《電功和電熱》提優(yōu)復(fù)習(xí)練習(xí)

1、電功和電熱提優(yōu)復(fù)習(xí)練習(xí)1、有甲、乙、丙、丁四個標(biāo)有“110V 100W”的燈泡，要把它們接在220V特的電路中使用。圖(a)和圖(b)哪一種接法好？試說明理由。答案：圖(a)好思路點撥：在圖(b)中，如果某一燈泡損壞或者斷路，例如甲燈損壞，則電路變成為丙、丁兩燈并聯(lián)后再與乙燈串聯(lián)，由于丙、丁兩燈的并聯(lián)電阻小于乙燈的電阻，由此乙燈獲得的電壓將超過此電路總電壓(220V)的一半，即乙燈兩端的電壓將超過110V，這將導(dǎo)致乙燈燒毀，進(jìn)而丙、丁兩燈也不能發(fā)光，而在圖(a)中，如果某一燈泡損壞，則不會波及其他燈泡隨之損壞，只是與其串聯(lián)的燈泡不發(fā)光，而另外兩燈卻能照常發(fā)光2、家用電熨斗為適應(yīng)不同衣料的熨燙，

2、設(shè)計了調(diào)整溫度的多擋開關(guān)。使用時轉(zhuǎn)動旋鈕即可使熨斗加熱到所需的溫度。圖是電熨斗的電路圖。旋轉(zhuǎn)多擋開關(guān)可以改變1、2、3、4之間的連接情況?，F(xiàn)將開關(guān)置于溫度最高擋，這時，1、2、3、4之間的連接是圖中的哪一幅？( )思路點撥以U表示電源電壓，R表示圖中每根電阻絲的電阻，在圖所示的各種連接法中，由于接法不同，各種電路中電阻絲發(fā)熱的情況不同，因而電熨斗可以得到多檔的溫度在圖A所示的接法中，兩根電阻絲并聯(lián)接入電路，其總電阻為，則此時電熨斗得到的總功率為；在圖B所示的接法中，僅有右側(cè)一根電阻絲接入電路通電，左側(cè)一根電阻絲中無電流，故此時電熨斗的總功率為；在C圖所示的接法中，電源實際上被斷開了使整個電熨斗

3、中無電流通過，此時電熨斗的總功率為Pc0在D圖所示的接法中，是兩根電阻絲串聯(lián)接入電路，其總電阻為2R，則此時電熨斗消耗的總功率為3.樓道里的燈常常徹夜通明，因而極易損壞。給它串聯(lián)一個電阻后再接到電路里，雖然亮度略有降低，壽命卻可以大大延長。現(xiàn)在欲使“220V25W”的燈炮在實際使用時消耗的功率約是額定功率的80，應(yīng)該串聯(lián)多大的電阻？這個電阻消耗的電功率是多大？思路點撥本題電路為一燈泡與一電阻R串聯(lián)后接入電壓Uo220V的電路中，以Rl表示燈的電阻，R2表示與之串聯(lián)的電阻，U1、U2分別表示燈泡兩端和電阻R2兩端的電壓，如圖所示則由題述可由燈泡的額定電壓和額定功率求出其電阻，當(dāng)通過燈泡的電流改變

4、時，視其電阻不變則可求出燈泡功率變?yōu)轭~定功率的80時通過燈泡的電流和加在燈泡上的電壓，進(jìn)而便可求得R2兩端的電壓和通過它的電流，則R2的電阻和它此時消耗的功率便可解出在解出U1和U2的基礎(chǔ)上，也可以從此電路的整體考慮，則 U1與U2之比應(yīng)該等于R1與R2之比，也應(yīng)等于此時兩者所消耗的功率之比，利用這些比例關(guān)系，也可以得出本題的解答解：此燈泡的額定電壓為220V，額定功率為25W，則它的電阻R1滿足：， 所以當(dāng)此燈泡接入圖2-1中的電路時，依題意其消耗的實際功率P180%P0，由電功率的公式可知此時通過燈泡的電流I滿足：， 則此時燈泡兩端的電壓為U1IR10.1×1936V196V由串

