電功率計算題

電功率計算題專題1.（2019杭州）如圖是一電動機提升物體的示意圖。電源電壓為120伏，電動機將一個質量為50千克的物體1秒內勻速上提0.9米，電路中的電流為5安培。（g取10N/kg）（1）求該電動機工作1秒鐘所產生的電熱。（2）求電動機線圈阻值。（3）當該重物上升到一定高度時，電動機的轉子突然被卡住，為什么這種情況下電動機容易燒壞?2.（2019齊齊哈爾）如圖甲是文文同學家新買的一臺冷暖空調扇，其內部簡化電路如圖乙所示，R1、R2均為發(fā)熱電阻，R1的阻值為110Ω，M是電動機。開關S1閉合后，當S2接1、2時吹冷風；當S2接2、3時吹溫風；當S2接3、4時吹熱風，此時空調扇的總功率為1100W．已知：電源電壓為220V，c冰＝2.1×103J/（kg?℃）。求：（1）吹冷風時，在空調扇內加入冰袋會使吹出的風溫度變低，若冰袋內冰的質量為lkg，溫度從﹣16℃升高到一6℃時，冰從周圍吸收的熱量是多少？（2）吹冷風時，電動機正常工作1h消耗的電能為0.11kW?h，此時通過電動機的電流是多少？（3）吹熱風時，R2的電阻是多少？3.（2019綏化）小澤家有一新型的電熱足浴器。其銘牌上的部分信息如下。（1）求電熱足浴器正常工作時的電阻；（2）用這個足浴器將5kg的水從20℃加熱到40℃，求水吸收的熱量；（3）若此足浴器在額定電壓下使用，需500s才能將（2）問中的水從20℃加熱到40℃，求這個電熱足浴器的加熱效率；（計算結果精確到0.1%）（4）小澤家安裝的電能表如圖所示。某次小澤斷開家中的其它用電器，讓電熱足浴器單獨工作，在1min內電能表的轉盤轉過50r，求此時該足浴器兩端的實際電壓。額定電壓220V額定功率1210W容積7L4．（2019荊門）如圖為一個電吹風的簡易電路，R1、R2為發(fā)熱用的電阻絲，M為帶動風扇轉動的電動機，開關S2上扇形的金屬片可與觸點1、2、3、4接通。只接通S1時，風扇吹冷風，此時回路中電流為0.1A；在保持S1接通的情況下，轉動S2，若使S2與2、3接通，風扇吹暖風；若使S2與3、4接通，風扇吹熱風。（1）求吹冷風時，電路消耗的電功率；（2）吹暖風時，電阻絲的熱功率為吹冷風時電吹風電功率的5.5倍；吹熱風時，電阻絲的熱功率為吹暖風時電阻絲熱功率的10倍，求R1、R2的阻值。5．（2019棗莊）如圖所示是某款電養(yǎng)生壺及其銘牌的部分參數(shù)，當養(yǎng)生壺正常工作時，求：（1）養(yǎng)生壺正常工作的電阻。（2）若該養(yǎng)生壺的加熱效率為80%，在標準大氣壓下，將初溫是12℃的一壺水燒開，需要多長時間？（c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]（3）在物理綜合實踐活動中，小明和小麗同學利用所學習的物理知識，合作測量養(yǎng)生壺的實際功率。電表上標著“1200r/（kW?h）”，他們把家中的其他用電器都與電源斷開，僅讓養(yǎng)生壺接入電路中燒水，2min電能表的轉盤轉了40r，求電養(yǎng)容量生壺的實際功率。額定電壓220V頻率50Hz額定功率1100W容量1L6．（2019泰安）某電熱水器具有加熱和保溫功能，其工作原理如圖甲所示。