電功、電功率例題分析

　　電功、電功率是電學(xué)的重點內(nèi)容之一，也是歷年各地中考的重點之一，各市中考試卷的壓軸題大都考查這部分內(nèi)容。
　　【例題1】現(xiàn)在流行的無線市話俗稱“小靈通”，具有語音清晰、發(fā)射功率低、待機時間長、功能多、價格合理等特點。它的使用使傳統(tǒng)意義上的固定電話不再固定在某個位置，可在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)自由移動使用，隨時隨地接聽、撥打本地和國內(nèi)、國際電話。
　　下表是某一型號小靈通的部分資料數(shù)據(jù)。若這種小靈通在正常使用的情況下，充電一次可使用7天，累計通話時間為1.2h，通話時耗電功率為平均發(fā)射功率的20倍。小靈通開機但不通話時的狀態(tài)稱為待機。則：
　　（1）這部小靈通正常通話時的工作電流大約多大?
　　（2）mA?h（毫安?時）是表示電池容量的單位，根據(jù)表中數(shù)據(jù)算出該鋰電池充電一次儲存的電能。
　　（3）這種小靈通在正常使用的情況下，這部小靈通的待機電流大約多大?
　　【解析】（1）通話時功率P=10mW×20=200mW，
　　I=P/U=200mW/3.6V=55.6mA。
　　（2）W=UIt=3.6V×0.58A×3600s=7516.8J。
　　（3）I=P/U=10mW/3.6V=3.06mA。
　　【點評】本題以學(xué)生熟知的小靈通為背景，將電功、電功率與學(xué)生生活實際相聯(lián)系，考查學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。
　　【例題2】（2008安徽）如圖所示的電動機是一種使用廣泛的動力機械，從能量轉(zhuǎn)化的角度看，它主要是把電能轉(zhuǎn)化為機械能，還有一部分能量在線圈中以熱量的形式散失掉。現(xiàn)有一臺電動機，當(dāng)電動機兩端加220V電壓時，通過電動機線圈的電流為50A。問：
　　（1）每分鐘該電動機消耗的電能是多少？
　　（2）已知電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量Q=IRt（其中I、R和t分別表示通過導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時間），若該電動機線圈的電阻是0.4Ω，則線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少?
　　（3）這臺電動機每分鐘所做的機械功是多少?
　　【解析】（1）消耗的電能：W=UIt=220v×50A×60s=6.6×10J。
　　（2）產(chǎn)生的熱量：Q=IRt=（50A）×0.4Ω×60s=6.0×10J。
　　（3）所做的機械功：W=W-Q=6.6×10J-6.0×10J=6.0×10J。
　　【點評】在計算電流做功時，要注意區(qū)別電功和電熱。對任何電路，電流的功恒為W=UIt；而電流通過電阻產(chǎn)生的內(nèi)能為Q=IRt。在純電阻電路中，電流的功全部轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能，即“電功=電熱”，也就是“W=Q”，或?qū)懗伞癢=UIt=IRt”。對非純電阻電路，只有在電阻上部分電功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以“電功＞電熱”。根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒可知，在非純電阻電路上，電能的轉(zhuǎn)化為“電功=電熱+其他形式的能”，即：UIt=IRt+△E（轉(zhuǎn)化為其他形式的能，如本題中的機械能）。
　　【例題3】在電源電壓不變的情況下，為使正常工作的電熱器在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量增加一倍，下列措施可行的是（ ）
　　A．剪去一半的電阻絲
　　B．并聯(lián)一根相同的電阻絲
　　C．串聯(lián)一根相同的電阻絲
　　D．使電熱器兩端的電壓增大一倍
　　【解析】根據(jù)Q=t可知，因為電壓U、時間t一定，所以Q增加一倍，就要使電阻R減小一半。雖然將電阻絲剪去一半后，其電阻減小一半，這樣做在理論上滿足使熱量增加一倍的要求，但由于此時電阻絲實際功率遠遠大于額定功率，因此電阻絲將被燒壞。故本題正確選項為B。
　　【點撥】本題常見錯誤是：錯選AB。造成錯解的原因是，忽略了電阻絲都有一定的額定功率這一隱含條件。本題除了需要滿足電流、電壓條件之外，還必須滿足功率條件：不能超過用電器的額定功率。
　　綜上所述，在電功、電功率的復(fù)習(xí)中，我們?nèi)缯驹谀芰哭D(zhuǎn)化與守恒的高度看問題，就能辨析電功與電熱的區(qū)別，就可以從全局的角度把握一道題的解題思路，就能分清每一公式規(guī)律的適用范圍和條件。
　　【例題4】用“熱得快”燒水，當(dāng)電壓為U時，經(jīng)時間t可燒開一壺水，如電壓下降30%，則燒開同樣一壺水需時間為（ ）
　　A．t/3 B．t/9 C．3t D．100t/49
　　【解析】“熱得快”可看成純電阻用電器，由焦耳定律得Q=t。
　　因燒開同樣一壺水，所需熱量Q和電阻R一定，
　　所以加熱時間與電壓平方成反比，即=。
　　因此當(dāng)電壓降為U=0.7U時，所需時間：
　　t=t=t。
　　【答案】D。
　　【點撥】考試試題與生產(chǎn)、生活問題相結(jié)合是今后考試試題的出題方向。