5、聯(lián)電路的規(guī)律知此時R2兩端的電壓為：U2U0U1220V196V24V這時通過R2的電流I0.102A，則R2的大小為：這個電阻此時消耗的電功率為：P2IU20.102×24W2.45W4有二只燈泡，分別標(biāo)有“220V15W”和“220V100W”的字樣。如將它們串聯(lián)接在電壓為380V的動力電源上，則（ ）A15W的燈泡燒壞，100W的燈泡完好 B100W的燈泡燒壞，15W的燈泡完好C二只燈泡均被燒壞 D二只燈泡均完好思路點撥“220V 15W”燈泡的電阻為“220V 100W”燈泡的電阻值為以此兩燈泡串聯(lián)接入Uo380V的電路中時，按串聯(lián)分壓的公式，則15W燈泡獲得的電壓U1和10

6、0W燈泡獲得的電壓U2分別為： 由上計算結(jié)果可見，15W燈泡獲得的實際電壓為330V，這一數(shù)值遠(yuǎn)超過該燈泡的額定電壓220V，可見該燈泡會被燒毀，15W燈泡燒毀以后，電路斷開了，電路中將沒有電流通過，100W燈泡也會隨之熄滅，但100W燈泡不會被破壞5、賈銘同學(xué)打算利用電能表來測量電視機(jī)實際消耗的電功率。他斷開電能表連接的所有其他用電器，只把電視機(jī)打開，在t秒內(nèi)測得電能表的盤轉(zhuǎn)數(shù)為N。如果電能表銘牌上標(biāo)明每千瓦時的盤轉(zhuǎn)數(shù)為n，電視機(jī)的電功率為_W。思路點撥電度表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)N轉(zhuǎn)時，電視機(jī)消耗的電能為 電視機(jī)消耗這些電能的時間為ts，則它的電功率為6、小明家有一個標(biāo)有“220V，800W”的電爐，在額

7、定電壓下用10分鐘能燒開一壺水。一天他用這個電爐在相同環(huán)境下（空氣的溫度和壓強(qiáng)相同）燒開同樣一壺水卻用了12min，請你幫助小明算一算他家當(dāng)時的電源電壓約為多大。你在計算過程中使用了哪些近似條件？思路點撥兩種情況水吸收的熱量相等，若忽略燒水過程中水壺向外界的散熱，則兩種情況下電爐的發(fā)熱量相等又假設(shè)此電爐的電阻絲的阻值不隨溫度變化，則可根據(jù)兩情況下發(fā)熱量相等的關(guān)系來列方程求解本題答案：以R表示電爐電阻絲的電阻，以U1和U2分別表示前后兩次情況下的電壓，以t1和t2分別前后兩次通電所用的時間，則由于兩情況下發(fā)熱量相等，故應(yīng)有 小明家當(dāng)時的電源電壓約為 以上解答中利用到的近似條件有以下兩條：(1)電

8、爐電阻絲的電阻不隨溫度改變；(2)對水加熱過程中水壺對外散熱忽略不計7.由電源引到某工地的一只“220V、100W”的燈泡亮度較暗，測得該燈泡的實際功率只有81瓦，而電源的電壓確為220伏。輸電導(dǎo)線上消耗的功率約有多大？你在計算中用到了什么近似？思路點撥通常情況下用電，由于輸電線路不長，輸電線的電阻很小，因此一般都忽略不計而沒有，本題情況下，由于是從電源到工地輸電導(dǎo)線較長，則其電阻不可忽略，故此時電路等效于圖所示的情況，其中電源電壓Uo220V，以R1表示燈泡的電阻，R2表示輸電導(dǎo)線的電阻，由于R1和R2串聯(lián)，故電燈R1上獲得的電壓小于220V，從而使電燈亮度較暗答案：根據(jù)燈泡的額定功率Po和

9、額定電壓Uo與其中電阻R1的關(guān)系可得：此時電燈實際消耗的電功率為 P181W以I1表示此時通過電燈的電流，則應(yīng)有 故得 此時電燈兩端的電壓U1I1R10.41×484V198V 輸電線上消耗的電壓（即R2兩端的電壓）為：U2UoU1220V198V22V輸電線上消耗的電功率（即R2消耗的電功率）為： P2I2U2I1U10.41×22W9.0W以上解法中應(yīng)用了此時燈絲的電阻與燈泡在額定電壓下工作時的電阻相等這一關(guān)系，即認(rèn)為燈絲的電阻不隨溫度的變化而變化這是一種近似8.山區(qū)某工地方程式時，照明電路需用導(dǎo)線從離工地250m處的電源引來，工地上要用一只“220V100W”和一只“

