1、最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题 18-电功率一选择题1.（2010 上海初中物理竞赛题）如图 24-13 所示，额定电压为 110 伏的 A、B 两盏电灯，额定功率分别为 100 瓦和 25 瓦。把它们接到 220 伏的电路上，欲使它们都能正常发光且电路消耗的电能最少，正确的电路是1.【答案】.C【解析】：利用串联并联电路知识分析可知，电路 ABC 都可以使额定电压为 110 伏的 A、B 两盏电灯正常发光，电路消耗的电能最少的是电路 C。2.（2011 上海第 25 界初中物理竞赛）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
2、一定比乙灯大 B甲灯消耗的电能一定比乙灯多C甲灯的电阻比乙灯大. D甲灯两端的电压比乙灯两端的电压大2.【答案】：.A【解析】：根据两灯并联在照明电路里都能正常发光，且甲灯比乙灯亮，说明甲灯的额定功率一定比乙灯大，两灯电压相同，甲灯的电阻比乙灯小，选项 A 正确 CD 错误。灯消耗的电能与时间相关，选项 B 错误。3.（2010 上海初中物理竞赛题）将某灯泡接到电压不变的电源两端，灯泡的电功率为 40 瓦。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，不考虑灯泡的电阻随温度而发生变化，且灯泡的电阻小于 R，则此时灯泡的电功率为 ( )A14.4 瓦。 B32.
3、4 瓦。 C0.4 瓦。 D0.9 瓦。3.【答案】C【解析】：设电源电压为 U，灯泡电阻 R0，将某灯泡接到电压不变的电源两端，有 =40W；20UR将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端，电路电流 I= ；电阻的电功率0I2R=3.6W；灯泡的电功率为 P=I2R0.联立解得 P=0.4W，选项 C 正确。4. （2010 上海初中物理竞赛题）将某灯泡接到电压不变的电源两端，灯泡的电功率为 40 瓦。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，不考虑灯泡的电阻随温度而发生变化，且灯泡的电阻小于 R，则此时灯泡的电功率为 ( )A14.4 瓦。 B
4、32.4 瓦。 C0.4 瓦。 D0.9 瓦。4.答案：C解析：设电源电压为 U，灯泡电阻 R0，将某灯泡接到电压不变的电源两端，有 =40W；20UR将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端，电路电流 I= ；电阻的电功率0I2R=3.6W；灯泡的电功率为 P=I2R0.联立解得 P=0.4W，选项 C 正确。5. （2008 上海初中物理竞赛复赛）8.如图所示，电源电压U=8V 保持不变，小灯泡上标有“6V，4W”字样，电阻R2=30。闭合电键后，若滑动变阻器 R1 的滑动片 P 在离 b端 1/4 处时，小灯泡的实际功率为 1W。为了使电键闭合后，滑动片左右移动时，灯泡两端电压不超
5、过额定电压，变阻器R1 的阻值（有电流部分）的变化范围是（ ）A.040 B.3.440 C.7.530 D.10305.答案：B 解析：灯泡电阻 RD=U2/P=9，额定电流 I=P/U=4/6=2/3A.。要使灯泡两端电压不超过额定电压 6V，并联部分电压不小于 2V，电阻不小于 3。当滑动片左移动时电阻减小，由R2R1/(R2+R1)=3 解得 R1=3.4。当滑动片右移动时电阻增大，移动到 b 点时电阻最大。设滑动变阻器 R1 的总电阻为 R，若滑动变阻器 R1 的滑动片 P 在离 b 端 1/4 处时，变阻器 R1 有电流部分的阻值为 3R/4，小灯泡的实际功率为 1W，说明小灯泡的
