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2024年中考物理復(fù)習(xí)專題講義：電功率的綜合計算
公式梳理
1.電功的計算：
（1）公式：t
（2）變型公式： （只適用于純電阻計算）
2.電功率的計算：
（1）公式：P=W/t P=UI
（2）變型公式： （只適用于純電阻計算）
3.串、并聯(lián)電路電能和電功率的特點：
串聯(lián) 并聯(lián)
電能
電功率
比值關(guān)系
4.焦耳定律的計算：
（1）公式：
（2）用電器高、中、低溫檔的判斷：純電阻電路中Q=W，根據(jù)推導(dǎo)公式：，當電路中總電阻越小產(chǎn)生的熱量越多，處于高溫檔。
專題練習(xí)
一、選擇題
1．如圖甲電路中，電源電壓保持不變，R1是定值電阻。當開關(guān)S閉合，滑動變阻器R2的滑片P由a端移動到b端，兩電表示數(shù)圖像如圖乙所示，則下列說法中錯誤的是（　　）
A．電源電壓為14V
B．R2的最大阻值是30Ω
C．滑片P由a向b恰好移動三分之一長度時R1的電功率為1.25W
D．滑片P在a端時，2min內(nèi)R2消耗的電能是144J
2．如圖所示電路，電源電壓不變，滑片移至最大阻值處，電流表示數(shù)為 0.2A ，小燈泡的功率為 0.4W ．移動滑片接入電路時，電流表示數(shù)為 0.4A ，小燈泡恰好正常發(fā)光，消耗的功率為2W ．下列說法正確的是（　　）
A．電源電壓 8V
B．小燈泡正常發(fā)光時電阻為 10Ω
C．滑動變阻器的最大阻值 20Ω
D．小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器消耗的功率為 4.8W
3．如圖所示電路中，電源電壓恒為，定值電阻的阻值為，滑動變阻器的最大阻值為，電阻箱，最大阻值為，電流表量程為，電壓表量程為。閉合開關(guān)，下列說法中正確的是 （　　）
A．、均向左閉合，允許接入電路的最大阻值為
B．、均向右閉合，電路允許的最大功率為
C．向左、向右閉合，允許接入電路的最大阻值為
D．向右、向左閉合，只調(diào)使電流表示數(shù)減半后其阻值一定大于原來的2倍
4．在綜合實踐活動課上，小明設(shè)計了如圖甲所示的模擬調(diào)光燈電路，電源電壓恒定，R1為定值電阻，閉合開關(guān)S后，將滑動變阻器R2的滑片P由最右端向左移動，直至燈泡L正常發(fā)光，此過程中，電流表A的示數(shù)隨兩電壓表V1、V2（電壓表V2未畫出）示數(shù)變化關(guān)系圖像如圖乙所示．下列說法正確的是（　　）
①電源電壓為4V
②滑動變阻器的滑片處于最右端的時候，定值電阻R1與燈泡L的電功率之比為1∶1
③小燈泡正常發(fā)光時，定值電阻R1兩端電壓為0.75V
④實驗過程中，滑動變阻器接入電路的阻值范圍為3~35
A．只有①② B．只有②④ C．只有②③④ D．只有①②④
二、填空題
5．現(xiàn)有“2V 0.1W”字樣的LED燈一只，當電源電壓為6V時，為使LED燈正常發(fā)光，需串聯(lián)一只　 　Ω的電阻，與普通的小燈泡相比，在達到相同亮度的條件下，假設(shè)LED燈可以節(jié)約80％的電能，則該LED燈與　 　W的小燈泡亮度相當。
6．學(xué)校為班級新買的飲水機的電路圖如圖所示，銘牌如表示數(shù)．S是手動開關(guān)，S1是溫控開關(guān)，當S閉合后，熱水箱內(nèi)的水溫低于60℃時S1就自動閉合，水溫高于90℃時S1就自動斷開，因此這臺飲水機有“加熱”和“保溫”兩檔功率，在“加熱”時，流過電阻R2的電流為　 　A，R1的電阻值為　 　Ω．
