电功率计算题100题含答案及解析

试卷第 1 页，总 81 页评卷人 得分七、计算题（题型注释）1在做“探究灯泡的电功率跟哪些因素有关”的实验时，同学们提出了如下猜想：甲：电功率跟电压有关，电压越高，电功率越大乙：电功率跟电流有关，电流越大，电功率越大请你任选其中一个猜想，设计实验，进行验证(1)你验证的猜想是 （填甲或乙） (2)实验需要的器材，除电源、导线、开关外，还需要 (3)在该实验中，你需要收集的数据是 (4)你是通过观察比较 来比较两灯泡功率的大小的(5)探究出电功率跟电压和电流的关系后，爱动脑筋的小明猜想：“电功率跟电阻之间也可能有一定的关系， ”于是，他向老师借了一些定值电阻和其他相关器材进行实验，其实验数据如表一、表二所示根据表一中的数据可以得出电功率跟电阻阻值之间的关系是： 根据表二中的数据可以得出电功率跟电阻阻值之间的关系是： 【答案】答案一答案二【解析】解答：解：猜想甲：（1）如图的电路是验证猜想甲：电功率跟电压有关，电压越高，电功率越大；（2）由于要研究电压对功率的影响，故灯的电压应不同，使用两个规格不同的小灯泡，测电压还需使用电压表；（3）要用电压表分别测量两灯泡两端的电压 U1、U 2；试卷第 2 页，总 81 页（4）通过两灯泡的亮度的不同，来比较电压对功率的影响，可能发现电压较大的灯，亮度较大（5）分析表中的数据，结合控制变量法的思想，表一中电流一定，电阻越大，功率越大；表二中电压一定，电阻越大，功率越小即电流一定时，电功率跟电阻成正比、电压一定时，电功率跟电阻成反比猜想乙：（1）如图的电路是验证猜想乙：电功率跟电流有关，电流越大，电功率越大；（2）由于要研究电流对功率的影响，故灯的电流应不同，使用两个规格不同的小灯泡，测电流还需使用电流表；（3）两灯泡的电流 I1、I 2；（4）通过两灯泡的亮度的不同，来比较电流对功率的影响，可能发现电流较大的灯，亮度较大故答案为：猜想甲：（1）验证猜想甲；（2）两个规格不同的小灯泡、电压表；（3）两灯泡两端的电压U1、U 2；（4）两灯泡的亮度（5）电流一定时，电功率跟电阻成正比、电压一定时，电功率跟电阻成反比猜想乙：（1）验证猜想乙；（2）两个规格不同的小灯泡、电流表；（3）两灯泡的电流I1、I 2；（4）两灯泡的亮度（5）电流一定时，电功率跟电阻成正比、电压一定时，电功率跟电阻成反比点评：本题考查了“探究灯泡的电功率跟哪些因素有关”的实验，涉及到电路图和实验步骤的设计，关键是知道实验的方法和探究的过程2我们生活在电的时代，电能的广泛使用促使电能的社会需求日趋紧张节约能源，提高能源利用率是一个在国民经济中具有重大战略意义的问题。现在 220V 的家庭用电电路上，一只功率为 11W 的节能型日光灯的亮度相当于 60W 的白炽灯泡如果小明家用 4 只 11W 的日光灯代替 4 只 60W 的白炽灯，按每月 30 天、每天用电 5 小时计算，一个月可以节省多少电能?【答案】1.0610 8J【解析】根据公式 W=Pt 先计算出白炽灯消耗的电能，再计算出日光灯在相等的时间内消耗的电能，二者之差就是节约的电能4 只 60W 的白炽灯一个月消耗电能W1=4P1t=40.06kw305h=36kwh，4 只 11W 的日光灯一个月消耗电能 W2=4P2t=40.011kw305h=6.6kwh一个月可以节省电能W=W 1-W2=36kwh-6.6kwh=29.4kwh=1.06108J3把一只小灯泡接到 3V 的电源上,通过它的电流为 0.2A，求：通电 60s 电流所做的功。【答案】WUIt=3V0.2A60s=36J【解析】试题分析：计算电功时运用公式 WUIt 即可，即知道电路中的电压、电流和通电时间。通电 60s 电流所做的功试卷第 3 页，总 81 页WUIt=3V0.2A60s=36J考点：此题考查的是电流做功的计算。点评：在此题中了解电流做功的计算方法及运用公式 WUIt。4在一次课外活动中，小 华 同 学 对 家 里 的 电 磁 炉 进 行 了 相 关 的 观 察 和 研 究 ，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如下表所示：观察对象 有关记录 研究活动电磁炉铭牌U 额 220VP 额 1kW电能表铭牌220V 10（40）A50Hz 2000r/kWh用电磁炉加热一壶水（水的质量 m2kg，初温 t030）关闭家里其它用电器只将该电磁炉接入电路烧水，观察到电能表表盘在 5min 内转了150r,最后测得水的温度 t50请你根据小华同学在活动中获得的有关资料，求解在这段时间内：（1）水 所 吸 收 的 热 量 ；【水的比热容 c 水 =4.2103J/（kg） 】（2）电 磁 炉 的 实 际 功 率 ；（3）对比电磁炉的铭牌说明与第（2）问的计算结果，你发现什么问题？