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第十八章　電功率
　本章總結提升　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
熱點一　電功、電功率的計算
1．某電視機功率為100 W，若每天使用4 h，則每月(按30天計)消耗的電能為　 　kW·h。
2．從功與能關系看，電流做功的過程，實質是　 　能轉化為　 　能的過程；1 kW·h的電能可供標有“220 V　40 W”的燈泡正常工作　 　 h；某定值電阻R接到6 V電壓下，它消耗的功率是6 W；將其改接到3 V的電壓下，這個電阻消耗的功率是　 　W。
3．如圖所示的電路中，電源電壓保持6 V不變，電阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，閉合開關S，則R1消耗的電功率為　 　W。
4．如圖是某款家用電飯煲的保溫、加熱兩擋調節(jié)功能電路，R1的阻值為121 Ω。電飯煲額定電壓為220 V，它在額定電壓下處于加熱擋時功率為1 400 W，則R2的阻值為　 　Ω。只將電飯煲接入電路中，處于保溫擋工作0.5 h，使標有“1 000 imp/(kW·h)”字樣的電能表指示燈閃爍162次，此時電路的實際電壓為　 　V。［1 000 imp/(kW·h)指接在這個電能表上的用電器每消耗1 kW·h的電能，電能表的指示燈閃爍1 000次］
第4題圖　　第5題圖
5.3月初，小明家中的電能表示數為，電能表的部分參數及4月初的示數如圖所示，下列說法正確的是( )
A．電能表是測量用電器消耗電功率的儀表
B．小明家3月初至4月初消耗的電能是1 200 kW·h
C．這個電能表允許接入用電器的最大功率為4.4 kW
D．若電能表轉盤在5 min內轉過80轉，則此時工作的用電器的總功率為8 kW
6．［新課標·科學論證］如圖所示電路，電源電壓保持不變。閉合開關S1和S2，電壓表示數為6 V，電流表示數為0.3 A，此時R1的功率為P1；將電壓表和電流表互換位置，閉合S1、斷開S2，電流表示數為0.2 A，此時R1的功率為P1'。則P1∶P1'為( )
A．9∶1　 B．3∶1　 C．3∶2　 D．1∶1
7．［跨學科·數學］為參加成都市青少年科技創(chuàng)新大賽，小盧設計了一種可以篩選水果質量大小的篩選器，其結構原理如圖甲所示。電源電壓4.5 V保持不變，定值電阻R0＝10 Ω，RT為壓敏電阻，RT的阻值隨壓力變化的圖線如圖乙所示。報警器由電壓表改裝而成，當壓敏電阻RT兩端電壓不高于3 V時，報警器發(fā)出信號提示水果符合要求。不計水果放置盤的重力。求：
(1)當RT兩端電壓為3 V時，盤中水果的重力。
(2)水果符合要求時，整個電路電功率的變化范圍。
熱點二　焦耳定律的計算
8．車床照明燈的額定電壓是36 V，它正常工作時燈絲的電阻是24 Ω，則工作30 min，電流通過燈絲產生的熱量是　 　J。
9．［新課標·科學論證］如圖所示，電源電壓不變，燈泡L標有“6 V　6 W”字樣。閉合開關S1，燈泡L正常發(fā)光，此時燈泡L的電阻為　 　Ω；再閉合開關S2，前后兩次電流表的示數之比為2∶3，則電阻R的阻值為　 　Ω，電阻R在10 s內產生的熱量為　 　J。
第9題圖　　　第10題圖
10．如圖，電源電壓不變，R1、R2是兩個相同的電阻，當閉合開關S1，斷開S2、S3時，通電20 min，電路產生的熱量為Q；同時閉合S2、S3，斷開S1，若要產生相同的熱量Q，則需通電( )
A．5 min B．10 min
C．20 min D．40 min
11．如圖所示，質量為400 g、初溫為25 ℃的食用油注入大燒杯中，并將電加熱器放入食用油中。電加熱器正常工作100 s，測出食用油的溫度為65 ℃，已知電加熱器的額定電壓為220 V，額定功率為440 W。［食用油的比熱容為2×103 J/(kg·℃)］
(1)電加熱器正常工作時的電流和電阻。
(2)正常工作100 s，電加熱器消耗的電能。
(3)電加熱器的熱效率。
熱點三　伏安法測小燈泡的電功率
12．［新課標·分析論證］小軍同學在“測量小燈泡額定電功率”的實驗中，選用了額定電壓為2.5 V的小燈泡，并連接了如圖甲所示的電路。
(1)閉合開關S前，應將滑動變阻器的滑片P置于最　 　(選填“左”或“右”)端。
