第十八章 专题训练 电功率综合计算 1. 如图甲乙所示是某调温型电烤箱和简化电路图，它的工作电压为 220V，R1 和 R2 均 为电烤箱中的加热元件，R2 的阻值为 70Ω。当只闭合 S1 时为低温挡，低温挡电烤箱的电功 率为 440W。求： （1）低温挡工作时，电路中的电流是多少？ （2）发热电阻 R1 的阻值是多少？ （3）小明发现傍晚用电高峰时，电烤箱内比平时温度低，他猜想是用电高峰时电压偏低所 致，于是他想用电能表和秒表测量家庭电路的实际电压。傍晚用电高峰时，他关闭家里所 有用电器，只让电烤箱以高温挡工作，发现在 30s 内电能表的转盘转了 25 转，电能表的铭 牌如图丙所示，则用电高峰时家庭电路的实际电压为多少？（不考虑电阻值随温度的变 化） 2. 小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察 和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为 36W，“低温” 挡功率为 20W。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为 24V，S 为挡位切换 开关。R1 和 R2 为电热丝。当座椅垫处于“高温”挡加热时，通过计算回答； ① 通过座椅垫的电流是多少安？ ② 电热丝 R1 的阻值是多少欧？ ③ 座椅垫工作 5min 产生的热量是多少焦？ 3. 如图所示，灯 L 标有“6V 2W”字样，电源电压恒为 6V，定值 电阻 R=12Ω，设灯 L 的阻值不随温度变化而变化，求： （1）灯 L 正常发光时的电阻是多少？ （2）只闭合 S1、S3 时，电阻 R 在 60s 内产生的热量是多少？ （3）要使整个电路消耗的电功率最小（且电路电流不为 0），各开关的合闭情况应如何？ 此时的最小电功率为多少？ 4. 如图甲所示电路，电源电压恒定，R0 为定值电阻，R 为滑动变阻器。闭合开关 S， 滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中，滑动变阻器的电功率 P 随电流 I 变化关 系图线如图乙所示。求： （1）滑动变阻器接入电路电阻为零时，电路中的电流； （2）滑动变阻器接入电路电阻最大时，滑动变阻器两端的电压； （3）滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中，滑动变阻器的最大功率。 5. 如图是实验中学物理课外活动小组自制的电热暖手 器的电路原理图．电源电压恒为 8V，S 为单刀三掷开关， 发热体的电阻分别是 R1=2Ω，R2=1Ω，R3=5Ω，问： （1）该电热暖手器工作时的最小电流是多少？ （2）该电热暖手器消耗的最大功率是多少？ （3）当开关调至“2”挡位置时 R2 在 1min 时间内最多可产生多少焦耳的热量？ 6. 几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”二字。现在市面上流行如图 1 所示的新型 电饭锅，采用了“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化控制食物在不同时间段的温 度，以得到最佳的口感和营养，若其内部电路简化如图 2 甲所示，R1 和 R2 均为电热丝，S1 是自动控制开关。把电饭锅接入 220V 的电路中，用电饭锅的“聪明火”煮米饭，电饭锅工作 时流经插头处的电流随时间变化的图像如图 2 乙所示。尝试解决以下问题： （1）当 S、S1 均闭合时，电饭锅处于______状态（选填“高温”或“低温”）；电热丝 R1 的阻 值是多少？ （2）该新型电饭锅正常工作时的最大功率为多少？ （3）该新型电饭锅正常工作，若在 0-12min 把总质量为 1.0kg 的米和水由 20℃加热到 100℃，求电饭锅在这段时间内加热的效率[取 c 米水=4.0×103J/（kg•℃）]。 7. 图甲是小明家安装的即热式热水器，其具有高、低温两挡加热功能，低温挡功率 为 5500W，内部等效电路如图乙所示，R1 和 R2 是两个电热丝．某次小明用高温挡淋浴时， 水的初温是 20℃，淋浴头的出水温度为 40℃，淋浴 20min 共用水 100kg．假设热水器电热 丝正常工作且产生的热量全部被水吸收[c 水=4.2×103J/（kg•℃）]，求： （1）电热丝 R1 的阻值。 （2）用高温挡淋浴 20min 时水所吸收的热量。 （3）该热水器高温挡功率。 8. 妈妈买了一个新的电饭煲，从说明书中，得知下表中的信息，工作电路图如图甲 所示，S1 为温控开关，加热电阻 R1 和 R2 的阻值不随温度变化。求： 额定电压 220V 额定蒸煮功率 1210W 额定保温功率 88W 频率 50Hz 5L 容积 （1）电饭煲在“保温”状态下正常工作时，通过电饭煲的电流； （2）电阻 R2 的阻值； （3）某次焖米饭用 1.21 千克大米和水，若将这些大米水的混合物从 20℃加热到 100℃， 需要吸收多少热量？【c 混=4×103J/（kg•℃）】 （4）电饭煲热效率为 80%，用高温挡焖米饭从 20℃加热到 40℃，需要多长时间？ （5）某周末的晚饭时，张强想利用自家电能表（如图乙）测量家庭电路的实际电压。于是 他关闭了家中其它所有用电器，只让电饭煲在“蒸煮”状态下工作，观察到电能表的转盘在 1min 内转了 50 转。求家庭电路的实际电压。 9. 