其中控制電路中的電磁鐵線圈電阻不計，R為熱敏電阻，熱敏電阻中允許通過的最大電流Ig＝15mA，其阻值R隨溫度變化的規(guī)律圖象如圖乙所示，電源電壓U恒為6V，當電磁鐵線圈中的電流I＞8mA時，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點a、b接觸，加熱電路接通：當電磁鐵線圈中的電流I≤8mA時，繼電器上方觸點c接觸，保溫電路接通，熱敏電阻R和工作電路中的三只電阻絲R1、R2、R3，均置于儲水箱中，U2＝220V，加熱時的功率P加熱═2200W，保溫時的功率P保溫＝110W，加熱效率η＝90%，R2＝2R1，水的比熱容，c水＝4.2×103J/（kg?℃），水箱內最低溫度為0℃。（1）為使控制電路正常工作，保護電阻R0的阻值至少為多大？若R0為該值，試求熱水器剛開始保溫時水的溫度。（2）電阻絲R1、R2、R3的阻值分別為多少歐姆？（3）該熱水器在加熱狀態(tài)下，將44kg、20℃的水加熱到50℃需要多少時間？7．（2019威海）火鍋是人們比較喜歡的一種飲食方式，如圖為小明家使用的一款電火鍋工作電路的原理圖。它有高、中、低三個加熱檔位，旋鈕開關可以分別置于“0和1“、“1和2”、“2和3”或“3和4”接線柱。正常工作時，低溫檔功率為高溫檔功率的，R1為242Ω，R2為60.5Ω．（忽略溫度對電阻的影響）（1）請指出開關置于什么接線柱時，火鍋處于低溫檔？（2）R3的阻值是多少歐姆？電火鍋處于低溫檔正常工作時，在1分鐘內產生的熱量是多少焦耳？（3）小明關閉家中的其他用電器，只讓電火鍋獨立工作，用高溫檔加熱湯液2分鐘，電能表的表盤轉了81轉。請通過計算判斷此時電火鍋是否正常工作？[電能表的銘牌上標有3000r/（kW?h）]8.（2019天水）如圖甲是家用電暖器，利用電熱給煤油加熱取暖。圖乙為其簡化的電路原理圖，已知電阻R1＞R2，銘牌見下表。在電暖器跌倒時，跌倒開關S自動斷開，切斷電源保證安全。電暖器有“高溫擋”、“中溫擋”和“低溫擋”三個擋位，解答下列問題：（已知c煤油＝2.1×103J/（kg?℃），ρ煤油＝0.8×103kg/m3）（1）煤油溫度升高20℃時，吸收了多少焦耳的熱量？（2）R1的阻值是多少？（寫出必要的文字說明）（3）某同學用兩個阻值和R1、R2均相同的電熱絲串聯(lián)，制成一個新的電熱器，將它接在家庭電路中工作l1min，產生的熱量是多少？額定電壓220V煤油體積25L功率選擇1500W/1100W/400W三擋可調操作方式手動9.(2019深圳)“道路千萬條，安全第一條；行車不規(guī)范，親人兩行淚?！本坪蟛婚_車是每個司機必須遵守的交通法規(guī)。甲圖是酒精測試儀工作電路原理圖，電源電壓為U=6V；R1為氣敏電阻，它的阻值隨氣體中酒精含量的變化而變化，如乙圖所示。氣體中酒精含量大于0且小于80mg/100mL為酒駕，達到或者超過80mg/100mL為醉駕。使用前通過調零旋鈕（即滑動變阻器R2的滑片）對測試儀進行調零，此時電壓表示數(shù)為U1=5V，調零后R2的滑片位置保持不變。(1)當電壓表示數(shù)為U1=5V時，求R1消耗的電功率；(2)當電壓表示數(shù)為U1=5V時，求R2接入電路中的阻值；(3)某次檢測中，電流表示數(shù)I1′=0.2A，請通過計算，判斷此駕駛員屬于酒駕還是醉駕。10.（2019瀘州）小明家電熱水器銘牌標識為“220V1000W”。由于使用了多年，該電熱水器中的電熱絲明顯氧化導致其電阻發(fā)生了變化，為準確測量氧化電熱絲的實際電阻值，小明在家中把該電熱水器單獨接入220V的家庭電路中工作5min，發(fā)現(xiàn)電能表指示燈閃爍了242次，電能表規(guī)格如圖所示。問：（1）小明測得該電熱水器的實際電功率是多少？（2）該電熱水器氧化電熱絲的實際電阻值是多少？