1、专题专题 09 电功及电功率电功及电功率 一、一、电功求解：电功求解： 1、电功的内容：电流通过导体所做的功。 2、电功的表达式：W=UIt，推导公式：W= U2 R t，W=I 2Rt。 二、二、焦耳定律内容：焦耳定律内容： 1、焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的 电阻成正比，跟通电时间成正比。计算公式：Q=I2Rt(适用于所有电路)。 2、对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（QW） ，这时以下公 式均成立 Q=UIt，Q=U 2 R t，Q=Pt；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转 化为其他形式的能量。求 Q 时只能用 Q=I2Rt
2、。 （1）在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和； （2）串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即Q1 Q2 = R1 R2 ； 并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即Q1 Q2 = R2 R1 。 三、三、电功率求解：电功率求解： 1、电功率的定义式： t W P 推导式：W=Pt P W t 2、电功率计算公式： t W P =UI（适用于所有电路） 对于纯电阻电路可推导出：P=I2R= R U 2 串联电路中电流处处相等，比较用电器消耗功率的多少一般采用 P=I2R，并联电路 各支路两端电压相等，比较用电器消耗功率的多少一般采用 P= R U 2 。 考点
3、一：考点一：比值问题比值问题 1 （2019新疆）如图电路中，R1：R22：3，开关闭合后，电路的总功率为 P0若将 R1的阻值增大2， R2的阻值减小2， 电路的总功率仍为P0； 若将R1的阻值减小2， R2的阻值增大 2，电路的总功率为 P；则 P：P0等于（ ） A3：2 B4：3 C5：4 D6：5 2 （2020泉州模拟）如图所示，电源电压恒定，闭合开关 S、S1，电压表示数为 4.5V， R0的功率为 1.35W；闭合开关 S、S2，电压表示数为 3.6V，R2功率为 0.576W若 S、 S1、S2均闭合，R1与 R2功率的比值为（ ） A5：4 B4：5 C1：2 D2：1 考
4、点考点二：图像问题二：图像问题 3 （2019深圳）甲图是小灯泡 L 和电阻 R 的 IU 图象。将小灯泡 L 和电阻 R 接入乙 图所示电路中， 只闭合开关 S1时， 小灯泡 L的实际功率为 1W 下列说法错误 （ ） A只闭合开关 S1时，小灯泡 L 的电阻为 4 B再闭合开关 S2时，电流表示数增加 0.2A C再闭合开关 S2时，电路总功率为 1.4W D再闭合开关 S2后，在 1min 内电阻 R 产生的热量为 240J 4 （2019临沂）如图甲所示电路的电源电压为 3V，小灯泡的额定电压为 2.5V，图乙是 小灯泡的 IU 图象。闭合开关 S 后，下列判断正确的是（ ） A滑动变
5、阻器的滑片 P 向左滑动时，灯泡变暗 B电流表示数为 0.4A 时，灯泡的电阻是 25 C电压表示数为 2.5V 时，小灯泡的功率是 1.25W D小灯泡正常发光时，滑动变阻器的电功率是 0.25W 5 （2019锦州）为培养同学们的探究能力，某校组织科技社团的同学们对小灯泡的亮 暗进行研究。现取“6V 6W”和“6V3W”的小灯泡 L1和 L2各一个，标有“50 1A”字样 的滑动变阻器一个，量程为 00.6A 的电流表和量程为 03V 的电压表各一个，根 据测得的数据绘制出了两灯中电流与其两端电压变化关系的图象，如图甲所示。求： （1）小灯泡 L2的额定电流。 （2）将两灯并联接在电压为
6、6V 的电源两端，10min 内电路消耗的电能。 （3）将小灯泡 L2与滑动变阻器 R 串联接在电压为 12V 的电源两端，如图乙所示。 闭合开关 S，调节滑动变阻器，为了保证电路元件安全，求滑动变阻器允许接入电路 的最小阻值。 6 （2019怀化）如图甲是定值电阻 R1和标有“8V 8W”灯泡 L 的 IU 关系图象。如图乙 所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器的最大阻值为 12当开关 S、S2闭合，开关 S1断开，将滑动变阻器 R2的滑片 P 滑到 b 端时，灯泡 L 的实际功率为 1W求： （1）灯泡正常发光 10s，电流通过灯泡产生的热量； （2）电源电压； （3）当开关 S、S1、S2
