初中物理电功率计算题复习(难度略大)

1.（雅安）如图所示，灯L标有“6V 3W”字样，电源电压恒为6V，定值电阻R=6Ω，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？
2. 某物理兴趣小组的同学们为自己的房间设计了一种冬天取暖的电路模型。

如图所示，只闭合开关S，灯泡L发光，发热电阻丝R1工作；温度较低时，可再闭合S1、S2，由发热电阻丝改成的滑动变阻器开始工作。

电源电压为24V，R 2上标有“100Ω 3A”的字样，电流表的量程为0～0．6A，电流表的量程为0～3A，灯泡上标有“12V 3W”的字样。

（1）闭合S，断开S1、S2，灯泡正常工作，求R1的阻值。

（2）S、S1、S2均闭合时，求滑动变阻器R2上消耗电功率的最小值和最大值。

3.如图是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图，机内有温控开关S0．该饮水机的部分参数已知：额定电压为220V，加热时的总功率为880W，保温时的功率为40W，R1、R2为加热电阻丝．（假设它们的阻值不变）求：（计算结果若不能整除，保留一位小数）
（1）当S和S0闭合时，饮水机处在什么状态？此时电路的总电流是多大？
（2）在加热状态下，电阻丝R1的阻值为多少？
（3）傍晚用电高峰期，若实际电压只有200V时，饮水机加热的实际总功率是多大？
4.（2015•杭州）某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器
利用如表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功率W1和所产生的热量Q1．
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2和所产生的热量Q2．
5．（德阳）如图所示，灯泡L标有“6V 6W”字样（灯泡电阻不受温度影响），滑动变阻器的最大阻值为12Ω，电源电压为6V保持不变．
（1）求小灯泡的电阻；
（2）当S1、S2闭合，滑片P位于a处时，灯泡L正常发光，这时电流表的示数为多少？
（3）当S1、S2闭合，滑片P位于中点c处时，电路消耗的总功率．
（4）当S1闭合、S2断开，滑动变阻器接入电路的电阻为R1时，电路消耗的总功率为P1；当S1闭合、S2断开，滑动变阻器R接入电路的电阻为R2时，电路消耗的总功率为P2，已知R1：R2=1：4，P1：P2=2：1，求R1的阻值以及滑动变阻器的阻值为R2时滑动变阻器消耗的电功率．
6、如图甲所示，电源电压恒为18V，灯泡L上标有“10V 5W”字样，电流表量程为0~0.6A，电压表量程
为0~15V，滑动变阻器R的最大阻值为200Ω，当只闭合S和S1，移动滑动变阻器的滑片P时，它两端的
电压与其接入电路的电阻关系如图乙所示。

当滑动变阻器接入电路的阻值由R1增大到4R1时，定值电阻
R0的电功率变化了5.4W，求：
（1）灯泡L正常发光时通过的电流。

（2）只闭合S和S2，且滑动变阻器的滑片P置于中点位置时，灯泡的实际功率；
（3）只闭合S和S1，在保证电路安全的情况下，当电阻R0消耗电功率最小时，滑动变阻器R消耗的电
功率。

7.如下图所示，电源两端电压不变，当闭合开关S 、S1 和S3，断开开关S2，滑动变阻器的滑片P 滑至某一位置时，电压表的示数为U1，电阻R1的电功率P1=8W ，电流表的示数为I1：当闭合开关S 和S2，断开开关S1和S3，滑片P 滑至另一位置时，电压表的示数为U2，电阻R1与滑动变阻器的总功率P2=3.5W ，电流表的示数为I2；当闭合开关S ，断开开关S1，S2和S3，滑片P 滑向B 端时，电阻R2 的电功率为P3，
电流表的示数为I3，已知：。