(2)閉合開關S后，移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現小燈泡始終不發(fā)光，電流表無示數，電壓表示數接近于電源電壓，則故障原因可能是　 　(填序號)。
A．燈座接線短路
B．小燈泡的燈絲斷了
C．開關接觸不良
D．滑動變阻器斷路
(3)排除故障后，閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器的滑片P，使電壓表的示數為2.5 V，電流表的示數如圖乙所示，則小燈泡額定電功率為　 　W。
(4)為了探究“小燈泡中的電流與兩端電壓的關系”，小軍記錄下了不同電壓下通過小燈泡的電流，實驗數據如下表所示。則圖中的四幅圖像能正確反映這一關系的是　 　(填序號)。
電壓U/V 0.4 0.7 1.0 1.3 1.6 1.9
電流I/A 0.12 0.16 0.2 0.22 0.24 0.26
熱點四　電功率及電熱的綜合計算
13．小李想測一電爐的功率，他找來了如圖所示的電能表和一鐘表，將電爐單獨跟電能表連接后接入家庭電路，觀察到電爐工作時每1分鐘電能表的轉盤轉12 r。則該電能表工作時，電路接入的總功率不能超　 　W；電爐工作時每1分鐘消耗電能　 　J；測得電爐的電功率是　 　W。
14．如圖所示是某品牌飲水機的簡化電路圖，S是溫控開關，飲水機的銘牌參數如圖乙所示。求：
(1)初溫為20 ℃的一滿箱水，用此飲水機將水加熱到100 ℃需要吸收的熱量是多少？至少需加熱多長時間？［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)］
(2)電阻絲R0的阻值多大？加熱狀態(tài)下R0在1 s內產生的熱量多大？
　
　　　　　甲　　　　　　　　　乙
15．［跨學科·物理學與日常生活］某新款節(jié)能電燉鍋如圖甲所示，有關技術參數如表(設電燉鍋不同擋位的電阻和加熱效率均不變)。
額定電壓 電燉鍋擋位 額定功率/W
220 V 低溫 200
中溫 400
高溫 600
(1)求電燉鍋在高溫擋正常工作時的電流(計算結果保留一位小數)。
(2)在用電高峰期，關掉家里的其他用電器，只讓處于中溫擋狀態(tài)的電燉鍋工作，觀察到標有“1 800 r/(kW·h)”的電能表轉盤在121 s內轉了20 r，求此時的實際電壓。
(3)電燉鍋正常工作時，用低溫擋和高溫擋分別給質量相同的冷水加熱，待水溫達到50 ℃時開始計時，繪制的水溫隨時間變化的圖像如圖乙所示。結合所給信息，通過計算，分析比較用高溫擋還是用低溫擋更節(jié)能。第十八章　電功率
　本章總結提升　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
熱點一　電功、電功率的計算
1．某電視機功率為100 W，若每天使用4 h，則每月(按30天計)消耗的電能為　12　kW·h。
2．從功與能關系看，電流做功的過程，實質是　電　能轉化為　其他形式　能的過程；1 kW·h的電能可供標有“220 V　40 W”的燈泡正常工作　25　 h；某定值電阻R接到6 V電壓下，它消耗的功率是6 W；將其改接到3 V的電壓下，這個電阻消耗的功率是　1.5　W。
3．如圖所示的電路中，電源電壓保持6 V不變，電阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，閉合開關S，則R1消耗的電功率為　0.4　W。
4．如圖是某款家用電飯煲的保溫、加熱兩擋調節(jié)功能電路，R1的阻值為121 Ω。電飯煲額定電壓為220 V，它在額定電壓下處于加熱擋時功率為1 400 W，則R2的阻值為　48.4　Ω。只將電飯煲接入電路中，處于保溫擋工作0.5 h，使標有“1 000 imp/(kW·h)”字樣的電能表指示燈閃爍162次，此時電路的實際電壓為　198　V。［1 000 imp/(kW·h)指接在這個電能表上的用電器每消耗1 kW·h的電能，電能表的指示燈閃爍1 000次］
第4題圖　　第5題圖
5.3月初，小明家中的電能表示數為，電能表的部分參數及4月初的示數如圖所示，下列說法正確的是( C )
A．電能表是測量用電器消耗電功率的儀表
B．小明家3月初至4月初消耗的電能是1 200 kW·h
C．這個電能表允許接入用電器的最大功率為4.4 kW