你认为可能是什么原因？（说出一种即可）（4）电 磁 炉 烧 水 的 效 率 【答案】 （1）1.6810 5J（2）900W（3）电压小于额定电压造成的（4）62.2%【解析】试题分析：（1）水吸收的热量为：Q 吸 =cmt=4.210 3J/（kg）2kg（5030）=1.6810 5J；（2）电磁炉工作 5min，电能表转 150r，消耗的电能为：W= 3.6106J=2.7105J；电磁炉的功率为：P= = =900W；（3）对照表中数据，PP 额 ，由 P= 可知，这是因为输电线分压，使得电磁炉两端的实际电压小于额定电压造成的；（4）电磁炉烧水的效率：= = 62.2%考点：电功与热量的综合计算；热量的计算；电功率的计算；实际功率点评：本题是一道电学与热学的综合应用题，考查了消耗电能的计算、热量的计算、电功率的计算，对电能表参数的理解和运用是本题的关键5 （8 分）超高压水刀是一种新技术产品，一般由水泵、射流发生装置、工作机构等组成。它将普通水经过多级增压后，通过一个极细的喷嘴喷出一道高速“水箭” ，可以对坚硬物体实施切割，如图所示。某超高压水刀喷嘴横截面积 S=510-8m2，喷水速度v=800m/s，高速“水箭”对该切割面的压强 p=300MPa。已知水泵电机功率 P=20kW，水的密度 =1.010 3kg/m3。求：试卷第 4 页，总 81 页（1）水刀正常工作 1min 消耗的电能；（2）高速“水箭”对切割面的压力；（3）每秒钟从喷嘴喷出的水的质量；（4）水刀的效率。【答案】 （1）1.210 6J （2）15N （3）410 -2kg （4）60%【解析】试题分析：（1）根据电能公式得：W=Pt=2.010 4W60s=1.2106J。（2）根据压强公式得 F=pS=3108Pa510-8m2=15N（3）每秒从喷嘴喷出水的体积：V=Svt=510 -8m2800m/s1s=410-5m3喷水的质量 m=V=1.010 3kg/m3410-5m3=410-2kg（4）水刀的效率：P 1=W/t=Fv=15N800m/s=12000W=12kW=P 1/P100%=12kW/20kW100%=60%【考点定位】电能 压强 密度 效率计算6如图所示，电源电压保持 12V 不变，L 是标有“12V 6W”的小灯泡，其电阻不随温度变化，R=20. （1）当 S、S 1闭合、S 2断开，且 P 位于滑动变阻器 R0的中点时，电流表示数为 0.4A.求滑动变阻器 R0的最大阻值.（2）当 S、S 1、S 2都闭合，且 P 位于 a 端时，求电流表的示数.（3）要使电路中的总功率最小，请指出开关 S、S 1、S 2的开闭情况和滑片 P 的位置，并求出此时的最小功率.【答案】 （1）12 （2）1A （3）4w【解析】 （1）当 S、S 1闭合、S 2断开，灯 L 和滑动变阻器串联，灯 L 的电阻 ,46UPLR=串联电路中 0012v=.5.5LI AR带入计算 0=12（2）当 P 处于 a 端时，滑动变阻器被短路，灯 L 和电阻 R 并联，并联电路电压相等都等于电源电压，所以通过灯 L 的电流 v120.5LIAR试卷第 5 页，总 81 页同过电阻 R 的电流 12v0.6IA电流表的示数等于二者之和 R+41LI(3)分析整个电路，总电压 ，根据电功率的公式vU=122UPR当总电阻最大的时候，总功率最小，此时滑动变阻器取最大值，变灯 L 和电阻 R 的并联为串联，而且 ，小灯泡与滑动变L阻器串联时阻值最大，也就是说总功率最小时，滑动触头移动到 B 端，S、S 1闭合，S 2 断开。最小功率22(1)4UvPwR7图是某电热烘干箱的简化电路图，S 是温探开关，电源电压为 220V，R 1是发热电阻丝，R 2是阻值为 110 的电阻。开关 S 接“2”时是高温挡，R 1的电功率是 110W；开关 S 接“1”时是低温挡。试求：（1）R 1的阻值是多大？ （2）低温挡时，电路中的电流是多大？