1、1 2专题训练 ( 八 ) 电功和电功率的相关计算【专题概述】电功和电功率是初中电学的重点内容 , 常结合欧姆定律和串、并联电路的电流、电压 规 律进行考查。电功的基本计算公式是 W=UIt, 由此可以看出 , 电流做功多少跟电压、 电流强度和通电时间三个因素有关 , 其大小是由它们三者的乘积来决定的。电功率的常用计算公式是 P=UI, 它 表明电功率跟电压、电流两个因素有关 , 其大小由它们的乘积决定。焦耳定律是在大量实验的基础上总结得出的 , 它定量地描述了电能向内能转化的规律 ,其公式 Q=I Rt 适用于任何电路。 类型 1 电功的计算1. 创建生态文明城市需要我们共同关注环境 , 我
2、市某兴趣小组为了检测空气质量的指数 , 设计了如图甲所示的检测电路。 R为气敏电阻 , 其电阻的倒数与空气质量指数的关系如图乙所示 , 已知电源电压为 12 V 且保持不变 , R0=5 , 当电压表示数为 4 V 时 , 求 : ( 1 ) 通过 R0 的电流 ;( 2 )2 min 内 R0 消耗的电能 ; ( 3 ) 此时空气质量指数。解 :( 1 ) 由题图甲可知 , R0 和 R串联 , 电压表测 R0 两端的电压 , 所以I 0= =0.8 A2 ( 2 )2 min 内 R0 消耗的电能W0=U0 I 0 t =4 V 0.8 A 120 s=384 J ( 3 ) UR=U-U
3、0=12 V-4 V=8 V所以 R= =10 3 -1=0.1 , 由题图乙可知 , 此时空气质量指数为 25类型 2 电功率的计算2.( 遂宁中考 ) 如图甲所示电路 , 电源电压恒定 , R0 为定值电阻 , 闭合开关 S, 当滑动变阻器的滑片 P从一端移到另一端的过程中 , 电流表示数 I 与电压表示数 U的关系如图乙所示 , 则定值电阻 R0 的阻值为 40 ; 当滑动变阻器接入电路的阻值分别为 R和 R时 , 电路消耗的总 功率为 P1、 P2, 则 P1P2= 2 1 。类型 3 电热的计算3. 如图所示 , 电源电压恒为 12 V, 闭合开关 S, 当滑动变阻器的阻值为 10
4、时 , 电压表的示数为 10 V, 此时电动机正常工作 , 则滑动变阻器消耗的功率是 0.4 W;若电动机内部线圈的电阻为 2 , 则通电 5 min, 电流通过电动机内部线圈产生的热量是 24J。4. 图甲为一种新型电饭锅 , 图乙为其简化电路 , 其中 R1 和 R2 均为电热丝 ,S 1 是自动控制开关 ,通过开关的控制 , 可实现智能化地控制食物在不同时间段的温度。图丙为其在工作的 30 min 内功率随时间变化的图像。已知其高温挡的功率为 600 W, 电阻 R1=5R2。4 ( 1 ) 请写出电饭锅在低温挡保温时两个开关的通断状态 ; ( 2 ) 求出电饭锅在这 30 min 内产
5、生的热量。5 5解 :( 1 ) 由题图乙可知 , 开关 S 闭合、 S1 断开时 , 只有电阻 R1 接入电路 , 此时电路中电阻最大 ,S 、 S1 均闭合时 , 两电阻并联 , 此时电路中电阻最小。 电源电压一定 , 由 P= 可知 , 当 S 闭合、S1 断开时 , 电功率最小 , 电饭锅处于保温状态。( 2 ) 由题意可知 , 高温挡电功率 P1=600 W高温挡时两电阻并联 , 已知 R1=5R2 , 则加热保温P保 温 = P 加 热 = 600 W=100 W由题图丙可知 , t 加 热 =20 min=1200 s, t 保 温 =10 min=600 s由 Q=W=P 可 t 得 ,30 min 内产生的热量Q=P加热 t 加 热 +P保 温 t 保 温 =600 W 1200 s+100 W 600 s=7.8 10 J