D．若電能表轉盤在5 min內轉過80轉，則此時工作的用電器的總功率為8 kW
6．［新課標·科學論證］如圖所示電路，電源電壓保持不變。閉合開關S1和S2，電壓表示數為6 V，電流表示數為0.3 A，此時R1的功率為P1；將電壓表和電流表互換位置，閉合S1、斷開S2，電流表示數為0.2 A，此時R1的功率為P1'。則P1∶P1'為( A )
A．9∶1　 B．3∶1　 C．3∶2　 D．1∶1
7．［跨學科·數學］為參加成都市青少年科技創(chuàng)新大賽，小盧設計了一種可以篩選水果質量大小的篩選器，其結構原理如圖甲所示。電源電壓4.5 V保持不變，定值電阻R0＝10 Ω，RT為壓敏電阻，RT的阻值隨壓力變化的圖線如圖乙所示。報警器由電壓表改裝而成，當壓敏電阻RT兩端電壓不高于3 V時，報警器發(fā)出信號提示水果符合要求。不計水果放置盤的重力。求：
(1)當RT兩端電壓為3 V時，盤中水果的重力。
(2)水果符合要求時，整個電路電功率的變化范圍。
解：(1)閉合開關，定值電阻和壓敏電阻串聯(lián)，報警器由電壓表改裝而成，測量壓敏電阻兩端的電壓。當RT兩端電壓為3 V時，根據串聯(lián)電路的電壓特點可知定值電阻兩端的電壓U0＝U－UT＝4.5 V－3 V＝1.5 V，根據歐姆定律可知電路電流I＝＝0.15 A，根據歐姆定律可知壓敏電阻的阻值RT＝＝20 Ω，從題圖乙中可知盤中水果的重力為1 N或3 N。
(2)由題圖乙可知RT的最小值，根據歐姆定律可知電路電流最大值I'＝＝0.36 A，根據P＝UI可知電路電功率的最大值P'＝UI'＝4.5 V×0.36 A＝1.62 W，電路電功率的最小值P＝UI＝4.5 V×0.15 A＝0.675 W，整個電路電功率的變化范圍為0.675 W~1.62 W。
熱點二　焦耳定律的計算
8．車床照明燈的額定電壓是36 V，它正常工作時燈絲的電阻是24 Ω，則工作30 min，電流通過燈絲產生的熱量是　97 200　J。
9．［新課標·科學論證］如圖所示，電源電壓不變，燈泡L標有“6 V　6 W”字樣。閉合開關S1，燈泡L正常發(fā)光，此時燈泡L的電阻為　6　Ω；再閉合開關S2，前后兩次電流表的示數之比為2∶3，則電阻R的阻值為　12　Ω，電阻R在10 s內產生的熱量為　30　J。
第9題圖　　　第10題圖
10．如圖，電源電壓不變，R1、R2是兩個相同的電阻，當閉合開關S1，斷開S2、S3時，通電20 min，電路產生的熱量為Q；同時閉合S2、S3，斷開S1，若要產生相同的熱量Q，則需通電( A )
A．5 min B．10 min
C．20 min D．40 min
11．如圖所示，質量為400 g、初溫為25 ℃的食用油注入大燒杯中，并將電加熱器放入食用油中。電加熱器正常工作100 s，測出食用油的溫度為65 ℃，已知電加熱器的額定電壓為220 V，額定功率為440 W。［食用油的比熱容為2×103 J/(kg·℃)］
(1)電加熱器正常工作時的電流和電阻。
(2)正常工作100 s，電加熱器消耗的電能。
(3)電加熱器的熱效率。
解：(1)由P＝UI可得，電加熱器正常工作時的電流I＝＝2 A，由I＝可得，電加熱器正常工作的電阻R＝＝110 Ω。
(2)由P＝可得，正常工作100 s時電加熱器消耗的電能W＝Pt＝440 W×100 s＝4.4×104 J。
(3)食用油升高的溫度Δt＝t2－t1＝65 ℃－25 ℃＝40 ℃，食用油的質量m油＝400 g＝0.4 kg，食用油吸收的熱量Q吸＝c油m油Δt＝2×103 J/(kg·℃)×0.4 kg×40 ℃＝3.2×104 J，則電加熱器的熱效率η＝×100%＝×100%≈72.7%。
熱點三　伏安法測小燈泡的電功率
12．［新課標·分析論證］小軍同學在“測量小燈泡額定電功率”的實驗中，選用了額定電壓為2.5 V的小燈泡，并連接了如圖甲所示的電路。
(1)閉合開關S前，應將滑動變阻器的滑片P置于最　左　(選填“左”或“右”)端。
(2)閉合開關S后，移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現小燈泡始終不發(fā)光，電流表無示數，電壓表示數接近于電源電壓，則故障原因可能是　B　(填序號)。
A．燈座接線短路
B．小燈泡的燈絲斷了
C．開關接觸不良
D．滑動變阻器斷路