（3）為恢復該電熱水器的銘牌功率，可與氧化電熱絲并聯(lián)一段新的電熱絲，則并聯(lián)的這段電熱絲的電阻值為多少？11.（2019江西）如圖所示，是小姬媽媽為寶寶準備的暖奶器及其內部電路的結構示意圖和銘牌，暖奶器具有加熱、保溫雙重功能，當雙觸點開關連接觸點1和2時為關閉狀態(tài)，連接觸點2和3時為保溫狀態(tài)，連接觸點3和4時為加熱狀態(tài)(溫馨提示：最適合寶寶飲用的牛奶溫度為40℃)(1)求電阻R2的阻值；(2)把400g牛奶從20℃加熱到40℃，求牛奶所吸收的熱量【c牛奶=4.0×103J/(kg·℃)】(3)如圖13所示，是暖奶器正常加熱和保溫過程中溫度隨時間變化的圖象，求暖奶器在加過程中的熱效率.(結果保留到小數(shù)點后一位)12.一新款節(jié)能電燉鍋如圖甲，有關技術參數(shù)如表（設電燉鍋不同擋位的電阻和加熱效率均不變）。額定電壓電燉鍋檔位額定功率/W200V低溫200中溫400高溫600（1）求電燉鍋在高溫擋正常工作時的電流（計算結果保留一位小數(shù)）；（2）在用電高峰期，關掉家里的其他用電器，只讓處于中溫擋狀態(tài)的電燉鍋工作，觀察到標有“1800r/（kW?h）”的電能表轉盤在12ls內轉了20圈，求此時的實際電壓；（3）電燉鍋正常工作時，用低溫擋和高溫擋分別給質量相同的冷水加熱，待水溫達到50℃時開始計時，繪制的水溫隨時間變化的圖象如圖乙所示。結合所給信息，通過計算，分析比較用高溫擋還是用低溫擋更節(jié)能。13.（2019宜昌）我國“華為”公司是當今世界通訊領域的龍頭企業(yè)，在手機及其它通訊設備的設計制造方面掌握了諸多高新科技成果。以手機為例，華為“Mate20pro”不僅采用4200mAh超大容量電池，并且采用“超級快充”技術，不到半小時可把電池充達一半以上，極大方便了人們的使用。已知該電池的部分參數(shù)如表所示。電池名稱鋰離子電池電壓3.7V容量4200mAh（1）表格中的電池“容量”，是哪幾個物理量進行了怎樣運算的結果？（2）如圖所示的兩個充電器，一個標注“輸出5V600mA”，另一個標注“輸出5V4A”，其中有一個是快速充電器。假設充電效率為90%，選用快速充電器將電池從零充滿需要多少分鐘？（3）有人發(fā)現(xiàn)，超級快充的充電線比普通手機充電線要粗一些，請你從線路安全的角度來分析為什么有這樣的區(qū)別。14.（2019婁底）小明家某型號電熱加濕器的原理圖如圖甲，R1、R2都是發(fā)熱電阻，不考慮溫度對電阻的影響，且R2=3R1；S為旋轉型開關，1、2、3、4為觸點，通過旋轉開關S可實現(xiàn)“關”、“低擋”、“高擋”之間的切換（低擋為小功率加熱，高擋為大功率加熱），其部分技術參數(shù)如下表。額定電壓（V）220高檔發(fā)熱功率（W）400注水倉最大注水量（kg）3（1）開關處于圖示位置，電熱加濕器的狀態(tài)是______（選填“關”“低檔”或“高檔”）（2）求電熱加濕器中R1的阻值；（3）某次使用加濕器在額定電壓下工作，加濕器注水倉中加注冷水已達到最大注水量，其工作30min的功率與時間圖象如圖乙所示，如果電阻R1在此次高擋加熱時產生的熱量全部被水吸收，可以使注水倉中冷水的溫度升高多少℃？[計算結果保留整數(shù)，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）]（4）某一天，小明斷開家中其他所有用電器，只接通加濕器在低檔加熱，發(fā)現(xiàn)家中3000revs/（kW?h）的電能表轉盤在400s內轉了27圈，求此時電阻R2的實際功率是多少？