7．如圖所示，電源電壓12V保持不變，小燈泡L的規(guī)格為”6V 3W”，滑動變阻器的最大阻值為12Ω，電流表的量程為0～3A．當開關(guān)S1、S2都斷開時，小燈泡L恰能正常發(fā)光，R1的阻值為　 　Ω，當開關(guān)S1、S2都閉合時，要保證電路各元件安全，整個電路電功率的變化范圍是　 　W．
8．如圖甲所示電源電壓保持不變，小燈泡L標有“6V 3W”字樣，圖乙是通過小燈泡的電功率隨其兩端電壓變化的圖象。滑動變阻器R1的最大值為40Ω，定值電阻R2＝10Ω，當閉合S、S1、斷開S2、P在中點時，R2的功率為0.9W，電源電壓為　 　V，當閉合S、S2、斷開S1、小燈泡功率為1.6W時，滑動變阻器連入電路中的阻值　 　Ω。
三、計算題
9．如圖所示，電源電壓不變，燈泡標有“”字樣，當開關(guān)閉合時，燈泡正常發(fā)光，電流表的示數(shù)為。求：
（1）電阻的電功率；
（2）通電，電阻產(chǎn)生的熱量。
10．如圖所示，電源電壓恒定不變。燈泡標有“”的字樣。當開關(guān)閉合。滑片在中點時，電壓表的示數(shù)為，燈泡正常發(fā)光燈泡電阻不隨溫度變化而變化。求：
（1）燈泡的電阻；
（2）此電路工作時的最小功率值。
11．如圖的電路中，電源電壓恒定，燈泡L標有“2.5V 0.3A”。開關(guān)S閉合、S1斷開時，燈泡L正常發(fā)光；開關(guān)S、S1均閉合時，電流表的示數(shù)為0.8A。求：
（1）燈泡L正常發(fā)光2min電流做的功；
（2）電阻R1的阻值；
（3）開關(guān)S、S1均閉合時電路的總功率。
12．如圖甲所示的打印筆有快慢兩擋，其內(nèi)部簡化電路如圖乙所示，R1、R2是用于發(fā)熱的定值電阻，只閉合開關(guān)S時為慢擋，S和S1均閉合時為快檔。工作時，3D打印筆通過加熱，擠出熱熔的塑膠，然后在空氣中迅速冷卻，最后固化成穩(wěn)定的形狀。某次使用慢擋打印10min，剛好將30g的塑膠從20℃加熱到120℃。已知該打印筆慢擋打印功率為22W，塑膠的比熱容為2.2×103J/（kg ℃）。求此過程中：
（1）通過R1的電流是多少安？
（2）打印筆消耗的電能是多少焦？
（3）塑膠吸收的熱量是多少焦？
13．圖甲是具有高溫、低溫兩擋的家用電熱飯盒，高溫擋電功率為242W，簡化電路如圖乙所示，、均是發(fā)熱電阻，且的阻值是的4倍。求：
（1）和的阻值；
（2）正常工作時，低溫擋的功率；
（3）飯菜吸收的熱量，升高的溫度。[飯菜的比熱容取
14．如圖甲所示的電路中，定值電阻R1的阻值為10Ω，電流表量程為0～0.6A，滑動變阻器R2標有“30Ω 1A”字樣。在滑動變阻器的滑片P滑動過程中，滑動變阻器R2消耗的電功率與其電阻大小變化關(guān)系的部分圖象如圖乙所示，求：
（1）電源電壓為多少？
（2）在保證電路安全的前提下，滑動變阻器R2連入電路中的最小阻值為多少？
（3）當滑動變阻器R2的阻值為14Ω時，電路通電10s，電路消耗的總電能為多少？
15．如圖所示，電源電壓12 V不變，定值電阻R1為40 W，滑動變阻器規(guī)格為“120 W 1 A”，電流表量程為 ，小燈泡L的規(guī)格為“9 V 8.1 W”。（不考慮燈絲電阻變化）求：
（1）當只閉合開關(guān)S1時，電流表示數(shù)為多少；
（2）當開關(guān)S1、S2都閉合時，滑動變阻器允許接入的最小電阻；
（3）當只閉合開關(guān)S2時，燈泡L實際電功率允許的變化范圍。
16． 如圖甲所示的電路中，電源電壓不變，燈泡L標有“”的字樣，燈絲電阻隨溫度的變化忽略不計。當開關(guān)和都閉合，滑動變阻器的滑片P移到a端時，燈泡恰好正常發(fā)光，電流表的指針靜止時如圖乙所示，求：
（1）電源電壓；
（2）滑動變阻器的最大阻值；
（3）當開關(guān)閉合、斷開，滑動變阻器的滑片P移到b端時，求燈泡L的實際功率；
（4）整個電路消耗的最小電功率。
參考答案
1．A
2．A
3．D
4．B