7、同时闭合。调节滑片 P求电路消耗的最大功率。 考点考点三：简单串联电路问题三：简单串联电路问题 7 （2019贵阳）如图所示电路，电源电压恒为 8V，小灯泡标有“6V 3W“字样。若不考 虑温度对灯泡电阻的影响，闭合开关 S，求： （1）小灯泡的额定电流； （2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器 R 接入电路的阻值。 （3）移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为 3V 时，小灯泡的实际功率。 8（2019北京） 如图所示的电路中， 电源两端电压保持不变， 电阻丝 R1的阻值为 10 当 开关 S 闭合后，电压表的示数为 2V，电流表的示数为 0.4A求： （1）通电 10s 电阻丝 R1产生的热量；
8、 （2）电源两端的电压。 考点考点四：简单并联问题四：简单并联问题 9 （2019荆州）如图，电源电压恒为 4.5V，灯泡 L 上标有“3V 1.5W”字样，滑动变阻器 R2上标有“15 1A”字样，定值电阻 R1阻值为 10，电流表量程为 03A，电压表量 程为 03V，不计温度对灯丝电阻的影响。 求： （1）灯泡正常工作时电阻为多大； （2）当开关 S、S1、S2闭合，S3断开时，电路最小总功率为多大； （3）当开关 S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻 器 R2的取值范围 10 （2019临沂）图甲是小明家安装的即热式热水器，其具有高、低温两挡加热功能，
9、低温挡功率为 5500W，内部等效电路如图乙所示，R1和 R2是两个电热丝。某次小眀 用高温挡淋浴时，水的初温是 20，淋浴头的出水温度为 40 C，淋浴 20min 共用水 100L 假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收 【c水4.2 103J/ （kgC） 】 求： （1）电热丝 R1的阻值。 （2）该热水器高温挡功率。 考点考点五：动态电路问题五：动态电路问题 11 （2019丹东）如图所示，小灯泡标有“6V 3W”字样（电阻不受温度影响） ，R1为定值 电阻，R2为滑动变阻器，其最大阻值为 40。 （1）当开关 S、S1、S2都闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为 0.
10、6A，电路 工作 50s，求 R1的阻值和电流通过 R1产生的热量。 （2）当电路中有元件工作时，求电路消耗的最小功率。 12 （2019辽阳）图甲是两档空气炸锅，图乙是其内部简化电路，R1、R2均为发热体， 将开关 S 分别置于 1、2 两位置时，空气炸锅处于不同的档位。已知两档空气炸锅的 高温档功率为 900W，R2阻值为 96.8求： （1）发热体 R1的阻值是多少？ （2）空气炸锅一次性可装入 200 克牛柳，若将这些牛柳从 40加热到 190，牛柳 需要吸收多少热量？【c牛柳3 103J/（kg） 】 （3）不计热量损失，用高温档将 200g 牛柳从 40加热到 190，需要多长时间
11、？ 13 （2019通辽）有一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和 R2均为电热丝。R1 88，R222。 （1）如何控制 S1和 S2，使热水器处于高温挡； （2）求低温挡正常工作 5min 电热丝产生的热量； （3）求中温挡正常工作时热水器的功率。 考点考点六：综合计算六：综合计算 14 （2019鄂尔多斯）甜甜要制作一个电动航模，需要电动机作为动力源，她找来电吹 风，研究了电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风， 为了防止温度过高，用一个 PTC 电阻 R0与电阻为 50 的电热丝 R 串联，R0的阻值 随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题： （1）PTC 电
12、阻是由 材料制成的；电动机的工作原理是 。 （2）电吹风吹热风时，求电热丝的最大发热功率。 （3） 电吹风吹冷风时， 通过电动机的电流为 1A， 工作 20s， 电动机的机械效率为 90%， 求电动机线圈电阻。 （不计机械摩擦损耗的能量） 15 （2019抚顺）如图甲所示是一款加热杯，可以通过控制开关实现高、中、低三档加 热，其简化电路图如图乙所示。R1、R2、R3均为电热丝，已知 R1176 加热杯的部 分参数如表。求：c水4.2 103J/（kg） ，水1.0 103kg/m3 （1）R2的阻值是多少？ （2）加热杯的低温档功率是多少？ （3）若不计热量损失，加热杯使用高温档加热，使 1L