15.（2019郴州）甲、乙兩地相距60km，在甲、乙兩地之間沿直線鋪設了兩條地下電纜。已知每條地下電纜每千米的電阻為0.2Ω。現(xiàn)地下電纜在某處由于絕緣層老化而發(fā)生了漏電，設漏電電阻為Rx。為了確定漏電位置，檢修員在甲、乙兩地用電壓表、電流表和電源各進行了一次檢測。在甲地進行第一次檢測時，如圖所示連接電路，閉合開關S，電壓表示數(shù)為6.0V，電流表示數(shù)為0.5A。用同樣的方法在乙地進行第二次檢測時，電壓表示數(shù)為6.0V，電流表示數(shù)為0.3A．求：（1）第一次與第二次檢測的電源輸出功率之比；（2）漏電電阻Rx的阻值；（3）漏電位置到甲地的距離。參考答案1.解：（1）Q＝W總－W機＝UIt－mgh＝120伏×5安×1秒－50千克×10牛/kg×0.9米＝150J（2）Q＝I2Rt（3）卡住時通過電動機的電流過大（或回答電能全部轉化為內能），使電動機溫度過高，所以容易燒壞。2.解：（1）冰吸收的熱量為：Q吸＝c冰m冰△t＝2.1×103J/（kg?℃）×1kg×[﹣6℃﹣（﹣16℃）]＝2.1×104J；（2）開關S1閉合后，當S2接1、2時吹冷風，此時只有電動機工作，由W＝UIt可得，通過電動機的電流為：I冷＝＝＝0.5A；（3）電動機的功率為：P電動機＝＝＝0.11kW＝110W，當S2接3、4時吹熱風，此時電動機、R1、R2并聯(lián)，因并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等，則R1消耗的功率：P1＝＝＝440W，已知此時空調扇的總功率為1100W，則消耗R2的功率為：P2＝P﹣P電動機﹣P1＝1100W﹣110W﹣440W＝550W，由P＝可得，R2的阻值為：R2＝＝＝88Ω。答：（1）吹冷風時，冰從周圍吸收的熱量是2.1×104J；（2）吹冷風時，通過電動機的電流是0.5A；（3）吹熱風時，R2的電阻是88Ω。3.解：（1）由P＝得，電熱足浴器正常工作時的電阻：R＝＝＝40Ω；（2）水吸收的熱量：Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×5kg×（40℃﹣20℃）＝4.2×105J；（3）足浴器在額定電壓下使用500s消耗的電能：W＝Pt＝1210W×500s＝6.05×105J，電熱足浴器的加熱效率：η＝×100%＝×100%≈69.4%；（4）由圖知，電能表上標有3000r/（kW?h），讓電熱足浴器單獨工作，在1min內電能表的轉盤轉過50r，則足浴器1min消耗的電能：W′＝kW?h×50＝kW?h＝6×104J，由W＝t得，此時該足浴器兩端的實際電壓：U實＝＝＝200V。4.解：（1）僅接通S1時，電流全部通過電動機，電路消耗的電功率為P機＝UI＝22W（2）S2接通2、3時，電動機電壓不變，消耗的電功率P機總不變，R1與R2串聯(lián)，電壓為U＝220V，電阻絲R1與R2的熱功率P1＝U2R1+R2=5.5P機∴S2接通3、4時，R2被短路，僅R1發(fā)熱，其熱功率P2=U2R1=10P1∴∴R2＝360Ω5.解：（1）由P=U2R（2）1L水的質量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；水吸收的熱量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105J，由η=Q吸W可得，養(yǎng)生壺消耗的電能：W=由P=Wt可得，養(yǎng)生壺工作時間：t（3）轉盤轉動40轉消耗電能：W=401200kW?h=1t＝2min＝120s，電養(yǎng)生壺的實際功率：P實=W6.