专题08 电功率计算问题（原卷版）

专题08电功率计算问题一、必备知识1、计算公式：P=UI=W/t(适用于所有电路)由此可得电功W=UIt2、对于纯电阻电路可推导出：P=I2R=U2/R①串联电路中常用公式：P=I2RP1：P2：P3：…Pn=R1：R2：R3：…：Rn②并联电路中常用公式：P=U2/RP1：P2=R2：R1③无论用电器串联或并联，计算总功率常用公式P=P1+P2+…Pn④串、并联电路中电流、电压、电阻的特点电流电压电阻分配规律串联电路I＝I1＝I2U＝U1＋U2R＝R1＋R2分压：eq\f(U1,U2)＝eq\f(R1,R2)并联电路I＝I1＋I2U＝U1＝U2eq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)分流：eq\f(I1,I2)＝eq\f(R2,R1)二、方法——巧用电阻不变测实际功率（1）由欧姆定律可推导出，用电器的额定功率P额=U（2）当用电器阻值不变时，由P=U2R（2024•南通）如图，电源电压恒定，灯泡L规格为“6V，3W”，滑动变阻器R1最大阻值为30Ω，R2为定值电阻。闭合开关S，将S1接1，移动滑片使灯泡正常发光，电路总功率为P1；将S1接2，滑片移至a端，电流表示数为0.8A，电路总功率为P2，滑片移至b端，电流表示数为0.2A。求：（1）灯泡正常发光时的电阻；（2）P1与P2的比值；（3）电源电压。（2024•德州）如图甲所示，为物理创新小组设计的光控路灯原理图。由控制电路和工作电路组成，光敏电阻R1的阻值随照度E（描述光照强度的物理量）的变化关系如图乙所示，Lx是照度的单位。闭合开关S1、S2，当通过线圈的电流I＜1.5mA时，触点A、B接通，当通过线圈的电流I≥1.5mA时，触点A、B断开。已知控制电路电源电压U1为6V，定值电阻R2的阻值为2kΩ，工作电路电源电压U2为220V，灯泡L1和L2规格均为“220V，44W”。（电磁铁线圈电阻忽略不计）求：（1）灯泡L1正常发光时的电阻；（2）当E＝3.0Lx时，工作电路在10min内消耗的电能；（3）当E＝1.5Lx时，工作电路的电功率。（2024•泰安）实践活动小组为学校设计了智能花卉温室，其顶部用薄膜太阳能板覆盖发电，保障了花卉生长所需的夜间补光照明和低温环境加热的能源需求。图甲为温室智能补光系统电路，当室外自然光照强度低于某数值时，磁性开关S'自动闭合，补光灯L发光，模拟自然光照为花卉补光。图乙为电热器的加热电路简图，发热体由R1和R2两个电热丝构成，且R1＞R2。S1、S2、S3对应电热器的3个按键，使用时只能单独按下某一个按键，再按另一个时，前一个按键会弹起断开，且无法同时按下2个或3个按键。已知U1＝U2＝220V，U控保持不变，补光灯L规格为“220V100W”。求：（1）若补光灯L在一段时间内正常发光消耗电能1.2kW•h，该灯发光时间为多少小时？（2）若电热器的最大功率是最小功率的12倍，在最大功率状态下60s产生的热量为5.28×104J，求R1和R2的阻值。（3）“照度”是反映光照强度的一种物理量，用E表示，国际单位为勒克斯（lx）。已知光敏电阻RE与照度E之间成反比例函数关系，部分数据如下表所示。调节智能补光系统电路正常工作过程如下：当照度下降为E1时，调节滑动变阻器滑片P至a点，磁性开关S′的动触片受到电磁铁的吸引力减小至临界值，动触片回弹，开关S′闭合，补光灯L开始正常工作，此时电流表示数为70mA；保持滑片P在a点不动，提高照度至E2时，电流表示数变化了30mA，此时光敏电阻的阻值为30Ω，E1：E2＝5：8，设此时滑动变阻器消耗的电功率为Pa，电磁铁线圈电阻忽略不计。求U控和Pa的大小。照度E/×103lx0.150.30.61.223RE/Ω3216842.41.6（2024•聊城）如甲图所示电路中，电源电压不变，R1＝20Ω，滑动变阻器R2的最大电阻为50Ω，电流表使用的量程为0～0.6A。小灯泡L的额定电压为3.8V，其电流随电压的变化规律如乙图所示。当只闭合S2时，电流表的示数为0.25A。求：（1）电源电压；（2）当只闭合S3时，要使小灯泡L正常发光，滑动变阻器R2连入电路的电阻；（3）当闭合S1、S2、S3时，为保证不损坏电流表，滑动变阻器R2的电阻可调范围和电路消耗的总电功率的变化范围。（2024•沛县校级三模）如图所示电路，灯泡L标有“4V2W”字样，R2的阻值为10Ω。只闭合开关S时，灯泡正常发光；开关S、S1、S2都闭合时，电流表的示数为1.8A。求：（1）灯泡的额定电流；（2）R1的阻值。（2024•南山区校级三模）如图所示，R是一个推力传感器，其电阻大小随推力F变化而变化，F与R的关系如图甲所示。