6、实际电压为 3V，实际电流为 1/3A，并联部分电压为 5V，并联部分电阻为 5V1/3A=15。由 )=15 解得 R=40。所以变阻器 R1 的阻4/32R值（有电流部分）的变化范围是 3.440。6. （2010 上海初中物理竞赛题）如图 24-13 所示，额定电压为 110 伏的 A、B 两盏电灯，额定功率分别为 100 瓦和 25 瓦。把它们接到 220 伏的电路上，欲使它们都能正常发光且电路消耗的电能最少，正确的电路是6.答案：C 解析：利用串联并联电路知识分析可知，电路 ABC 都可以使额定电压为 110 伏的A、B 两盏电灯正常发光，电路消耗的电能最少的是电路 C。7.（201
7、0 上海初中物理竞赛题）将某灯泡接到电压不变的电源两端，灯泡的电功率为 40 瓦。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，不考虑灯泡的电阻随温度而发生变化，且灯泡的电阻小于 R，则此时灯泡的电功率为 ( )A14.4 瓦。 B32.4 瓦。 C0.4 瓦。 D0.9 瓦。7.答案：C 解析：设电源电压为 U，灯泡电阻 R0，将某灯泡接到电压不变的电源两端，有=40W；20UR将灯泡和某电阻 R 串联后再接到上述电源的两端，电路电流 I= ；电阻的电功率0URI2R=3.6W；灯泡的电功率为 P=I2R0.联立解得 P=0.4W，选项 C 正确。8（200
8、8 河南初中物理竞赛题）灯 L1 标有“8V 、16W”的字样，灯 L2 标有“12V 、36W”的字样，两灯串联后接在电压为 U 的电路中，要保证两灯不损坏，电压 U 的最大值为( )A8V B12V C1 6V D20V【解析】：“8V、16W”的灯 L1 额定电流 I1=P/U=16/8A=2A，电阻 R=U/I=4；“12V、36W”的灯 L2 额定电流 I2=P/U =36/12A=3A，电阻 R=U/I=4；两灯串联后接在电压为 U 的电路中，要保证两灯不损坏，电流最大值为 2A，允许加的电压 U 的最大值为 U=2A(4+4)=16V, 选项 C 正确。【答案】：C【名师点评】可
9、由用电器的铭牌得到用电器额定电压和额定功率，根据 P=UI 确定用电器额定电流，再由额定电压和额定电流确定纯电阻用电器的工作电阻。9（2011 上海第 25 界初中物理竞赛）在如图所示的电路中，电源电压保持不变。闭合电键 S，当滑片 P 置于滑动变阻器的中点时，电压表的示数为 4 伏；当滑片置于滑动变阻器的 b 端时，电压表的示数变化了 2 伏，此后 15 秒内定值电阻 R1 产生的热量为 60 焦。下列结果正确的是 （ ）A电源电压为 10 伏BR 1 的阻值为 18 欧C滑动变阻器 R 的最大阻值为 9 欧DR 1 先后两次消耗的电功率之比 4:3解析：设电源电压为 U，滑动变阻器 R 的
10、最大阻值为 R，闭合电键 S，当滑片 P 置于滑动变阻器的中点时，电路总电阻为 R1+R/2，电流 I=U/( R1+R/2)，电压表的示数为 IR/2=4 伏；当滑片置于滑动变阻器的 b 端时，电路总电阻为 R1+R，电流 I=U/(R1+R)，电压表的示数增大 2 伏，为 IR=6 伏；此后 15 秒内定值电阻 R1 产生的热量为 I 2R1t=60 焦。联立解得 R1=R，U=12V ，定值电阻 R1 两端电压为 12V-6V=6V，根据 15 秒内定值电阻 R1 产生的热量为 60 焦可得 R1 的阻值为 9 欧，滑动变阻器 R 的最大阻值为 9 欧，选项 AB 错误 C 正确；I/I
11、=4/3 ，R 1 先后两次消耗的电功率之比 16:9，选项 D 错误。【答案】C【名师点评】此题需要根据题述过程列出多个方程联立解得，难度较大。二填空题1. （ 2013 全国初中应用物理知识竞赛预赛题）图 l8 是测定小灯泡额定功率的实物连接图，其中电源是三节新的干电池，灯泡的额定电压是 3.8V，其灯丝电阻约为 l0，滑动变阻器上标有“l0 lA”的字样。(1)请你用笔画线代替导线将电路中未连接的部分连好，使它成为完整的实验电路。 (2)小刚合理地连接好电路，并按正确的顺序操作，但闭合开关后灯不亮，聪明的小刚猜想： A.可能是灯丝断了B.可能是电流表断路C.可能是小灯泡短路D.可能是滑动
