初中物理尖子生自主招生培优讲义版块17 电功率 专题17-8 电路改装计算 （学生版）

页专题17-8电路改装计算典例·解读例1、小翔随爸爸在商店选中一款速热式电热水器，它的工作电路图和铭牌如图所示(图中R是加热电阻，其电阻不随温度而变化)，则：(1)电热水器正常工作时，电路中电流是多大？(结果保留一位小数)(2)电热水器正常工作15min，加热电阻R消耗的电能是多少kW·h?(3)根据题中电路图，再给你一个加热电阻R0和两个开关S1、S2，请你对该电热水器进行电路改装．设计要求：不同季节电热水器的额定功率不同，夏天额定功率是2000W，春、秋两季额定功率是4000W，冬季额定功率是6000W，请画出改装后的电路图，并计算R0.(4)从安全用电考虑，如果该电热水器直接安装到家庭电路中，可能会造成什么后果及影响？(写一种)【【答案】（1）18.2A；（2）1kW·h；（3）改装图见解析；24.2Ω；（4）①烧坏电路；②保险丝熔断；③空气开关跳闸；④电能表工作不正常或烧坏电能表．.【解析】解：(1)根据P＝UI可得，电热水器正常工作时电路中的电流：I=(2)P＝4000W＝4kW，t＝15min＝0.25h，则正常工作15min加热电阻R消耗的电能：W＝Pt＝4kW×0.25h＝1kW·h(3)由题意可知，两加热电阻应采取并联，分别用一个开关控制，如答图甲所示：功率P0=2000W，由P=UR0的阻值为R(4)答：如果该电热水器直接安装到家庭电路中，由于总功率很大，根据I=可知电路总电流过大，则可能会造成：①烧坏电路；②保险丝熔断；③空气开关跳闸；④电能表工作不正常或烧坏电能表．例2、下表是某品牌电热水壶的主要技术参数．(设电阻不随温度而变化)(1)求电热水壶正常工作时的电流．额定电压220V额定功率1210W(2)该电热水壶只有一个发热电阻R，请你利用一个定值电阻R0、一个开关S对该电热水壶进行改装，使它还具备保温功能．画出改装后的电路图．(3)要使电热水壶保温时发热电阻R的功率为额定功率的19，R0(4)在改装后的电路中再接入一个电阻R1，使电路消耗的功率最大，请算出R1＝160Ω时电路的最大功率．【【答案】（1）5.5A；（2）见解析；（3）80Ω；（4）1512.5W.【解析】（1）电热水壶正常工作时的电流为：I=PU=(2)要想增加一个保温功能，保温时消耗的功率要比加热时小，应该增加一个电阻和一个开关，改装后的电路图如答图所示：当开关断开时为保温状态，当开关闭合时为加热状态．(3)由电功率P＝UI＝U2R=当实际功率为额定功率的1/9时，实际功率P’=U’I’=UP'P=U2解得：R0=80Ω(4)在电压一定的情况下，电路消耗的功率P=UI=U2R，电阻越小，电路消耗的功率越大，再接入一个电阻R1，使电路消耗的功率最大，R1只能并联在R的两端．当开关S闭合、R1与R并联时电路消耗的功率最大Pmax＝P额＋P1＝1210W＋302.5W＝1512.5W.培优·训练一、选择题1、把“220V800W”的电炉丝改装后接在110V的电路上，欲使改装后的实际功率仍为800W，下列改装方案中，有效的做法是()A、截取原电热丝长度的二分之一接入电路B、将两根相同规格的电热丝串联接入电路C、将两根相同规格的电热丝并联接入电路D、将原电热丝对折后，并联接入电路2、高速公路收费站对过往的超载货车实施计重收费，某同学结合所学物理知识设计了如图所示的计重秤原理图，且希望车辆越重，仪表示数越大．已知弹簧整体每受104N压力时，被压缩1cm；不受压力时，指针在R的最上端．电源电压为4.5V，电压表量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A，R为长10cm，标有“50Ω0.3A”字样的均匀电阻丝，R1＝10Ω.以下说法正确的是()A.为满足题意，称重表应由电路中的电压表来改装，且改装后的称重表表盘刻度是均匀的B.符合题意改装后，称重表的零刻度线和电表的零刻度线重合C.符合题意改装后，该电路能达到的最小功率为2.025WD.符合题意改装后，能允许通过的车最大称重为9×104N3、如图是实验室中常用的由电炉丝盘绕的加热电炉，实验老师在改装电炉时，为了使电功率减小为原来的一半，下列措施中可行的是（

）A、截去一半电炉丝B、串联上一条与原来相同的电炉丝C、并联上一条与原来相同的电炉丝D、把连接电炉和电源的导线长度增加一倍4、由一个标有“220V或110V，500W”的电炉，它对应的电炉丝连线图如图所示，其中B为电热丝AC的中点抽头，下列说法正确的是（

）A、将AB端与220伏特电源相连功率为250瓦特B、将AC端与220伏特电源相连功率为500瓦特C、将AC连在一起作为一个接线端，再将它和B端与110伏特电源相连功率为1000瓦特D、将AC端与110伏特电源相连功率为250瓦特二、填空题1、如图所示的电路中电源电压是220V，R1、R2是两个电热丝，其中R1标有“220V1100W”字样，闭合开关S1，电路消耗的总功率是22W，则电热丝R2的电阻为________Ω.若在图中的电路上再加一个开关S2，使电路能以两种功率工作，且以大功率状态工作时消耗的功率远大于原电路的总功率，则改装后电路在大功率状态下，工作42min所产生的热量，可将初温为20℃的________kg的水烧开．[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，气压为一标准大气压]三、计算题1、如图甲为某型号电子秤，其原理结构如图乙所示，R0为定值电阻；R是压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的关系如图丙所示，改写电压表(量程为3V)的表盘数值后可直接读出所称量物体的质量．设踏板的质量为5kg，电源电压保