電功率新題選講

電功率是初中物理電學部分的重點內容，也是中考的熱點，它涉及的生活面廣#65380;題型靈活，主要有填空題#65380;選擇題#65380;實驗探究題和綜合測試題.其中實驗探究題和綜合測試題出現的頻率較高，且每年出題的難度和方向均有所變化.下面對幾道2007年的中招試題進行分析講解，希望能給同學們一點啟發.

1. 綜合計算題

例1(北京市)科技小組的同學們設計了一個多擋位的電熱器模型，電路實物連接示意圖如圖1所示.電路中電源兩端電壓保持不變，滑動變阻器的最大阻值為R3.將滑動變阻器的滑片P置于中點M，且只閉合開關S1時，電壓表V1的示數為U，電流表的示數I1為0.8 A.將滑動變阻器的滑片P置于B端，斷開開關S1，閉合開關S2時，電壓表V1的示數為 U，電流表的示數為I2，R2消耗的電功率P2為2.7 W.

(1)求電流表的示數I2.

(2)將滑動變阻器的滑片P置于A端，同時閉合開關S1和S2時，電壓表V2的示數為3U，求此時R1消耗的電功率P1.

解析:先畫出圖1的電路圖，如圖2所示.將滑動變阻器的滑片P置于中點M，且只閉合開關S1時，R1和R3串聯，R2斷路，等效電路圖如圖3甲所示;將滑動變阻器的滑片P置于B端，且只閉合開關S2時，R2和R3串聯，R1斷路，等效電路圖如圖3乙所示;將滑動變阻器的滑片P置于A端，且閉合開關S1#65380;S2時，R3被短路，R1和R2并聯，等效電路圖如圖3丙所示.

(1)由圖3甲#65380;乙得I1= ，I2= ，則I1∶I2=8∶3.由I1=0.8 A，得I2=0.3 A.

(2)根據P=I2R，由圖3乙得R2= = =30 Ω.

由圖3丙知，當R1和R2并聯時，電壓表V2所示即為電源電壓，故U總 =3U.由圖3乙可求得U2 = 3U- U =U.

因圖3乙中的R2和R3串聯，根據串聯電路分壓原理可得 = ，故R3 = R2 =10 Ω.則U總 = I2(R2+R3)=0.3 A×(30 Ω+10 Ω)=12 V，U=4 V.由圖3甲得U1=U總 -U=8 V，R1= = =10 Ω.故P1= = =14.4 W.

點評:本題的關鍵是根據實物電路圖畫出三個等效電路圖，并靈活運用串#65380;并聯電路的基本知識和數學比例知識，對數學運算能力和分析能力有較高的要求.從2007年的中招試題看，此類題難度較大，是電功率考查的一個方向.

例2(河南省)2007年3月歐盟峰會通過了一項協議:在2009年之前，歐洲各國將徹底終結“白熾燈時代”，推廣使用節能燈.如圖4所示，一只“220 V11 W”的節能燈與一只“220 V60 W”的白熾燈發光效果相當.

(1)蘭蘭的臺燈用的是“220 V60 W”的白熾燈，它正常發光時的電流是多少?

(2)蘭蘭用一只11 W的節能燈取代了臺燈上的白熾燈，1年中臺燈工作的時間按2 000 h算，可節約多少度電?

(3)蘭蘭了解到白熾燈的發光效率大約只有8%，圖5表示了它工作時的能量轉化情況，請計算這只60 W的白熾燈1年工作2 000 h，會白白浪費掉多少電能.

解析:(1)由P=UI，得到通過白熾燈的電流I= = ≈0.27 A.

(2)白熾燈1年消耗的電能W1=P1 t=0.06 kW×2 000 h=120 kW#8226;h.

節能燈1年消耗的電能W2=P2 t=0.011 kW×2 000 h=22 kW#8226;h.

節約的電能W=W1-W2 =98 kW#8226;h，即98度.

(3)設白熾燈的發光效率為η，則白熾燈1年中浪費的電能W′=W1×(1-η)=120 kW#8226;h×(1-8%)=110.4 kW#8226;h(或3.97×108 J).

點評:計算能力要求下降，題目綜合性增強，信息量增加，是近年考查電功率的另一方向，此類考題往往是把題目放置于大的生產#65380;生活背景中，同學們平時要加強這方面的訓練.

2. 實驗探究題

電功率實驗探究題的綜合性較強，題型上多包含作圖#65380;填空#65380;選擇#65380;計算，內容上包含電學的大多知識及物理方法和應用技能#65380;創新能力等.考查往往深入到探究過程中，只要同學們做好課本中的探究實驗，多思考，一定能坦然面對.

例3(連云港市)小強做測定小燈泡的電功率實驗時，所用器材有電壓為6 V的電源，額定電壓為2.5 V的小燈泡，以及符合實驗要求的滑動變阻器#65380;電表#65380;開關和導線.圖6是小強連接的實物電路.