（3）高温挡时，通电 10min，R 1消耗的电能是多少？【答案】(1)440 (2)0.4A (3) 6.610 4J【解析】试题分析：（1）根据 P=UI 与 得：=UI22104VPW（2）低温挡时，电路中的电流是： .4AR(3) R1消耗的电能是：W=Pt=110W600s=6.610 4J考点：电功率计算式 P=UI 与 综合应用，串联电路电阻规律，电能计算。=I8某宾馆对物品进行消毒时使用高温高压蒸汽消毒锅 (如图 13 甲)。 图乙为自动测定锅内温度的电路原理图。其中 R0为定值电阻，阻值为 5, 为温度指示表(实质 A是一只量程为 00.6A 的电流表) ，R X（测温探头）为热敏电阻(其电阻值随锅内温度的变化而变化)。关于热敏电阻的阻值与温度的对应关系如下表所示：甲乙试卷第 6 页，总 81 页(1)若锅内温度为 75 oC 时电流表的示数为 0.24A。求电源的电压 U。(2)若锅内温度为 125 oC 时电流表的示数为 0.6A。求此时热敏电阻 RX的阻值及其功率。【答案】 （1）6V （2）5 1.8W【解析】试题分析：（1）观察热敏电阻的阻值与温度的对应关系表格可知锅内温度为 75 oC 时，Rx=20，读题知电阻 R0=5，由欧姆定律得电源的电压 U=I（R x +R0）=0.24A(20+5)=6V；（2）锅内温度为 125 oC 时，电流表示数为 0.6A，R 0两端电压为：U 0=IR0=0.6A5=3V，R x两端电压为 Ux=U- U0=6V-3V=3V，R X的阻值为；其功率为 。答案：（1）6V x35.6VIA3.6.8PIVAW（2）5 1.8W考点：欧姆定律应用；串联电路电阻规律应用；串联电路电压规律应用；电功率计算。9如右图所示灯 L 标有（6V 3W）字样，S 为单刀双掷开关，电源电压为 9V 且恒定不变，电阻 R2的阻值为 18，(不计温度对灯丝电阻的影响)求：（1）当 S 接 a 时，灯 L 恰能正常发光，求灯 L 正常发光时的电流和电阻 R1的阻值；（2）当 S 接 b 时，求电路消耗的总功率。【答案】0.5A，6、2.7W 【解析】 （1）当 S 接 a 时，灯 L 恰能正常发光，根据题意知，灯 L 额定电压 U=6V 额定电功率 P=3W，所以灯 L 正常发光时的电流 I=P/U=3W/6V=0.5A; RL=U/I=6V/0.5A= 12，由于电源电压是 9V，点炮两端电压时 6V，所以电阻 R1两端电压是 3V，所以 R1= U1/I=3V/0.5A= 6；（2）当 S 接 b 时，求电路消耗的总功率。P=U2/R=(9V)2/(18+12)=2.7W10如图甲是一种常见的热水袋，图乙是它的简化电路图,其性能指标如下表:额定电压 额定加热功率 指示功率 袋内充水 自动断电温度220V 400W 0.2W 1kg 65（1 ）由题意可知，发热体 R 的电阻比指示灯 L 的电阻要 （填“大”或“小” ）得多。（2 ）正常工作时通过电阻 R 的电流是多少？（3 ）若正常工作时小灯泡的功率为 0.2W，那么小灯泡正常工作 1 分钟消耗多少电能？锅内的温度值/ oC 25 37.5 50 62.5 75 87.5 100 112.5 125Rx对应的电阻值/ 150 80 50 30 20 15 10 7试卷第 7 页，总 81 页（4 ）当实际电压为 200V 时，该电热水袋的实际加热功率约为多少？【答案】【解析】略118 分）如图所示的电路，电流表使用的量程为 00.6A，电压表使用的量程为015V，定值电阻 R=10开关 S 闭合，将滑片 P 从最右端 B 点移至滑动变阻器中点M，电压表示数变化了 1.2V滑片 P 在 M 点时，电流表示数为 0.3A求：（1）滑片 P 在 M 点时，电阻 R 两端的电压以及电阻 R 通电 10s 所产生的热量（2）滑片 P 在 B 点时，电压表、电流表的示数（3）电源电压（4）滑动变阻器接入电路中阻值的取值范围【答案】（1）3V 9J （2）1.8V 0.18A （3）9V （4）2040【解析】试题分析：（1）由 可知，电阻两端电压： ，通UIRR0.3A1VUI电 t=10s 电阻产生的热量： ；220.3A1s9JQIt（ ）（2）滑片由 B 移到 M 点过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变小，滑动变阻器分压变小，电阻 R 两端电压电压变大，滑片在 B 点时，电阻两端电压：此时电路电流： ；3V1.2.8U R.8=0.1AI试卷第 8 页，总 81 页（3）滑片在 B 点时， 1.8V=0.A+UIR滑 滑滑片在 M 点时： .3102滑 滑解得：R 滑 =40，U=9V；（4）滑动变阻器最大阻值为 40，滑片在中点 M 点时，滑动变阻器接入电路的阻值=20，滑动变阻器接入电路阻值为：2040。