电热加湿器的工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水 阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置 喷入空气中，从而提高空气湿度。某款加湿器有低、中、高三个 挡位的发热功率，图是其内部简化电路图，开关 S1 可分别与触 点 a、b 接触，R1=R2=48.4Ω。请分析和解答以下问题： （1）当开关 S1 和 S2 分别处于什么状态时，加湿器处于低挡位？ （2）若加热前水温为 20℃，电热槽内气压为标准大气压，将 2 升的水加热到沸腾需要吸 收的热量是多少？所需的最短加热时间是多少分钟？（不计热量损失） 10. 小峻家中有一个浴足盆，其部分铭牌信息如图甲所示，如图乙为浴足盆的工作电 路，R1、R2 均为电热丝，当开关 S 接 a、b 触点时，浴足盆的挡位不同。求： 型号 MUY-01 额定电压 220V 额定加热功率 880W 100V 额定保温功率 （1）额定加热电流？ （2）开关 S 接哪个触点，浴足盆处于加热状态？R1 和 R2 的阻值各为多少欧？ （3）在用电高峰期，小峻关闭家中其它用电器，只让浴足盆通电，使其处于加热状态 1min 电能表（如图表所示）的圆盘转了 30 转，则浴足盆加热的实际电功率为多少瓦？ 11. 图甲所示的电路中，灯泡 L 的额定功率为 3.6W（灯丝电阻不变），开关 S 闭合， S1 断开，变阻器的滑片移动到最左端时，灯泡 L 正常发光。图乙是变阻器的滑片从最右端 移动到最左端过程中，电压表示数随电流表示数变化的图像。求： （1）电源电压； （2）变阻器 R 的最大阻值；滑片在变阻器的最右端时，灯泡 L 的实际功率； （3）什么情况下电路消耗的功率最大；此时变阻器 1min 消耗的电能。 12. 有一款电热水壶，有加热和保温两种工作状态。其工作电路简图如图所示， R1、R2 是电热丝，S 是温度控制开关，根据水温的变化可以自动切换，接通触点 a、b 或接 通触点 c，其铭牌上的部分参数如表所示： 额定电压 220V 加热功率 1110W 保温功率 110W 2kg 最大容量 （1）当温控开关 S 与触点 c 接通，此时电热水壶处于______（选填“保温”或“加热”）状 态； （2）求 R2 的阻值； （3）求 R1 的阻值； （4）电热水壶装满水，水的初温为 20℃，加热 5min 后水温上升 30℃，求电热水壶 的加热效率。已知[c 水=4.2×103J/(kg·℃)]（结果保留到 1%） 13. 某型号电饭煲有加热和保温功能，如图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电 饭煲在一次工作中电功率与时间的关系图像。 （1）用所学的物理知识分析说明：当开关 S 接触点 2 时，电饭煲处于什么功能状态？此时 电饭煲的电功率为多少？ （2）分析计算电路中 R1、R2 的电阻分别是多少？ （3）电饭煲在这一次工作中一共消耗多少焦的电能？合用了多少度电？ 14.已知 A 灯标着“6V3W　”，B 灯标着“6V6W　”，滑动变阻器 R 规格“50Ω2A　”。A 灯 和 B 灯中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示。则： （1）将 A、B 两灯并联接在 6V 电源两端，求 5min 内电路消耗的电能。 （2）将 A、B 两灯串联接在某电源两端，使 A 灯恰好正常发光，求此时 B 灯电阻。 （3）将 A 灯与滑动变阻器 R 串联接在 12V 电源两端，如图乙所示。调节滑动变阻器，当滑 动变阻器的功率是 A 灯功率的 2 倍时，求滑动变阻器的功率。 参考答案 P 低温 440 W = =2A； 220 V U 1.解：（1）低温挡工作时电路中的电流：I= （2）当只闭合 S1 时，R1、R2 串联，处于低温挡，此时电路的总电阻为： U2 R= = P 低温 220 V ¿ 2 ¿ =110Ω； ¿ ¿ 根据串联电路的电阻关系可知，发热电阻 R1 的阻值：R1=R-R2=110Ω-70Ω=40Ω； （3）“3000r/（kW•h）”表示电路中每消耗 1kW•h 的电能，电能表的转盘转 3000 转， 电能表转盘转 25 转消耗的电能：W= 电烤箱的实际功率：P= 根据 P= 25 25 kW•h= ×3.6×106J=3×104J； 3000 3000 W 3 × 104 J =1000W； = t 30 s U2 可知，电烤箱的实际电压：U 实= R √ P R1 ❑ = ❑ √ 1000W × 40 Ω =200V。 答：（1）低温挡工作时，电路中的电流是 2A； （2）发热电阻 R1 的阻值是 40Ω； （3）用电高峰时家庭电路的实际电压为 200V。 2.解：①由 P=UI 可得，处于“高温”挡加热时通过座椅垫的电流： I= P高温 36 W = =1.5A。 24 V U ② 由电路图知，开关 S 接高温挡位时，电路为 R1 的简单电路，根据 I= 电热丝 R1= U 24 V = =16Ω。 I 1.5 A ③ 座椅垫工作 5min 产生的热量： Q=W=P 高温 t=36W×5×60s=1.08×104J。 答：①通过座椅垫的电流是 1.5A； ② 热丝 R1 的阻值是 16Ω； ③ 座椅垫工作 5min 产生的热量是 1.08×104J。 U 可得， R 2 3.解：（1）由 P=UI= U R 可得，灯 L 正常发光时的电阻： 2 2 6V ¿ UL ¿ RL= = ¿ PL ¿ =18Ω； （2）只闭合