现有如图乙、丙的两个电路，R0为定值电阻，阻值为20Ω，电源电压恒为6V，电流表量程为0∼0.6A。（1）图乙中，当R受到的推力为0N时，求电阻R两端的电压；（2）图乙中，若用300N的力推电阻，求R0的电功率；（3）图丙中，为保证电路安全，推力F的最大值。（2024•汕尾模拟）如图甲为某新型路灯的工作原理图，R1＝9Ω，路灯L标有“220V220W”，控制电路中光敏电阻R2随光强增强而减小，当R2两端电压U2≥3V时，开关S2与c点接触，电路接通，路灯L正常工作。某次检测时，模拟光照强度随时间变化如图乙所示，光照强度为2×103Lx时路灯L恰好能工作。求：（1）路灯L正常工作时的电流；（2）当路灯L恰好正常工作时，R1的功率；（3）检测时，0～10h内路灯L消耗的电能。（2024•湘阴县模拟）小艾家买了一个三挡位的多功能电热锅，电热锅加热板部分的简化电路如图甲所示，R1、R2是定值电阻，可通过旋转开关实现高、中、低挡位切换。电烤炉的相关参数如表格所示，问：（1）电热锅R1、R2的电阻阻值是多少？（2）若在用电高峰期，电热锅在中温挡单独工作30min时使图乙中的电能表表盘转动972r，则家庭电路的实际电压为多少？（3）在额定电压下，电热锅高温挡的功率是多少？额定电压220V高温挡功率中温挡功率800W低温挡功率400W（2024•义县模拟）如图甲所示是电热桌垫，小明查看说明书后发现：该电热桌垫电路图如图乙，电源电压为12V，发热部分由R1、R2两根电热丝组成，R1、R2的阻值分别为6Ω、4Ω，该桌垫可通过调温开关控制有高温和低温两个模式。某次使用时，将其调至高温模式工作2min后，桌垫的温度升高了20℃（不考虑温度的变化对电阻的影响）。（1）电热桌垫高温模式时，电路的总电流是多少？（2）已知电热桌垫的质量为144g，电热桌垫处于高温模式时的热效率是多少？【电热桌垫硅胶板的比热容为2×103J/（kg•℃）】（3）若要使高温模式的功率提升到84W，在保证低温功率和R1不变的情况下，请通过计算说明应该如何改装电路？（2024•新城区校级模拟）中国茶文化源远流长，如图甲是某款工夫茶保温碟。电路原理如图乙所示，电阻R1为发热体，它的额定电压为220V，额定电功率为44W且电阻不变。电流通过发热体加热底板使茶汤保温；L为电功率忽略不计的电源指示灯。求：（1）流过发热体的电流和发热体电阻；（2）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能；（3）为了适应不同品种茶汤的保温需求，小郑对原电路进行了改造（如图丙），移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至R1额定功率的四分之一，则滑动变阻器R2的最大阻值是多少？（2024•河西区一模）如图1所示，树人中学科技小组设计了一个监测海河水位的装置，电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2是竖直放置、起滑动变阻器作用的电阻装置，其最大阻值为R0，浮子可带动金属滑杆OP（即滑动变阻器滑片）竖直上下移动，当电流表的示数达到某一数值时，提醒小组成员水位达到警戒值。R2接入电路的阻值R随水位的变化关系如图2所示，与之对应的电压表与电流表示数变化关系如图3所示。求：（1）图3中A、B两点的纵坐标；（2）该电路工作时的最小总功率；（3）到达警戒水位时，电流表的示数。（2024•甘州区三模）小海设计了一个用电压表的示数变化反映被测温度变化的电路，其电路原理图如图甲所示。电压表量程为0～3V，R0是阻值为300Ω的定值电阻，R1是热敏电阻，其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示。闭合开关S后，当环境温度为40℃时，电压表的示数为2.4V。求：（1）当环境温度为40℃时，通过R0的电流；（2）电源电压；（3）当环境温度为80℃时，电路消耗的功率。（2024•市中区一模）小雷和小美一起设计了一台简易饮水机，其简化的电路图如图甲所示。它有“加热”和“保温”两挡，其中R1为发热电阻，R2为定值电阻，额定电压为220V，加热挡额定功率为605W。图乙是实验室电能表的示意图。已知饮水机在保温挡和加热挡工作时，发热电阻R1的电功率之比为1：121。不考虑温度对电阻的影响，求：（1）电阻R1的阻值为多少Ω？（2）该饮水机保温状态时的额定功率为多少W？（3）在测试时将其他用电器都关闭，只将饮水机置于加热挡工作，发现电能表的转盘在6min内转了100转，则此时实验室电路的实际电压为多少V？（2024•夏津县校级一模）如图（a）所示电路，电源电压保持不变。