求：
（1 ）电流I1 与I2 之比；
（2 ）电功率P3。

8．在课外活动中，同学们设计了一种物品自动筛选器，可将质量小于一定标准的物品自动剔除，电路原理如图24所示。

放在水平轻质传送带上的物品，经过装有压敏电阻R的检测区时，使R的阻值发生变化，其阻值R随压力F变化的关系如图25所示。

已知电源电压为12V，R0为定值电阻，当电路中电压表示数小于2.4V时，机械装置启动，将质量不达标的物品推出传送带，实现自动筛选功能。

（g取l0N/kg）
求：（1）当检测区上没有物品时，电压表的示数为2V，R0的阻值；
（2）检测区上物品的最小质量m。

图24
图25
答案
1.解：（1）由P=得灯正常发光时的电阻：R===12Ω；
（2）当闭合S1、S3时，灯L与电阻R并联接在电源两端，I===1A
Q=I2Rt=（1A）2×6Ω×60s=360J；
（3）当断开S1、S3，闭合S2时，灯L与电阻R串联，整个电路消耗的电功率最小；
R总=R L+R=12Ω+6Ω=18Ω
I min===A
P min=UI min=6V×A=2W．
答：（1）灯L正常发光时的电阻是12Ω；
（2）只闭合S1、S3时，电阻R在60s内产生的热量是360J；
（3）要使整个电路消耗的电功率最小（且电路电流不为0），断开S1、S3，闭合S2时，灯L与电阻R串联；此时的最小电功率为2W．
2（1）R1与灯L串联
I=P
L /U
L
=3W/12V=0.25A R
1
=U
1
/I=(24V-12V)/0.25A=48Ω
（2）S、S1、S2都闭合时，L短路，R1与R2并联根据P=U2/R，当R2=100Ω时，P2最小
P
2min =U2/R
2
=(24V)2/100Ω=5.76ｗ
当电流表A的示数为3A时，P２最大
I1= U/R1= 24V/48Ω=0.5A
I2=3A-0.5A=2.5A
P
２max
=UI2=24V×2.5V=60W
3.答：（1）当S和S0闭合时，饮水机处在加热状态；此时电路的总电流是4A；
（2）在加热状态下，电阻丝R1的阻值为57.6Ω；
（3）傍晚用电高峰期，若实际电压只有200V时，饮水机加热的实际总功率是727W．
4.答：（1）电动机所做的电功率W10J，所产生的热量Q1是0.4J；
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2是36J，所产生的热量Q2是14.4J；
（3）W1＜Q1，W2＞Q2，其原因是电动机不转动时，全部转化为内能，电动机转动时，有一部分转化为动能，有一部分转化为内能．
5.解：（1）由P=可得，灯泡的电阻：
R L===6Ω；
（2）当S1、S2闭合，滑片P位于a处时，L与R并联，电流表测干路电流，
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
所以，电路中的总电阻：
R总===4Ω，
这时电流表的示数：
I===1.5A；
（3）当S1、S2闭合，滑片P位于中点c处时，灯泡L与cb段电阻并联后与ac段电阻串联，
则并联部分的电阻：
R并===3Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的总电阻：
R总′=R ac+R并=×12Ω+3Ω=9Ω，
电路消耗的总功率：
P===4W；
（4）当S1闭合、S2断开时，灯泡与滑动变阻器串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，====，
解得：R1=3Ω，
则R2=4R1=4×3Ω=12Ω，
滑动变阻器的阻值为R2时电路中的电流：
I′===A，
滑动变阻器消耗的电功率：
P滑=（I′）2R2=（A）2×12Ω≈1.33W．
答：（1）小灯泡的电阻为6Ω；
（2）当S1、S2闭合，滑片P位于a处时，灯泡L正常发光，这时电流表的示数为1.5A；
（3）当S1、S2闭合，滑片P位于中点c处时，电路消耗的总功率为4W；
（4）R1的阻值为3Ω，滑动变阻器的阻值为R2时滑动变阻器消耗的电功率为1.33W．
6. 39:0.5A 0.45W 2.25W
7.当闭合开关S 、S1和S3，断开开关S2，滑动变阻器的滑片P 滑至某一位置时，等效电路图如图甲所示；当闭合开关S 和S2 ，断开开关S1和S3 ，滑片P 滑至另一位置时，等效电路图如图乙所示；当闭合开关S ，断开开关S1，S2 和S3，滑片P 滑向B 端时，等效电路图如图丙所示：
（1 ）图甲和图乙中：
8.（1）不受
（2）当检测区上没有物品时，由图17可知R＝l00Ω
R两端的电压U R＝U－U0＝12V－2V＝10V
电路中的电流I＝＝0.1A
则R0＝＝20Q
（3）R的电功率P＝（U－U0）I＝（U－IR0）I＝12I－20I2利用求极值公式，可知当I＝0.3A时，P有最大值
此时电压表的示数U0＝I R0＝0.3A×20Ω＝6V
则＝20Ω
由图17可知对应的压力F＝40N
则物品的质量m＝＝4kg
（4）增大。