(1)小強閉合開關，移動滑片P到某處時，電壓表的示數為2.2 V，要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向_______(填“左”或“右”)端滑動.

(2)小強通過移動滑片P，分別記下了多組對應的電壓表和電流表的讀數，并繪制成了圖7所示的U-I圖象.根據U-I圖象提供的信息，可計算出小燈泡的額定功率是_______ W.

(3)當加在小燈泡兩端的電壓為1.5 V時，小燈泡的電阻是_______Ω.

解析:(1)由圖6可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測量燈泡兩端的電壓.電壓表的示數是2.2 V，沒有達到小燈泡的額定電壓.要使電壓表的示數達到2.5 V，應該減小滑動變阻器兩端的電壓，即減小滑動變阻器接入電路中的電阻.所以滑動變阻器的滑片應該向右移動.

(2)由圖7可以看出，當小燈泡的電壓為2.5 V時，電流為0.2 A，它們分別是燈泡的額定電壓和額定電流，所以小燈泡的額定功率為P=UI=0.5 W.

(3)當小燈泡的電壓為1.5 V時，由圖7可知，流過它的電流為0.15 A，此時小燈泡的電阻為10 Ω.

注意:本題中小燈泡的電阻隨著溫度的升高在不斷增大.

例4(淮安市)小華同學在做測定小燈泡電功率的實驗時，選用了電壓為6 V的電源#65380;額定電壓為2.5 V(電阻約10 Ω)的小燈泡#65380;滑動變阻器#65380;電壓表#65380;電流表等器材，實物電路如圖8所示.

(1)小華閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不亮，且電壓表有示數，電流表無示數，則故障的原因可能是:_______.

(2)故障排除后，進行實驗.小華記錄了多組加在小燈泡兩端的電壓與通過電流的數據，通過描點繪制出了電流隨電壓變化的圖線，如圖9所示.圖中C點偏離圖線較遠，出現這種情況的原因是:_______.

(3)根據圖線可知，小燈泡的額定功率約為_______ W.

解析:(1)電流表無示數，說明電路狀態為斷路，而電壓表有示數，說明電壓表通向電源兩極的電路沒有問題，問題只可能在電壓表所測電路中.由圖8可知，電壓表測的是小燈泡兩端的電壓，所以故障原因為燈絲斷路或與燈座相連的導線斷路.

(2)圖9中，C點偏離圖線較遠，是因為此時記錄的電流偏大而在曲線上方，可能是電流表讀數錯誤或電流記錄錯誤.

(3)由圖9可知，當小燈泡兩端的電壓為2.5 V時，流過它的電流為0.3 A，則小燈泡的額定功率為0.75 W.

點評:利用圖象考查和診斷電路故障是實驗探究題的常見題型.診斷電路故障應從斷路#65380;短路入手進行分析，注意培養看圖能力#65380;多練習.

1. 飲水機是一種常用的家用電器，其加熱水槽部分的工作原理電路圖如下頁圖10所示，其中S是一個溫控開關，R1為電加熱管.當飲水機處于加熱狀態時，水被迅速加熱.達到預定溫度時，S自動切換到保溫狀態.請回答下列問題:

(1)A#65380;B是兩種不同顏色的指示燈.如果用紅色表示正在對水加熱，黃色表示保溫， 請標明指示燈的顏色，應該是A燈為_______色，B燈為_______色.

(2)若飲水機加熱時加熱管的功率為550 W，而保溫時加熱管的功率為88 W，求電阻R2的阻值(不考慮溫度對阻值的影響，且不計指示燈的阻值).

2. 小明看到他家5月份的電費繳費通知單，這個月的用電量是116 kW#8226;h，過去他家每個月的用電量在90 kW#8226;h~100 kW#8226;h之間，家里沒有增添新的電器且用電器工作的時間與過去基本相同，5月份為什么會用這么多電呢?于是，小明將一個“220 V 100 W”的燈泡單獨連入家庭電路中，用調節好的電壓表測出了其兩端電壓為198 V，觀察到電能表(3 000 r / kW#8226;h)的鋁盤在10 min內轉過了50 r(設燈絲電阻不變).

(1)燈泡消耗的實際功率多大?

(2)10 min燈泡消耗多少電能?

(3)請通過計算分析小明家的電能表是否存在問題.

參考答案:1. (1)紅黃(2)462 Ω.2. (1)81 W.(2)48 600 J(3)電能表在10 min內實際轉50 r，電路實際消耗的電能為6×104 J.所以小明家的電能表有問題，偏快.

責任編輯 程 哲

注:“本文中所涉及到的圖表#65380;注解#65380;公式等內容請以PDF格式閱讀原文#65377;”