(3)排除故障后，閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器的滑片P，使電壓表的示數為2.5 V，電流表的示數如圖乙所示，則小燈泡額定電功率為　0.75　W。
(4)為了探究“小燈泡中的電流與兩端電壓的關系”，小軍記錄下了不同電壓下通過小燈泡的電流，實驗數據如下表所示。則圖中的四幅圖像能正確反映這一關系的是　C　(填序號)。
電壓U/V 0.4 0.7 1.0 1.3 1.6 1.9
電流I/A 0.12 0.16 0.2 0.22 0.24 0.26
熱點四　電功率及電熱的綜合計算
13．小李想測一電爐的功率，他找來了如圖所示的電能表和一鐘表，將電爐單獨跟電能表連接后接入家庭電路，觀察到電爐工作時每1分鐘電能表的轉盤轉12 r。則該電能表工作時，電路接入的總功率不能超　4 400　W；電爐工作時每1分鐘消耗電能　7.2×104　J；測得電爐的電功率是　1 200　W。
14．如圖所示是某品牌飲水機的簡化電路圖，S是溫控開關，飲水機的銘牌參數如圖乙所示。求：
(1)初溫為20 ℃的一滿箱水，用此飲水機將水加熱到100 ℃需要吸收的熱量是多少？至少需加熱多長時間？［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)］
(2)電阻絲R0的阻值多大？加熱狀態(tài)下R0在1 s內產生的熱量多大？
　
　　　　　甲　　　　　　　　　乙
解：(1)初溫為20 ℃的一滿箱水，加熱到100 ℃需要吸收的熱量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/( kg·℃)×2 kg×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×105 J，不計熱量損失時，需要消耗的電能W＝Q吸＝6.72×105 J，此時所需的加熱時間最短，t＝＝672 s。
(2)由電路圖可知，開關S接a、b時，R與R0并聯(lián)，電路的總電阻較小，根據P＝可知電路消耗的電功率較大，飲水機處于加熱狀態(tài)。開關S接c時，電路為R0的簡單電路，電路的總電阻較大，根據P＝可知電路消耗的電功率較小，飲水機處于保溫狀態(tài)；根據P＝可得，R0＝＝1 100 Ω。在加熱狀態(tài)下R0與R并聯(lián)，此時R0在 1 s內產生的熱量Q0＝I2R0t＝t＝×1 s＝44 J。
15．［跨學科·物理學與日常生活］某新款節(jié)能電燉鍋如圖甲所示，有關技術參數如表(設電燉鍋不同擋位的電阻和加熱效率均不變)。
額定電壓 電燉鍋擋位 額定功率/W
220 V 低溫 200
中溫 400
高溫 600
(1)求電燉鍋在高溫擋正常工作時的電流(計算結果保留一位小數)。
(2)在用電高峰期，關掉家里的其他用電器，只讓處于中溫擋狀態(tài)的電燉鍋工作，觀察到標有“1 800 r/(kW·h)”的電能表轉盤在121 s內轉了20 r，求此時的實際電壓。
(3)電燉鍋正常工作時，用低溫擋和高溫擋分別給質量相同的冷水加熱，待水溫達到50 ℃時開始計時，繪制的水溫隨時間變化的圖像如圖乙所示。結合所給信息，通過計算，分析比較用高溫擋還是用低溫擋更節(jié)能。
解：(1)由數據可知，高溫擋的額定功率P高＝600 W，由P＝UI可得，電燉鍋在高溫擋正常工作時，電路中的電流I高＝≈2.7 A。
(2)電燉鍋在中溫擋工作時，電燉鍋的電阻R＝＝121 Ω。電燉鍋在中溫擋工作時，電能表轉盤在121 s內轉了20 r，則電燉鍋消耗的電能W實＝ kW·h＝×3.6×106 J＝4×104 J，實際功率P實＝，由P＝得，電路的實際電壓U實＝＝200 V。
(3)由題圖乙可知，用高溫擋加熱6 min消耗的電能W高＝P高t高＝600 W×6×60 s＝2.16×105 J，則水溫度升高1 ℃消耗的電能為＝1.08×104 J，用低溫擋加熱9 min消耗的電能W低＝P低t低＝200 W×9×60 s＝1.08×105 J，則水溫度升高1 ℃消耗的電能為＝1.35×104 J。因為1.08×104 J＜1.35×104 J，且兩擋加熱水的質量相同，所以用高溫擋更節(jié)能。

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