13、 水从 12升高到 100，需要 多长时间？ 额定电压 220V 高温档功率 1100W 中温档功率 440W 低温档功率 容量 1L 16 （2019海南）小谦根据如图甲所示的电路组装成调光灯，并进行测试。电源电压保 持不变，小灯泡的额定电压是 6V，小灯泡的 IU 图象如图乙所示。 求： （1）小灯泡正常发光时的电阻。 （2）小灯泡正常发光 10min 消耗的电能。 （3）经测算，小灯泡正常发光时的功率占电路总功率 50%，如果把灯光调暗，使小 灯泡两端电压为 3V，小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比是多少？ （4）小谦认为这个调光灯使用时，小灯泡的功率占电路总功率的百分比太低，请写 出
14、一种出现这种情况的原因。 17 （2019齐齐哈尔）如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如 图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为 110，M 是电动机。开关 S1闭合后， 当 S2接 1、2 时吹冷风；当 S2接 2、3 时吹温风；当 S2接 3、4 时吹热风，此时空调 扇的总功率为 1100W已知：电源电压为 220V，c冰2.1 103J/（kg） 。求： （1）吹冷风时，在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低，若冰袋内冰的质量为 lkg，温度从16升高到一 6时，冰从周围吸收的热量是多少？ （2）吹冷风时，电动机正常工作 1h 消耗的电能为 0.11kWh，此
15、时通过电动机的电 流是多少？ （3）吹热风时，R2的电阻是多少？ 专题专题 09 电功及电功率电功及电功率 四、四、电功求解：电功求解： 3、电功的内容：电流通过导体所做的功。 4、电功的表达式：W=UIt，推导公式：W= U2 R t，W=I 2Rt。 五、五、焦耳定律内容：焦耳定律内容： 1、焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的 电阻成正比，跟通电时间成正比。计算公式：Q=I2Rt(适用于所有电路)。 2、对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（QW） ，这时以下公 式均成立 Q=UIt，Q=U 2 R t，Q=Pt；对于非纯电阻电路，电能除了转化
16、为内能，还要转 化为其他形式的能量。求 Q 时只能用 Q=I2Rt。 （1）在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和； （2）串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即Q1 Q2 = R1 R2 ； 并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即Q1 Q2 = R2 R1 。 六、六、电功率求解：电功率求解： 1、电功率的定义式： t W P 推导式：W=Pt P W t 2、电功率计算公式： t W P =UI（适用于所有电路） 对于纯电阻电路可推导出：P=I2R= R U 2 串联电路中电流处处相等，比较用电器消耗功率的多少一般采用 P=I2R，并联电路 各支路两端电压
17、相等，比较用电器消耗功率的多少一般采用 P= R U 2 。 考点一：考点一：比值问题比值问题 1 （2019新疆）如图电路中，R1：R22：3，开关闭合后，电路的总功率为 P0若将 R1的阻值增大2， R2的阻值减小2， 电路的总功率仍为P0； 若将R1的阻值减小2， R2的阻值增大 2，电路的总功率为 P；则 P：P0等于（ ） A3：2 B4：3 C5：4 D6：5 【解析】由图知，两个滑动变阻器并联； 由题意知，R1：R22：3， 开关闭合后，电路的总功率： P0+， 若将 R1的阻值增大 2，R2的阻值减小 2，电路的总功率： P0+， 由以上式可解得：R14，R26； 将 R14，
18、R26 代入式可得：P0+ 若将 R1的阻值减小 2，R2的阻值增大 2，此时电路的总功率： P+ 由两式可解得：P：P0（+） ： （+）3：2。 故选：A。 2 （2020泉州模拟）如图所示，电源电压恒定，闭合开关 S、S1，电压表示数为 4.5V， R0的功率为 1.35W；闭合开关 S、S2，电压表示数为 3.6V，R2功率为 0.576W若 S、 S1、S2均闭合，R1与 R2功率的比值为（ ） A5：4 B4：5 C1：2 D2：1 【解析】 由电路图可知， 闭合开关 S、 S1， R0与 R1串联， 电压表测量 R0两端的电压， 由 P得，定值电阻 R0的阻值为： R015， 电