5．80；0.5
6．0.2；110
7．12；24W 36W
8．9；12.5
9．（1）解： 由電路圖可知，燈泡與電阻并聯(lián)，電流表測干路電流，
額定電壓下燈泡正常發(fā)光，并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
電源的電壓，
由可得，通過燈泡的電流：，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過電阻的電流：，
電阻的電功率：；
答：電阻的電功率為；
（2）解： 通電，電阻產(chǎn)生的熱量：。
答：通電，電阻產(chǎn)生的熱量為。
10．（1）解：由得，燈泡的電阻為：
。
（2）解：當滑片在中點時，變阻器連入阻值為，且與燈泡串聯(lián)，
因為燈泡正常發(fā)光，所以，
因為串聯(lián)電路的電壓等于各分電壓之和，
所以電源電壓。
因為燈泡正常發(fā)光，所以電路中的電流：
；
滑動變阻器接入電路的電阻為：
，
所以變阻器的最大阻值。
當滑片位于最大阻值處時，電路的最大總電阻：
，
則電路消耗的最小功率為：
11．（1）解：燈泡L標有“2.5V 0.3A”，表示燈的額定電壓為2.5V，額定電流為0.3A，燈泡L正常發(fā)光2min電流做的功
答：燈泡L正常發(fā)光2min電流做的功是90J；
（2）解：由電路圖可知，開關(guān)S閉合、S1斷開時，只有燈L連入電路中，此時燈泡L正常發(fā)光，電源電壓
當開關(guān)S、S1均閉合時，燈L、R1并聯(lián)，電流表測干路電流，由并聯(lián)電路兩端的電壓相等，電阻R1兩端的電壓
通過電阻R1的電流
電阻R1的阻值
答：電阻R1的阻值是 ；
（3）解：開關(guān)S、S1均閉合時，電路的總功率
答：開關(guān)S、S1均閉合時電路的總功率是2W。
12．（1）解： 只閉合開關(guān)S時為慢擋，由電路圖可知只有R1工作，
通過R1的電流：；
答：通過R1的電流是0.1A；
（2）解： 打印筆消耗的電能：W＝P慢t＝22W×10×60s＝13200J；
答：打印筆消耗的電能是13200J；
（3）解： 塑膠的質(zhì)量：m＝30g＝0.03kg，此過程中塑膠材料吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝2.2×103J/（kg ℃）×0.03kg×（120℃﹣20℃）＝6.6×103J。
答：塑膠吸收的熱量是6.6×103J。
13．（1）解：當開關(guān)接1時，兩個電阻串聯(lián)；當開關(guān)接2時，只有電阻，根據(jù)可知，當開關(guān)S接2時，此時的總電阻最小，總功率最大，為高溫擋，
故的阻值為：
據(jù)的阻值是的4倍，的阻值：
答：和的阻值分別為和；
（2）解：當開關(guān)接1時，兩個電阻串聯(lián)，此時為低溫擋，
正常工作時，低溫擋的功率
答：正常工作時，低溫擋的功率為；
（3）解：飯菜吸收的熱量，升高的溫度
答：飯菜吸收的熱量，升高的溫度為。
14．（1）解： 由圖甲可知，R1、R2串聯(lián)，電流表測量電路中的電流；
當R2=20Ω時，R2的電功率為3.2W，
由P=I2R可知，通過R2的電流：
根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，電路中的電流I=I2=0.4A，
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知，此時電路中的總電阻：R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω，
由可知，電源電壓：U=IR=0.4A×30Ω=12V；
答：電源電壓為12V；