解：（1）由題意可知，熱敏電阻中允許通過的最大電流I0＝15mA，電源電壓U1＝6V，控制電路中最小值是R總小＝＝＝400Ω，當水箱內最低溫度為0℃時，熱敏電阻阻值最小，R最小，R最?。?00Ω。保護電阻R0的最小值，保護電阻阻值至少為R0＝R總小﹣R最?。?00Ω﹣100Ω＝300Ω，熱水器剛開始保溫時，控制電路中的總電阻R總＝＝＝750Ω，熱敏電阻的阻值為：R＝R總﹣R最?。?50Ω﹣300Ω＝450Ω，由圖乙可知，此時水溫為70℃；（2）由題意和電路圖知：銜鐵被吸下時，R1、R2并聯(lián)，電熱水器處于加熱狀態(tài)，P加熱＝+＝2200W，且R2＝2R1，所以+＝2200W，＝2200W，＝2200W，解得：R1＝33Ω，R2＝2R1＝2×33Ω＝66Ω；根據(jù)題意可知，電磁繼電器上方觸點和觸點c接通時，電熱水器處于保溫狀態(tài)，則由電路圖知，此時R2、R3串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)特點和歐姆定律可得保溫功率：P保溫＝＝110W，即＝110W，解得：R3＝374Ω；（3）水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×44kg×（50℃﹣20℃）＝5.544×106J：根據(jù)熱效率公式η＝可得，加熱電路消耗的能量：W＝＝＝6.16×106J，加熱時間：t＝＝＝2800s。7.解：（1）當旋鈕開關置于“1和2”接線柱時，R2、R3串聯(lián)，電路電阻最大，根據(jù)P＝可知，電功率最小，火鍋處于低溫檔；當旋鈕開關置于“2和3”接線柱時，R3被短路，電路為R2的簡單電路，電路電阻較大，根據(jù)P＝可知，電功率較大，火鍋處于中溫檔；當旋鈕開關置于“3和4”接線柱時，R1、R2并聯(lián)，電路電阻最小，根據(jù)P＝可知，電功率最大，火鍋處于高溫檔。（2）高溫檔時的電功率：P高＝P1+P2＝+＝+＝1000W，由題意知，低溫檔功率為高溫檔功率的，即：P低＝P高＝×1000W＝200W，由P＝可得，低溫檔時電路總電阻：R＝＝＝242Ω，因串聯(lián)電路總電阻等于各分電阻之和，所以，R3的阻值：R3＝R﹣R2＝242Ω﹣60.5Ω＝181.5Ω。電火鍋處于低溫檔正常工作時，在1分鐘內產生的熱量：Q＝W＝P低t＝200W×60s＝1.2×104J。（3）電能表的表盤轉了81轉，電火鍋消耗的電能：W′＝＝0.027kW?h＝9.72×104J，則電火鍋的功率：P′＝＝＝810W，因為電火鍋的實際功率P′＜P高，所以，此時電火鍋不正常工作。8.解：（1）由ρ＝可得，煤油的質量：m＝ρV＝0.8×103kg/m3×25×10﹣3kg＝20kg，煤油溫度升高20℃時，吸收的熱量：Q＝cm△t＝2.1×103J/（kg?℃）×20kg×20℃＝8.4×105J；（2）已知R1大于R2，電源電壓一定，由P＝可知，電路電阻越大，功率越小，當S、S1都閉合時，只有R1工作，電路中的電阻最大（大于R2，也大于并聯(lián)時的總電阻），電功率最小，為低溫檔，且P低＝400W，R1的阻值：R1＝＝＝121Ω；（3）已知R1大于R2，當S、S2都閉合時，只有R2工作，此時電功率較大，為中溫檔，且P中＝1100W，則R2的阻值：R2＝＝＝44Ω；某同學用兩個阻值和R1、R2均相同的電熱絲串聯(lián)，制成一個新的電熱器，則此時的總電阻：R串＝R1+R2＝121Ω+44Ω＝165Ω，接在家庭電路中工作l1min，產生的熱量：Q＝W＝t＝×11×60s＝1.936×105J。