19、路中的电流：I00.3A； 闭合开关 S、S2，R0与 R2串联，电压表测量 R0两端的电压， 通过 R2的电流：I20.24A， 由 PI2R 得，R2的电阻： R210， 电源电压： UI2（R0+R2）0.24 A （15+10）6 V， 由欧姆定律和串联电路电压规律可知，R1的阻值： R15， 若 S、S1、S2均闭合，R1与 R2并联，再与 R0串联，R1与 R2两端的电压相等， 根据 P可知，电功率与电阻成反比， 所以 R1与 R2功率的比值为： P1：P2R2：R110：52：1。 故选：D。 考点考点二：图像问题二：图像问题 3 （2019深圳）甲图是小灯泡 L 和电阻 R 的
20、 IU 图象。将小灯泡 L 和电阻 R 接入乙 图所示电路中， 只闭合开关 S1时， 小灯泡 L的实际功率为 1W 下列说法错误 （ ） A只闭合开关 S1时，小灯泡 L 的电阻为 4 B再闭合开关 S2时，电流表示数增加 0.2A C再闭合开关 S2时，电路总功率为 1.4W D再闭合开关 S2后，在 1min 内电阻 R 产生的热量为 240J 【解析】A、只闭合 S1时，电路为小灯泡 L 的简单电路，L 的实际功率为 1W，根 据 PUI 可知， 在甲图 L 的图线上找符合 U、I 乘积为 1W 的坐标，则有：UL2V，IL0.5A， 则小灯泡 L 的电阻：RL4，故 A 正确； B、由
21、 A 选项分析得，电源电压 UUL2V，再闭合 S2后，此时 R、L 并联接入电 路，电流表测干路中的电流， 电压为 2V，在甲图中找出 R 此时对应电流为 0.2A，则电流表示数增大 0.2A，故 B 正确； C、电源电压为 2V，R 的电流为 IR0.2A，L 的电流为 IL0.5A， 电路中总电流为 IIR+IL0.2A+0.5A0.7A， 则电路总功率：PU总I总2V 0.7A1.4W，故 C 正确； D、再闭合 S2时，电阻 R 的电压为 2V，电流为 0.2A， 通电 1min 产生热量：QWUIt2V 0.2A 60s24J，故 D 错误。 故选：D。 4 （2019临沂）如图甲
22、所示电路的电源电压为 3V，小灯泡的额定电压为 2.5V，图乙是 小灯泡的 IU 图象。闭合开关 S 后，下列判断正确的是（ ） A滑动变阻器的滑片 P 向左滑动时，灯泡变暗 B电流表示数为 0.4A 时，灯泡的电阻是 25 C电压表示数为 2.5V 时，小灯泡的功率是 1.25W D小灯泡正常发光时，滑动变阻器的电功率是 0.25W 【解析】A、由图可知，闭合开关 S 后，灯泡与变阻器串联，电压表测变阻器两端的 电压，电流表测电路中的电流， 滑片 P 向左滑动时，电路中的电阻变小，由欧姆定律可知，电路中的电流变大，根据 PI2R 可知灯泡的实际功率增大，则灯泡变亮，故 A 错误； B、由灯泡
23、的 IU 图象可知，当电流为 0.4A 时，灯泡的电压为 1V， 由欧姆定律可得，灯的电阻： RL2.5，故 B 错误； C、电压表示数为 2.5V 时，由串联电路电压的规律，灯的电压为：ULUU滑3V 2.5V0.5V， 由图象可知，灯的电压为 0.5V 时电流为 0.3A，则小灯泡的功率： PLULI0.5V 0.3A0.15W，故 C 错误； D、小灯泡的电压等于额定电压 2.5V 时，灯正常发光，由图象可知灯的额定电流为 0.5A， 根据串联电路电压的规律，变阻器的电压为：U滑UUL额3V2.5V0.5V， 此时滑动变阻器的功率： P滑U滑I滑0.5V 0.5A0.25W，故 D 正确
24、。 故选：D。 5 （2019锦州）为培养同学们的探究能力，某校组织科技社团的同学们对小灯泡的亮 暗进行研究。现取“6V 6W”和“6V3W”的小灯泡 L1和 L2各一个，标有“50 1A”字样 的滑动变阻器一个，量程为 00.6A 的电流表和量程为 03V 的电压表各一个，根 据测得的数据绘制出了两灯中电流与其两端电压变化关系的图象，如图甲所示。求： （1）小灯泡 L2的额定电流。 （2）将两灯并联接在电压为 6V 的电源两端，10min 内电路消耗的电能。 （3）将小灯泡 L2与滑动变阻器 R 串联接在电压为 12V 的电源两端，如图乙所示。 闭合开关 S，调节滑动变阻器，为了保证电路元件
