电功率竞赛教案(纯手工制作)

1. 关于极值功率的问题
如图所示，当变阻器的滑片从a向b滑动的过程中，电路中灯泡的功率、电路的总功率，都是单调变化的，但变阻器的功率怎么变却是一个较复杂的问题，由
P=I2R可知，通过变阻器的电流减小，但变阻器阻值变大，其功率变大还是变小，可做如下讨论：
P=I2R=
当R=r时，R的功率最大，最大值P max= E2/4r.
除最大输出功率以外，同一个输出功率P有两个电阻值R1、R2
与之对应
3．小明用如图甲所示的电路，探究电源暗箱（图中虚线框）中电阻R0阻值：
（1）当电压表数为10V时候，电流表数为4A，则此时滑动变阻器连入中电阻R= Ω．（2）根据实验测得数据，在方格纸上画出了滑动变阻器消耗功率P随其连入中电阻R变化曲线，由图可知；当滑动变阻器消耗功率P最大时，中电流为A，中电阻R0为Ω．
如图所示的电路中，小灯泡标有“3V 1.5W”字样，电流表量程为0～0.6A电压表量
程为0～3V，滑动变阻器最大阻值为30Ω。

当合上开关，变阻器消耗的功率与小灯泡消
耗的功率相等，并且都是小灯泡额定功率的0.64倍，则电源电压U=
若调节滑动变阻器的滑片使变阻器的功率为0.72W时，变阻器连入电路中的电阻R=？
用电器功率不均衡的问题
如图为一种摩托车转向灯的电路原理图，．其中“RJ开关”由继电器控制开关，可以使间歇地通断，D指示．当S拨至1位置时，RD1、RD2前后两个右发光，向外界发出右转信号，同时D闪亮，向驾驶员显示正常工作．左转时道理与右转一样．若四只都用“6V10W”泡，D用“6V 1.5W”泡，电源两端电压6V．试通过计算说明，什么把S拨至1、2中的任何位置时D都会发光，而左、右不同时发光？
图像类的功率问题计算
如图（a）所示是流水．其中S为一激光源，R1为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定值保护电阻，a、b间接一“示波器”（示波器接入不影响电路）．光敏电阻两端电压随时间变化图象，可由示波器显示出来．水平传送带匀速前进，每当从传送带上通过S与R1之间时，射向光敏电阻光线会被挡住，示波器显示电压随时间变化图象如图（b）所示．已知器电路电源电压恒为6伏，保护电阻R2阻值为20欧，则光敏电阻在有光照和光被挡住两种状态下电阻值之比为
；光敏电阻在1小时内消耗电能为焦．
非纯电阻电路问题：在非纯电阻电路中，哪些公式能用
电功，电功率的定义式
W=UIt P=UI
焦耳定律（计算热量/内能/热功/热功率）
Q=I2Rt P热=I2R
机械功/功率（根据能量转化）
W机械=UIt—I2Rt P机械=UI—I2R
总而言之：W电=W机械+Q
把一台电动机接入电压为220V的电路中，通过电动机的电流为5A，电动机线圈的电阻为2Ω，1min 通过线圈的电流产生的热量为（）
A．1452J B．3000J C．6600J D．50J
电动机工作时两端电压为U，电流为I，电动机线圈的电阻为R，则该电动机工作时输出的最大机械功率为（）
A．UI B．I2R C．UI-I2R D．UI+I2R
电动机不转的问题
某同学对录音机中的小电动机用如图电路进行实验研究。

闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为0.40 V 时，电流表的示数为0.20 A ，此时电动机未转动。

当电压的示数为 2.0 V 时，电流表
的示数为0.30 A ，此时电动机匀速转动，求：
（ 1 ）电动机线圈的电阻；
（ 2 ）电动机转动时消耗的电功率；
（ 3 ）电动机转动时产生的机械功率。

电功=热功+机械功
如图是直流电动机提升重物的示意图和电动机工作时的能量转化情况．电源电压为110V且保持不变，电路中的电流是5A，重500N的物体在电动机带动下以0.9m/s的速度匀速上升，不计各处摩擦，则1min里电动机产生的内能为____J，电动机线圈的电阻是____Ώ
一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后正常工作，消耗功率66 W，求：
(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？
(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？
(3)如果接上电源后，电风扇的扇叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？
课后练习：
1. 将某灯泡接到电压不变的电源两端，灯泡的电功率为40W。

如果将灯泡和某电阻R串联后再接到上述电源的两端，电阻的电功率为3.6瓦，不考虑灯泡电阻随温度而发生变化，且灯泡的电阻小于R，则此时灯泡的功率为（）
A．14.4瓦B．32.4瓦C．0.4瓦D．0.9瓦
2. 如图所示，额定电压为110V的A、B两盏电灯，额定功率分别为，P A=100W，P B=25W．把它们接到220电路上，欲使它们都能正常发光且耗电最少，应采用接法是（）
A．B． C． D．
3. 一个电阻两端的电压为3V，通过的电流为1A，当其两端的电压增加了6V时，其功率增加了
4. 一个用半导体材料制成的电阻D，其电流I随它两端电压U关系如图（a）所示，
如果它与两个标准R1、R2并联后接在电压恒为U电源两端，三个电器消耗电功率均
为P．现将它们连接为如图（b）所示电路，再接在该电源两端，设和R1、R2消耗电
功率分别是P、P1、P2，下列判断中错误是（）
A．P1＞P2B．P1＞4P D C．P D＜P2D．P1＜4P2
5. 在如图所示的电路中，电源电压保持不变，此时三个灯泡的亮度相同，将滑动变阻器滑片P向右稍微移
动一小段，关于之间关系判断，正确是（）
A．丙灯最亮，乙灯最暗B．丙灯最亮，甲灯最暗
C．乙灯最亮，甲灯最暗D．乙灯最亮，丙灯最暗
6. 甲乙两灯为钨丝白炽灯，将它们并联在照明电路里都能正常发光，且甲灯比乙灯亮，那么（）A．甲灯的额定功率一定比乙灯大
B．甲灯消耗的电能一定比乙灯多
C．甲灯的电阻要比乙灯的电阻小
D．甲灯两端的电压要比乙灯两端的电压小
7. 在如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合电建S，当滑片置于滑动变阻器b端时，电压表的示数为6V；当滑片P置于滑动变阻器中点时，电压表的示数变化了2V，此后15秒内定值电阻R1产生热量64J．则
下列判断正确是（）
A．R1的阻值为10Ω
B．滑动变阻器R的最大阻值为20Ω
C．电源电压为10V
D．R1先后两次消耗的电功率之比为3：4
8. 通常情况下，电阻的阻值会随温度的变化而变化，利用这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量较高的温度．如图所示，电流表量程为0-25mA，电源电动势为3V，内阻不计．R为滑动变阻器，R t为传感器．当t≥0℃时，R t t关系为R t=20+0.5t（单位为：Ω）．先把R t放入0℃环境中，闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电流表指针恰好满偏，然后把测温探头R t放到某待测环境中，发现电流表示数为10mA，则该环境为℃；当把测温探头R
放到480℃环境中时，电路消耗电功率为
W．
9. ．如图所示，均匀圆环电阻R0=8欧，电压恒定为6伏，定值电阻R=1欧．导电滑臂OA
的电阻不计，可以在圆环上无摩擦地滑动．可以产生的最大电功率为瓦；电源可以产
生的最小电功率为瓦．。