9.解：（1）由圖可知，當氣體中酒精含量為0mg/100mL時，R1的阻值為50ΩP===0.5WR1I1===0.1A因為R1與R2串聯(lián)所以I2=I1=0.1A由U總=U1+U2得R2兩端的電壓為：U2=U總-U1=6V-5V=1V由I=得R2===10Ω(3)由I=得R總===30Ω因為R1與R2串聯(lián)，則R總=R1+R2總此時R1的阻值為R1=R-R2=30Ω-10Ω=20Ω總由圖可知，R1的阻值隨氣體中酒精含量減小而增加，當R1=10Ω時，氣體中酒精含量為80mg/100mL，則當R1=20Ω時，氣體中酒精含量大于0mg/100mL且小于80mg/100mL，故此駕駛員為酒駕。10.解：（1）3000imp/kW?h表示每消耗1kW?h的電能，指示燈閃爍3000次，所以，電能表指示燈閃爍了242次消耗的電能：W＝kW?h＝×3.6×106J＝2.904×105J，該電熱水器的實際電功率：P實＝＝＝968W；（2）由P＝UI＝可得，該電熱水器氧化電熱絲的實際電阻值：R實＝＝＝50Ω；（3）電熱水器銘牌標識的功率對應的電阻：R＝＝＝48.4Ω，為恢復該電熱水器的銘牌功率，可與氧化電熱絲并聯(lián)一段新的電熱絲R′，因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，所以，＝+，即＝+，解得：R′＝1512.5Ω。11.(1)由于串聯(lián)，P加熱=P1+P2P保溫=P1P2=P加熱-P1=P加熱-P保溫=220W-20W=200W由P=得，R===242Ω(2)Q=cm△t=4.0×103J/(kg·℃)×0.4kg×(40℃-20℃)=3.2×104J(3)根據(jù)圖像200S之后是保溫檔，加熱時間是200SW=Pt=220Wx200s=4.4xl04Jη===72.7%12.解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，高溫的功率P高=600w，由P=UI可得，在高溫檔工作時，電路中的電流I===2.7A，（2）由P＝可得，電燉鍋的電阻：R===121Ω，電燉鍋在高檔工作時，電能表轉盤在在121s內轉了20r，則電燉鍋消耗的電能：W實==kwh=4×104J，P實＝=由P＝可得，電路的實際電壓：U實====200V（3）高溫檔消耗的電能W高=P高t高=600W×6×60s=2.16×105J，則水升高1℃消耗的電能=1.08×104J，低溫檔消耗的電能W低=P低t低=200W×9×60s=1.08×105J，則水升高1℃消耗的電能為=1.35×104J，因為1.08×104J＜1.35×104J，且兩檔加熱水的質量相同，所以加熱等質量的水升高1℃，高溫檔比低溫檔消耗電能少，用高溫檔節(jié)能。13.解：（1）已知電池的容量是“4200mAh”，mA是電流的常用單位，h是時間的常用單位，所以“容量”是電流與通電時間的乘積；（2）兩個充電器的充電功率分別為：P1＝U1I1＝5V×0.6A＝3W，P2＝U2I2＝5V×4A＝20W，所以第二個的充電速度快；電池充滿電儲存的電能為：W儲＝U電池Q＝3.7V×4.2A×3600s＝55944J，已知充電效率為η＝90%，則消耗的電能：W充＝＝＝62160J；由P＝可得，選用快速充電器將電池從零充滿需要