25、安全，求滑动变阻器允许接入电路 的最小阻值。 【解析】 （1）由 PUI 可得，小灯泡 L2的额定电流 I2额0.5A； （2）将 L1和 L2并联接在 6V 电源两端时， 因并联电路中各支路两端的电压相等， 且额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等， 所以，电路的总功率： PP1+P26W+3W9W， 由 P可得 10min 内电路消耗的电能： WPt9W 10 60s5400J； （3）由图示电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端电压， 为了保证电路元件安全，电压表的示数为 3V 时，电路中电流最大， 由 I可知，滑动变阻器接入电路的最小阻值：R 滑最小 30。 答： （1）小
26、灯泡 L2的额定电流为 0.5A。 （2）将两灯并联接在电压为 6V 的电源两端，10min 内电路消耗的电能为 5400J。 （3）滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为 30。 6 （2019怀化）如图甲是定值电阻 R1和标有“8V 8W”灯泡 L 的 IU 关系图象。如图乙 所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器的最大阻值为 12当开关 S、S2闭合，开关 S1断开，将滑动变阻器 R2的滑片 P 滑到 b 端时，灯泡 L 的实际功率为 1W求： （1）灯泡正常发光 10s，电流通过灯泡产生的热量； （2）电源电压； （3）当开关 S、S1、S2同时闭合。调节滑片 P求电路消耗的最大功率。 【解析
27、】 （1）因为 P， 所以灯泡产生的热量为 QLPLt8W 10s80J； （2）当开关 S、S2闭合，开关 S1断开，将滑动变阻器 R2的滑片 P 滑到 b 端时，灯泡 与整个滑动变阻器串联。 由图象知，灯泡实际功率 P实L1W 时，灯泡两端电压为 U实L2V，I实0.5A， 因为 I， 所以滑动变阻器两端电压为 U2I实R20.5A126V， 所以电源电压为 UU实L+U22V+6V8V； （3）当开关 S、S1、S2同时闭合，滑动变阻器滑片位于最左端，灯泡和定值电阻 R1 并联。 因为 U实LUU额8V， 所以灯泡实际功率 P实LP额8W； 定值电阻阻值为 R110， 所以 R1功率为
28、P16.4W； 电路消耗的最大总功率为 P总P实L+P18W+6.4W14.4W。 答： （1）灯泡正常发光 10s，电流通过灯泡产生的热量为 80J； （2）电源电压为 8V； （3）当开关 S、S1、S2同时闭合，电路消耗的最大功率为 14.4W。 考点考点三：简单串联电路问题三：简单串联电路问题 7 （2019贵阳）如图所示电路，电源电压恒为 8V，小灯泡标有“6V 3W“字样。若不考 虑温度对灯泡电阻的影响，闭合开关 S，求： （1）小灯泡的额定电流； （2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器 R 接入电路的阻值。 （3）移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为 3V 时，小灯泡的实际功率。 【
29、解析】解： （1）灯泡的额定电压是 6V，额定功率是 3W， 由 PUI 得，灯泡的额定电流：IL0.5A， 由欧姆定律得，灯泡的电阻：R12； （2）灯泡正常工作时电路中的电流为：IIL0.5A， 滑动变阻器两端的电压：UU总U8V6V2V， 所以滑动变阻器的电阻：R4； （3）当电压表示数为 3V 时，灯泡两端的电压为 3V， 此时灯泡的实际功率为：P实0.75W。 答： （1）小灯泡的额定电流是 0.5A； （2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器 R 接入电路的阻值是 4； （3）电压表示数为 3V 时，小灯泡的实际功率是 0.75W。 8（2019北京） 如图所示的电路中， 电源两端电压保
30、持不变， 电阻丝 R1的阻值为 10 当 开关 S 闭合后，电压表的示数为 2V，电流表的示数为 0.4A求： （1）通电 10s 电阻丝 R1产生的热量； （2）电源两端的电压。 【解析】解： （1）通电 10s 电阻丝 R1产生的热量： QI2R1t（0.4A）21010s16J。 （2）由 I得，R1 两端的电压： U1IR10.4A104V， 根据串联电路电压规律可知，电源电压： UU1+U24V+2V6V。 答： （1）通电 10s 电阻丝 R1产生的热量为 16J； （2）电源两端的电压为 6V。 考点考点四：简单并联问题四：简单并联问题 9 （2019荆州）如图，电源电压恒为 4