【考点定位】欧姆定律的应用12电动自行车已是我们生活中必不可少的交通工具（如图所示） 。电动骑行时，蓄电池给车上的电动机供电，为车提供动力。下表是某种型号电动自行车主要的技术参数。问：（1）该电动自行车以额定功率行驶时的工作电流是多大？（2） “36V/10Ah”中的“10Ah”表示的那个物理量？（ ）A.电流 B.电荷量 C.电能 D.电功率（3）从环保的角度与摩托车相比，电动自行车有什么优点？（列举两条）【答案】 （1） ；（2）B；（3）节能；噪声小；无尾气6.7A【解析】试题分析：（1） 406.7PWIAUV（2）根据公式 得： ，当电流以安为单位，时间以时为单位时，电荷量的=QtIt试卷第 9 页，总 81 页单位为 Ah；（3）电动车行驶时噪声小，无尾气排放，能耗低。考点：电功率13某学校共有 100 盏“ 220V 60W”的 白 炽 灯 ， 若 平 均 每 天 使 用 5h。（ 1） 一 个 月 （ 30 天 ） 消 耗 多 少 电 能 ？（ 2） 若推广使用“220V 11W”的节能灯，它与“220V 60W”的白炽灯发光效果相当。一个月可节约多少度电? 若 一 度 电 是 0.6 元 ， 每 月 少 交 多 少 元 ？ （ 30 天 ）（ 3） 从 能 量 转 化 角 度 谈 一 谈 为 什 么 节 能 灯 耗 电 少 ？【答案】 （1）900 度；（2）735 度；441 元；（3）节能灯主要把电能转化为光能，而白炽灯主要把电能转化为热能，所以白炽灯转化为光能的效率低【解析】试题分析：（1） 01.6kW5h=90kWPt度（2） 13. 16t 度节约的电能 900 度-165 度=735 度 每月少交电费：7350.6 元=441 元（3）节能灯主要把电能转化为光能，而白炽灯主要把电能转化为热能，所以白炽灯转化为光能的效率低。考点：电功率 电能14随着城市化建设的发展，许多家庭都住进了高楼大厦，小丽家住进新楼后，为了淋浴的方便，购置了一款某型号的电热水器（其铭牌见下表） ，安装在卫生间的墙上。小丽在使用过程中发现：（1）注满水的电热水器，在额定电压下连续加热 40min，热水器上的温度示数由 22上升到 46.2。已知水的比热容为 4.2103J/(kg. ),水的密度为 1.0103kg/m3，求此过程中电热水器的热效率。（2）该热水器在某时间段使用时，20min 内产生的热量为 2.4106J，求通过电热水器的电流和它工作的实际电压。（3）防电墙技术就是在电热水器内部形成永久性电阻，电热水器经防电墙处理后，使人体承受的电压不高于 20V，保证异常漏电情况下，接触热水器的人的安全。如图所示，若人体的最大电阻为 20M，试求防电墙的电阻。某型号电热水器额定电压/V 220额定电功率/W 2420容积/dm 3 50商品特征：安全防电墙、防水、防尘、防潮【答案】 （1）87.5% (1 分)（2）通过热水器的电流 I=10A (1 分)200V (1 分)（3）20M (1 分)【解析】考点：电功与热量的综合计算；电功计算公式的应用；电功率与电压、电流的关系分析：（1） 、知道热水器正常工作，热水器的实际功率等于额定功率，利用 W=Pt 求消耗的电能（总能量） ，再利用效率公式求热水器正常工作时的效率(2)、电热水器工作时，根据 P=U2/R 求出它的电阻，根据焦耳定律 Q=I2Rt 得出通过热试卷第 10 页，总 81 页水器的电流，利用 U=IR 求出电压值。(3)、人体电阻和防电墙的电阻串联在 220V 的电源上，根据分压关系求解；本题要求会用串联电路的分压关系解决实际问题；区分实际电压、实际功率、额定电压和额定功率四个概念答：（1）水箱中水的质量为 m=V (1 分)水箱中的水吸收的热量 Q=cmt (1 分)水箱中的水在额定电压下连续加热 40min 消耗的电能为 W=Pt (1 分)电热水器加热时的热效率为 = Q/