 置于 B 端时，电压表示数为 2V，R1两端电压与 R2两端电压之比为 2：1，5min 内 R2产生的热量为 480J；当 P 滑到 A 端时，L 正常发光.求：(1)电源电压；(2)R1的阻值；(3)L 的额定功率.38.一盏标有220V100W”字样的白炽灯，把它接到 220V 的电源上时，由于与灯连接的导线过长，电阻较大，测得该灯的实际功率只有 81W(假设灯丝电阻不变)。求：（1）该灯正常发光时，灯丝的电阻是多大?（2）与灯相连的导线上消耗的功率为多少?39.某电器厂欲设计一种高、中、低温三档的家用电饭锅，要求高温发热功率为 1000W，其发热体电阻丝如图所示，A、B、C 为三个接线柱，B 是电阻丝的中点（电源电压保持不变）.说明各档位的连接方式（文字表述、画图说明均可）.分别计算出中、低两档的发热功率.1 40.右表是小明家新买的电冰箱铭牌上的部分数据.小明所在地区每度电按 0.4 元收费，正常使用这台电冰箱 30 天，消耗的电能是多少焦？应付的电费是多少元？41.在图 9 所示的电路中，电源电压保持不变，电阻 R2的阻值为 10 欧。闭合电键 S 后，电流表的示数为 1 安，通过电阻 R2的电流为 0.6 安.求：（1）电源电压 U。（2）电阻 R1的阻值。（3）通电 10 秒，电流通过电阻 R1所做的功 Wl。冷冻室容积 86L 冷藏室容积 120L 额定电压 220V 额定频率 50Hz 输入总功率 125W 耗电量 0.55kwh/24h 1 42.甲、乙两同学分别做“测定小灯泡的功率”实验，他们使用的电源电压相同且不变，选用的滑动变阻器上都标有“20 2A”字样，待测的两小灯额定电流均为 035 安。两位同学分别正确连接电路进行实验。甲同学观察到当小灯正常发光时，电压表的示数如图 12（a）所示，且变阻器的滑片恰好在中点上（即它接入电路的电阻为 10 欧），则甲同学所测小灯的额定功率 P额甲为_瓦，所使用的电源电压 U 为_伏。乙同学观察到当小灯正常发光时，电压表的示数如图 12（b）所示，则乙同学所测小灯的额定电压U额乙为_伏。当两灯均正常发光时，乙同学所测小灯发光较_（选填“亮”或“暗”）。43.小林刚买了一款 TCL3188 手机。阅读手机的用户手册时，看到在“电池”栏中有如图 14 所示的说明，在手机电池上印有如图 15 所示字样。(符号“mAh”表示“毫安时”，是电量 Q 的单位)（1）这块电池正常工作时的电压是多少？（2）假如这款手机连续通话时间只有 2h，在连续通话时，手机中的电流有多大？消耗的电功率是多少？（3）这块电池充满电后能够提供多少电能。1 44.如图 16 所示，电源电压为 12V，并且保持不变，滑动变阻器的最大阻值为 18，小灯泡上标有“6V 3W”字样。求：（1）灯泡的电阻和正常工作时的电流是多少？（2）当 S 闭合，S1、S2都断开时，要使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路中的阻值为多大？（3）保持滑动变阻器的位置不变，闭合 S、S1、S2，此时电流表示数变化了 1A，求 R0的阻值是多少？（4）闭合 S、S1、S2，调节滑动变阻器，使整个电路消耗的总功率为最小，这个最小值是多少？45.如 17 图所示，已知电阻 R120 欧，R230 欧，当开关 S1闭合，S2断开时，电流表 A的示数为 0.3 安。求：电源电压为多少？把两开关都闭合，此时电流表 A 的示数为多少？电路的总功率为多少？1 46.小磊学习了电学知识后与同学小光一起对他们住宅楼的用电情况作了调查。通过调查得知住宅楼内所有用电器功率(如下表所示)，同时还观测到：在用电高峰时，用电器两端电压达不到 220V，最低时电压只有 210V；在用电低谷时，电压又略高于 220V，最高达 225V。（1）当住宅楼内的所有用电器同时正常工作时，通过输电线的总电流是多少?（2）当用电高峰电压最低时，处于工作状态的白炽灯泡的实际功率为其额定功率的百分之几?(假设灯泡的电阻不变)