31、.5V，灯泡 L 上标有“3V 1.5W”字样，滑动变阻器 R2上标有“15 1A”字样，定值电阻 R1阻值为 10，电流表量程为 03A，电压表量 程为 03V，不计温度对灯丝电阻的影响。 求： （1）灯泡正常工作时电阻为多大； （2）当开关 S、S1、S2闭合，S3断开时，电路最小总功率为多大； （3）当开关 S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻 器 R2的取值范围 【解析】解： （1）根据 P得，灯泡正常工作时电阻： RL6； （2）当开关 S、S1、S2 闭合，S3 断开时，灯泡 L 被短路，定值电阻 R1与滑动变 阻器 R2 并联， 当滑动变阻器 R2
32、的阻值最大为 15 时，电路总电流最小，电路总功率最小， 通过 R1的电流：I10.45A， 通过滑动变阻器 R2的电流：I20.3A， 电路最小总功率：P最小U （I1+I2）4.5V （0.45A+0.3A）3.375W； （3）当开关 S、S3闭合，S1、S2 断开时，R1断路，灯泡 L 与滑动变阻器 R2串联， 电压表测滑动变阻器 R2两端电压 灯泡的额定电流：I额0.5A； 因为灯泡额定电流 I额0.5A， 电流表量程为 03A， 滑动变阻器标有“15 1A”字样， 所以，在确保电路元件安全的情况下，电路中最大电流为 I最大I额0.5A，此时滑动 变阻器 R2阻值最小， 则电路最小总
33、电阻：R最小9 滑动变阻器 R2最小阻值：R2最小R最小RL963； 因为电压表量程为 03V，所以在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器两端电 压最大为 U23V 时，此时滑动变阻器阻值最大， 此时电路中电流：I最小0.25A， 滑动变阻器 R2最大阻值：R2最大12， 综上所述滑动变阻器的阻值范围为 312。 答： （1）灯泡正常工作时电阻为 6； （2）当开关 S、S1、S2闭合，S3断开时，电路最小总功率为 3.375W； （3）当开关 S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻 器 R2的取值范围为 312。 10 （2019临沂）图甲是小明家安装的即热式热
34、水器，其具有高、低温两挡加热功能， 低温挡功率为 5500W，内部等效电路如图乙所示，R1和 R2是两个电热丝。某次小眀 用高温挡淋浴时，水的初温是 20，淋浴头的出水温度为 40 C，淋浴 20min 共用水 100L 假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收 【c水4.2 103J/ （kgC） 】 求： （1）电热丝 R1的阻值。 （2）该热水器高温挡功率。 【解析】解： （1）由图知，两开关同时闭合时，两电阻并联，只闭合 S1时，为 R1的简单电路； 因为并联的总电阻小于其中任一分电阻， 根据 P可知， 只闭合 S1时， 电阻较大， 功率较小，为低温挡， 电热丝 R1的阻值：R
35、18.8； （2）用高温挡淋浴时，淋浴 20min 共用水 100L， 水的质量：mV1.0 103kg/m3 100 10 3m3100kg； 水从初温 20升高到 40 C 吸收的热量： Qcmt4.2 103J/（kgC） 100kg （40 C20 C）8.4 106J； 由题知，假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收， 则消耗的电能：WQ8.4 106J； 该热水器高温挡功率： P高7000W。 答： （1）电热丝 R1的阻值为 8.8； （2）该热水器高温挡功率为 7000W。 考点考点五：动态电路问题五：动态电路问题 11 （2019丹东）如图所示，小灯泡标有“6V 3
36、W”字样（电阻不受温度影响） ，R1为定值 电阻，R2为滑动变阻器，其最大阻值为 40。 （1）当开关 S、S1、S2都闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为 0.6A，电路 工作 50s，求 R1的阻值和电流通过 R1产生的热量。 （2）当电路中有元件工作时，求电路消耗的最小功率。 【解析】解： （1）当开关 S、S1、S2都闭合时，灯泡 L 与电阻 R1并联，电流表测干 路电流， 因并联电路中各支路两端的电压相等，且小灯泡恰好正常发光， 所以，电源的电压 UUL6V， 由 PUI 可得，通过小灯泡的电流： IL0.5A， 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和， 所以，通过 R1的电流：