12、变阻器断路 猜想 电流表示数/A 电压表示数/V如果 A 成立如果 D 成立请你借助图中的电流表和电压表验证小刚的猜想，将电流表、电压表的示数填人上表。 (3)假如电压表 015V 量程已损坏，小刚仍想测出小灯泡的额定功率，请你将小刚设计的电路图画在右边的方框内。（4)按小刚新设计的电路图调节滑动变阻器，使电压表示数达到 V 时，小灯泡就正常发光.此时电流表示数如图 l9 所示，则小灯泡的额定功率是 W。23.答案：（1）如图所示。（2）A 成立 0 4.5D 成立 0 0（3）电路如图所示。（4）0.7 1.14解析：按小刚新设计的电路图调节滑动变阻器，使电压表示数达到 4.5V-3.8V=
13、0.7V 时，小灯泡就正常发光.此时电流表示数如图 l9 所示，为 0.30A，则小灯泡的额定功率是P=UI=3.8V0.30A=1.14W。2（2008 河南初中物理竞赛题）小昕准备参加玩具赛车比赛，他运用如图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机。设电池的电压恒定不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后读出电流表的读数为2A；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.6A。则该玩具电动机正常转动时的效率为 。答案：70%解析：设电动机内阻为 R，电源电压为 U，用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后U=I1R；电动机正常转动时，UI 2=P +I22R
14、；由上述二式解得 P=0.84R.。该玩具电动机正常转动时的效率为 =P / (P + I22R)100%=70%。3. （首届全国中学生数理化学科能力竞赛）如图所示是某电热器的工作原理图， R1、R 2 是发热电阻，虚线框为电热器的金属外壳.它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求.其中旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的左边缘依次有 4 个金属触点，右边缘是一金属板，可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通.如旋到图中位置 S 时，金属滑片将 1、2 两触点同时与右边缘金属板接通.若电源电压为 220 V，则由图可知：
15、（1）图中 P、Q 两个接头中， _与零线相连；正常情况下，零线和地线之间的电压为_V.（2）为安全起见，需在电路中安装一总开关，该开关最好应安装在图中 A、 B、 C、 D、 E 中的_点处.（3）如果 R1R 248.4 ，则电热器在旋钮开关旋到位置 T 时的电功率为 _W；当旋钮开关旋到位置 M 时，通电 1 min 产生的热量是_J.3答案：（1） P 0 （2）C （3）1000 3104解析：正常情况下，供电线路的零线与大地接通，所以零线和地线之间的电压为 0V。电路中安装的总开关必须能够切断火线，所以安装在 C 点。. 如果 R1R 248.4 ，则电热器在旋钮开关旋到位置 T
16、时，电热器电路中只有电阻 R2，电功率为 P= =1000W。当旋钮开关旋到位置 M 时，2U1234PQ火线ADCBE R1R2金属板STM电热器电路中电阻 R1 与 R2 串联，电功率为 P= =500W。通电 1 min 产生的热量是21+URQ=Pt=50060J=3104J。4（2006 全国初中应用物理知识竞赛河南预赛）自从爱迪生 1879 年发明电灯以来，在一百多年中经过人们的不断改进，如今白炽灯己成为我们生活中最常用的照明工具。根据你对白炽灯的了解，请提出一个与电功率知识有关的实际问题，并根据你所学过的物理知识做出简要回答。例如：断丝的灯泡再“搭上”为什么会比以前更亮？简答：“