（2）解： 根據(jù)題意可知，電流表量程為0～0.6A，滑動變阻器R2允許通過的最大電流為1A，
則電路中的最大電流為I大=0.6A，
由可知，電路中的最小總電阻：
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知，滑動變阻器R2連入電路中的最小阻值：R2小=R小-R1=20Ω-10Ω=10Ω；
答：在保證電路安全的前提下，滑動變阻器R2連入電路中的最小阻值為10Ω；
（3）解： 當滑動變阻器R2的阻值為14Ω時，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知，電路中的總電阻：R總=R1+R2′=10Ω+14Ω=24Ω，
電路通電10s，電路消耗的總電能：
。
答： 當滑動變阻器R2的阻值為14Ω時，電路通電10s，電路消耗的總電能為60J。
15．（1）解：由圖知道，當只閉合開關(guān)S1時，形成電流表與定值電阻R1串聯(lián)的簡單電路，由 知道，電路電流，即電流表示數(shù)
答：當只閉合開關(guān)S1時，電流表示數(shù)為0.3A；
（2）解：當開關(guān)S1、S2都閉合時，滑動變阻器與定值電阻并聯(lián)，電流表測量干路電流，允許通過的最大電流是0.6A，由于并聯(lián)電路互不影響，所以，由并聯(lián)電路電流的特點知道，通過滑動變阻器的最大電流是
由 知道，滑動變阻器允許接入的最小電阻
答：當開關(guān)S1、S2都閉合時，滑動變阻器允許接入的最小電阻40Ω
（3）解：由于小燈泡L的規(guī)格為“9 V 8.1 W”，由 知道，燈泡的電阻
當只閉合開關(guān)S2時，滑動變阻器與定值電阻并聯(lián)，再與燈泡串聯(lián)，當滑動變阻器全部接入電路時，并聯(lián)部分的總電阻
由 知道，電路的總電流
由 知道，燈泡L最小實際電功率
又因為電流表量程為0~0.6 A，所以，通過燈泡的最大電流是0.6A，由 知道，燈泡L最大實際電功率
即只閉合開關(guān)S2時，燈泡L實際電功率允許的變化范圍是0.9W~3.6W。
答：當只閉合開關(guān)S2時，燈泡L實際電功率允許的變化范圍是0.9W~3.6W。
16．（1）解：當開關(guān)S1和S2都閉合，滑動變阻器滑片P移到a端時，R和L并聯(lián)，電流表測干路電流， 因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發(fā)光， 所以，電源的電壓U=UL=6V
答：電源電壓為6V；
（2）解：由可得，燈泡的電阻
由知，此時通過L的電流為
又因為電流表測干路電流，所以電流表使用的量程為0~3A，則電流表示數(shù)為1A，此時電路的總電阻為
因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和， 所以
即
解得：R=12Ω。
答：滑動變阻器的最大阻值為12Ω；
（3）解：當開關(guān)S1閉合，S2斷開，滑動變阻器的滑片P移到b端時，L與R串聯(lián)， 此時滑動變阻器全部連入電路，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和， 則電路中的電流
燈泡L消耗的功率
答：當開關(guān)S1閉合、S2斷開，滑動變阻器的滑片P移到b端時，燈泡L的實際功率為0.75W；
（4）解：由可知，U一定，當R總最大時，電路功率P最小，所以當開關(guān)S1閉合，S2斷開，滑動變阻器的滑片P移到b端時，L與R串聯(lián)，此時R總最大，電路消耗電功率的最小，則有R總大=R+RL=12Ω+12Ω=24Ω
所以電路消耗的最小電功率為
答：整個電路消耗的最小電功率為1.5W。

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