37、 I1IIL0.6A0.5A0.1A， 由 I可得，R1的阻值： R160， 50s 内电流通过 R1产生的热量： Q1I12R1t（0.1A）26050s30J； （2）灯泡的电阻： RL12， 因 RLR1， 所以，当开关 S 闭合，S1、S2都断开且滑片位于右端时，R1与 R2的最大阻值串联， 此时电路的总电阻最大，电路的总功率最小， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电路消耗的最小功率： P小0.36W。 答： （1）R1的阻值为 60，电流通过 R1产生的热量为 30J； （2）当电路中有元件工作时，电路消耗的最小功率为 0.36W。 12 （2019辽阳）图甲是两档空气炸
38、锅，图乙是其内部简化电路，R1、R2均为发热体， 将开关 S 分别置于 1、2 两位置时，空气炸锅处于不同的档位。已知两档空气炸锅的 高温档功率为 900W，R2阻值为 96.8求： （1）发热体 R1的阻值是多少？ （2）空气炸锅一次性可装入 200 克牛柳，若将这些牛柳从 40加热到 190，牛柳 需要吸收多少热量？【c牛柳3 103J/（kg） 】 （3）不计热量损失，用高温档将 200g 牛柳从 40加热到 190，需要多长时间？ 【解析】解： （1）由电路图可知，当 S 置于 1 位置时，R1、R2并联， 当 S 置于 2 位置时，只有电阻 R2接入电路； 因为并联电路的电阻小于任何
39、一个分电阻，即并联电阻小于 R2，所以接 1 时为高温 档， 因此由 P可知，当 S 置于 1 位置时，功率较大，即空气炸锅处于高温档； 当 S 置于 2 位置时，空气炸锅处于保温状态； 则 R2的功率 P2500W， 发热体 R1的功率：P1900W500W400W； 由 P可知，R1121。 （2）牛柳需要吸收的热量 Q吸cmt3 103J/（kg） 0.2kg （19040） 9 104J； （3）不计热量损失 Q吸W9 104J； 由P可得， 用高温档牛柳从40加热到190， 需要时间t100s。 答： （1）发热体 R1的阻值是 121。 （2）牛柳需要吸收 9 104J 热量； （
40、3）需要 100s 长时间。 13 （2019通辽）有一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和 R2均为电热丝。R1 88，R222。 （1）如何控制 S1和 S2，使热水器处于高温挡； （2）求低温挡正常工作 5min 电热丝产生的热量； （3）求中温挡正常工作时热水器的功率。 【解析】解： （1）由图知，当闭合开关 S1，并将 S2拨至位置 a 时，R1和 R2并联接入电路，此时 电路中的总电阻最小，电源电压不变，由 P可知，此时总功率最大，热水器处 于高温挡； （2）当断开 S1，并将 S2拨至位置 b 时，R1和 R2串联接入电路，由 P可知，此 时总功率最小，热水器处于低温挡； 此时
41、热水器正常工作 5min 内电热丝产生的热量： Qt 5 60s1.32 105J； （3）只闭合开关 S1时，电路为 R1的基本电路，热水器处于中温挡； 此时电路的功率：P中550W； 答： （1）当闭合开关 S1，并将 S2拨至位置 a 时，热水器处于高温挡； （2）低温挡正常工作 5min 内电热丝产生的热量为 1.32 105J； （3）中温挡正常工作时热水器的功率为 550W。 考点考点六：综合计算六：综合计算 14 （2019鄂尔多斯）甜甜要制作一个电动航模，需要电动机作为动力源，她找来电吹 风，研究了电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风， 为了防止温度过
42、高，用一个 PTC 电阻 R0与电阻为 50 的电热丝 R 串联，R0的阻值 随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题： （1）PTC 电阻是由 材料制成的；电动机的工作原理是 。 （2）电吹风吹热风时，求电热丝的最大发热功率。 （3） 电吹风吹冷风时， 通过电动机的电流为 1A， 工作 20s， 电动机的机械效率为 90%， 求电动机线圈电阻。 （不计机械摩擦损耗的能量） 【解析】解： （1）由图乙可知，PTC 电阻 R0的阻值随温度的变化而变化，是由半导 体材料制成的； 电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用； （2）由图乙可知，R0的最小阻值为 10，此时电热丝支路的总电阻最小，