17、搭上”灯丝后，灯丝变短，电阻变小，在电压一定时，由 P=U2/R 可知电灯的实际功率增大，所以灯泡比原来更亮。问题：_。简答：_。4. 答案：问题 1：为什么灯丝较粗的灯泡额定功率较大？简答：普通白炽灯泡的额定电压相同，额定功率不同时，灯丝的电阻不同。根据决定电阻大小的因素可知，越粗的灯丝在长度相同的情况，电阻会越小，由 P=U2/R 可知功率就会越大。问题 2：灯泡用过较长一段时间后，为什么亮度会减弱？简答：灯泡用的时间越久，灯丝会因升华现象而变细，根据决定电阻大小的因素可知，其电阻会变大，由 P=U2/R 可知功率就会越小，故亮度会变暗。三综合运用题1.（2009 全国初中应用物理知识竞赛
18、复赛题）小兰家的全自动家用豆浆机的部分技术数据如下表所示。额定电压 220V 电机功率 180W额定频率 50Hz 加热功率 800W加干豆量 75g 加 水 量 1200mL制作豆浆的程序大致如下：(水温为 20)工作程序 加热 打浆 煮浆 防溢延煮 断电报警工作时间与状态电热器开始加热，8min电机带动刀片高速打浆，打浆电热器继续加热，直至电热器间断加热，( 每加热 l min，停 20s)使机器发出声光报警，提示豆浆已后，水温达到打浆设定温度。共 4 次，每次打 15s，间隔 15s。豆浆第一次沸腾，耗时2min。豆浆反复煮沸，充分煮熟。共6min40s 结束。做好小兰在用该豆浆机制作豆
19、浆之前关闭了她家所有的用电器开关，然后在豆浆机开始制作豆浆的同时，开始记录她家电能表( 如图 3 所示) 的转盘转过的圈数，当豆浆机发出声光报警时为止，数得电能表的转盘转过了 74 圈。请回答：（1）煮好一锅这样的豆浆需要消耗多少电能?（2）根据第 1 问的计算结果，计算制作一锅这样豆浆的过程中她家电能表的转盘应转过多少圈?（3）第（2）问中计算的结果与小兰实际记录的圈数相符吗?如不相符，请说出你对产生这一偏差的猜想。1.解析：（1）煮好一锅这样的豆浆需要消耗电能：W=W1+W2=P1t1+P2t2 = 800（860260400 ）J180415 J =730800J 。602（2）电能表应
20、当转过的圈数：n= 圈=73 圈67308.1(3)不相符。猜想：某些电器在关闭开关后，仍处于待机状态，消耗电能；家庭电路电压偏低，豆浆机实际功率偏小；在制作豆浆过程中，豆浆机向环境散热；电能表存在误差；小兰记录存在误差；导线发热消耗电能。2.（2011 全国初中应用物理知识竞赛河南预赛）节能是这个时代的主旋律。小强要测量一盏节能灯的额定功率，他利用如图甲所示的照明电路，将标有“220V60W”的白炽灯 L1 和标有“220V4W-40W”的节能灯 L2 正确接入电路中，当开关 S1 和 S2 都闭合时，两盏灯都正常发光，且在 2000s 内，标有 1800r/kWh 的电能表转了 71 转。
21、试问：（1） 节能灯的发光功率是多少？（2） 当开关 S1 和 S2 都断开时，小明将图乙所示的电路插入照明电路的插座内。超导限流器是一种短路故障电流限制装置，它的电阻 R 随电流 I 变化关系如图丙所示，L 为用电器。为使用电器短路后电路仍能保持稳定状态，超导电阻 R 应满足什么条件？（3） 在 R 满足一定条件时，有人把超导限流器称为 “不断电保险丝”，请你说明理由。2. 解：（1）电能表转了 71 转消耗电能 E=（711800）kWh=（711800）360010 3J，两盏灯的总发光功率为 E/t=（711800）360010 3J2000s=71W。节能灯的发光功率是 71W-60