43、该支路中 的电流最大，电热丝的发热功率最大， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电热丝支路中的电流： I大A， 则电热丝的最大发热功率： P热I大 2R（ A）250672.2W （3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为 1A，工作 20s，消耗的电能： W电UIt220V 1A 20s4400J， 由 100%可得，输出的机械能： W机械W电4400J 90%3960J， 电动机线圈电阻产生的热量： QW电W机械4400J3960J440J， 由 QI2Rt 可得，电动机线圈的电阻： R线圈22。 答： （1）半导体；通电导体在磁场中受到力的作用； （2）电吹风吹热风时，电热丝的最
44、大发热功率为 672.2W； （3）电动机线圈电阻为 22。 15 （2019抚顺）如图甲所示是一款加热杯，可以通过控制开关实现高、中、低三档加 热，其简化电路图如图乙所示。R1、R2、R3均为电热丝，已知 R1176 加热杯的部 分参数如表。求：c水4.2 103J/（kg） ，水1.0 103kg/m3 （1）R2的阻值是多少？ （2）加热杯的低温档功率是多少？ （3）若不计热量损失，加热杯使用高温档加热，使 1L 水从 12升高到 100，需要 多长时间？ 额定电压 220V 高温档功率 1100W 中温档功率 440W 低温档功率 容量 1L 【解析】解： （1）当 S 接高温档触点时
45、，电路为 R3的简单电路， 由 PUI可得，R3的阻值： R344， 当 S 接中温档触点时，R2、R3串联，则此时电路中的总电阻： R总110， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，R2的阻值： R2R总R31104466； （2）当 S 接低温档触点时，R1、R3串联，则加热杯的低温档功率： P低220W； （3）满壶水的体积： V1L1dm31 10 3m3， 由 可得，水的质量： mV1.0 103kg/m3 1 10 3m31kg， 水吸收的热量： Q吸cm（tt0）4.2 103J/（kg） 1kg （10012）3.696 105J， 不计热量损失时，消耗的电能： WQ吸
46、3.696 105J， 由 P可得，需要的加热时间： t336s。 答： （1）R2的阻值是 66； （2）加热杯的低温档功率是 220W； （3）若不计热量损失，加热杯使用高温档加热，使 1L 水从 12升高到 100，需要 336s。 16 （2019海南）小谦根据如图甲所示的电路组装成调光灯，并进行测试。电源电压保 持不变，小灯泡的额定电压是 6V，小灯泡的 IU 图象如图乙所示。 求： （1）小灯泡正常发光时的电阻。 （2）小灯泡正常发光 10min 消耗的电能。 （3）经测算，小灯泡正常发光时的功率占电路总功率 50%，如果把灯光调暗，使小 灯泡两端电压为 3V，小灯泡的实际功率占电
47、路总功率的百分比是多少？ （4）小谦认为这个调光灯使用时，小灯泡的功率占电路总功率的百分比太低，请写 出一种出现这种情况的原因。 【解析】解： （1）小灯泡的额定电压是 6V，小灯泡的 IU 图象如图乙所示，由图乙 可知，小灯泡正常发光时的电流，IL1A， 由 I可得小灯泡的电阻：RL6； （2）小灯泡正常发光 10min 消耗的电能： WLULILt6V 1A 10 60s3600J； （3） 小灯泡正常发光时的功率占电路总功率 50%，50%可得电源电压： 50%，解得：U12V； 把灯光调暗，使小灯泡两端电压为 3V，小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比： 25%； （4）由（3）分析可
48、知，调光灯使用时，小灯泡的功率占电路总功率的百分比太低， 是小灯泡两端的电压太小或滑动变阻器两端的电压太大。 答： （1）小灯泡正常发光时的电阻是 6。 （2）小灯泡正常发光 10min 消耗的电能是 3600J。 （3）经测算，小灯泡正常发光时的功率占电路总功率 50%，如果把灯光调暗，使小 灯泡两端电压为 3V，小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比是 25%； （4）小谦认为这个调光灯使用时，小灯泡的功率占电路总功率的百分比太低，是小 灯泡两端的电压太小或滑动变阻器两端的电压太大。 17 （2019齐齐哈尔）如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如 图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为 110，M 是电动机。开关 S1闭合后， 当 S2接 1、2 时吹冷风；当 S2接 2、3 时吹温风；当 S2接 3、4 时吹热风，此时空调 扇的总功率为