22、W=11W。（2）由图丙可知，当电流小于 20A 时，超导限流器电阻为零；当电流大等于 20A 时，超导限流器电阻 R=U/I=11。即超导电阻 R 应满足用电器短路后电路中电流达到 20A 时超导电阻 R 突变为 11。（3）当电路电流小于某一电流值(20A)时,限流器电阻为 0,电路正常工作；当电路短路时，限流器电阻为一定值，电路电流减小，处于稳定状态。电路中仍有电流，电路没有被切断。3.（2007 第 17 届全国初中应用物理知识竞赛）表 1 中提供的是明湖中学使用的一台数学投影仪的有关数据，请根据其中的数据，通过计算回答： 1、这台投影仪的耗电总功率是多大？ 2、如果投影仪的光源采用串
23、联电阻降压的话，所有电阻的阻值应该多大？该电阻消耗的功率为多大？ 3、这台投影仪的光源采用上述串联电阻降压的方法可行吗？为什么？ 4、如果上述方法不可行，请你提出一种可以使投影仪正常工作的方案。（要求定性说明即可）表 1 电源工作电压 220V 电源频率 50Hz 光源电压 24V 光源电流 10.0A 鼓风机电压 220V 鼓风机电流 0.1A 3、解：（1）因为光源消耗的功率为：P 光源 =U 光源 I 光源 =24V10A=240W。鼓风机消耗的功率为：P 风机 =U 风机 I 风机 =220V0.1A=22W。所以这台投影仪消耗的总功率为：P=P 光源 + P 风机 =240W+22W
24、 =262W。（2）若光源采用串联电阻降压，这时所选用的电阴 R 应分担的电压为： UR=U 电源 - U 光源 =220V-24V=196V。 通过所选用的电阻 R 的电流为：I R= I 光源 =10A。 所选用电阻的阻值应为：R= U R/IR=196V/10A=19.6。 所选用电阻消耗的功率为：P R=I2RR=（10A） 219.6=1960W。 （3）因为所选用电阻消耗的功率为 1960W，远大于投影仪正常工作时所消耗的功率；同时电阻上消耗的 1960W，将产生大量热量，实际使用中很难有效的解决散热问题，因此容易烧毁投影仪。所以，这台投影仪的光源不宜采用串联电阻降压。 （4）可采
25、用变压器变压的方法将电源工作电压 220V 降低为 24V 供光源使用。4.（2008 第 18 届全国初中应用物理知识竞赛）如图 l 3 是一个电热器的工作原理图，电热器内有两个阻值分别为 R1=60和 R2=120 的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有 0，1，2， 9 共 10 个金属触点；可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置 D 时，金属滑片将 2、3 触点接通，同时另一端将 7、8 触点接通。用这个旋转开关可以实现电热器有多挡位工作的要求。请回答：（1）这个电热器可有几个不同加热挡位?并指出每个
26、加热档位旋转开关的箭头指向的位置；（2）将此电热器接人家庭电路中，电热器在正常工作时每个挡位的功率各是多大。4.解：（1）有五个档位：A 档：当旋纽上的箭头指向图中位置 A 或 F 时；B 档：当旋纽上的箭头指向图中位置 B 或 G 时；C 档：当旋纽上的箭头指向图中位置 C 或 H 时；D 档：当旋纽上的箭头指向图中位置 D 或 I 时；E 档：当旋纽上的箭头指向图中位置 E 或 J 时。（2）A 档：R 1、R 2 并联连入电路，电路的总电阻最小，为最大功率档P1=U2/R1+ U2/R2= 2202/60W+2202/120W =1210W。B 档：只有 R1 接入电路，为较大功率档 P2=U2/R1=2202/60W=806.7W。C 档：R 1、R 2 串联连入电路，电路的总电阻最大，为最小功率档，R= R1+R2=60+120=180， P3=U2/R=2202/180W=268.9W。 D 档：只有 R2 接入电路，为较小功率档，P 4=U2/R2= 2202/120W =403.3W。E 档：空挡，接此档时功率为零。5.（1998 全国初中应用物理知识竞赛复赛）有两种灯泡，分别标有（110 伏 60 瓦）和（110 伏 25瓦），把它们接入家庭照明电路中。（1）能不能各取一只串联使用？请说明原因。图