10、220V200W”的燈泡來照明，所用導(dǎo)線的電阻為0.018/m，如果電源兩端的電壓為220V，且保持不變，試求照明時導(dǎo)線上所消耗的功率和每只燈泡實際所消耗的功率。（計算時不考慮燈絲電阻的變化，數(shù)值只取整數(shù)，小數(shù)可四舍五入）思路點撥 此電路的電路圖如圖所示，其中R0表示輸電導(dǎo)線的電阻 根據(jù)兩燈泡的額定電壓和額定功率可以求出每個燈泡的電阻，則此電路成為三個電阻均為已知的電路，所求各問便都可以迎刃而解了答案：以R1和R2分別表示兩個燈泡的電阻，則應(yīng)有 以R12表示R1和R2的并聯(lián)電阻，則有 輸電導(dǎo)線的電阻R0為：R00.018/m×2×250m9則全電路的總電阻為：RR0R129

11、161170電路中的總電流為：得導(dǎo)線上發(fā)熱消耗的功率為：P0I2R01.32×9W15W此時并聯(lián)部分的電壓UL即為每燈獲得的實際電壓，其值為ULIR121.3×161V209V故得此時兩燈消耗的實際功率分別為： 9.有兩種燈泡，分別標(biāo)有“110V 60W”和“110V 25W”，把它們接入家庭照明電路中。（1）能不能各取一只串聯(lián)使用？請說明原因。（2）若把兩種燈泡在同一電路中混合使用，并使它們都能正常發(fā)光，最少應(yīng)各使用多少只，如何連接？（3）這時總電功率是多少？解：（1）不能各取一只串聯(lián)使用。 60W燈的電阻 201.7 25W燈的電阻 484串聯(lián)后，25W燈的電壓為U2，

12、根據(jù)串聯(lián)分壓得： 即： 代入數(shù)據(jù)，解得：U2155V，超過了燈的額定電壓。 （2）設(shè)使用60W的燈m只，使用25瓦的燈n只，分別并聯(lián)后再串聯(lián)使用，各分壓110V時，才能正常發(fā)光，此時有： 故使用5只60W的燈并聯(lián)后，再與12只并聯(lián)的25W的燈串10市場銷售的電熱水壺有兩種形式，一種如圖所示，電熱元件在壺底下面的底座內(nèi)；另一種如圖所示，電熱元件在壺底之上，浸沒在水中。如果兩種水壺的耗電功率相同，壺內(nèi)水量也相同，那么（ ）A(a)壺的電熱元件在壺底下面，有利于水的對流，(a)壺中的水先沸騰。B(a)壺的電熱元件安放在底座內(nèi)，熱量損失較小。C(b)壺中的電熱元件被水包圍，熱量損失小，(b)壺中的水溫

13、上升較快。D(b)壺的電熱元件體積較小，熱能的利用率較低。思路點撥由于兩種水壺消耗的電功率相同，則它們的電熱絲在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是相等的(a)壺的電熱元件放在壺底下，則其所產(chǎn)生的熱量將有一部分向空氣中散失，(b)壺中電元件浸沒在水中，則其所產(chǎn)生的熱量將全部被水吸收可見在相同的時間內(nèi)(b)壺中水吸收的熱量較多而兩壺水的質(zhì)量和初溫又都對應(yīng)相等，故(b)壺中的水溫上升較快(b)壺的熱能利用率也就高于(a)壺的熱能利用率11冬天，李明同學(xué)插上電熱取暖器的插頭后發(fā)現(xiàn)室內(nèi)電燈變暗了。他用電壓表測量供電電壓，結(jié)果是，不接取暖器時的電壓是210V，接上標(biāo)有“220V 1000W”的電熱取暖器后電壓降為2

14、00V，通過計算可以知道，供電電路中的電阻約為_。供電線路損耗的電功率約為 思路點撥由電熱取暖器的額定電壓U0和額定功率P0可以求得出此電熱取暖器的電阻R的大小為將上述電熱取暖器接入電路后，使電路的電壓由U1210V降為U2200V，這一電壓減小的原因是因為電熱取暖器接入后，通過輸電電路的電流增大了(其增大量就等于此時通過電熱取暖器的電流)，而這一電流增大又使消耗在輸電線路上的電壓增加，由于輸電線路上消耗的電壓與用電器所獲得的電壓的總和等于電源提供的電壓，因此輸電線路上消耗的電壓增加多少，用電器獲得的電壓就會減少多少據(jù)此，可得解法如下：此時通過電熱取暖器的實際電流為以R表示輸電線路的電阻，則據(jù)

15、上分析應(yīng)有IRU1U212.電飯鍋的原理如圖所示。煮飯時開關(guān)S是閉合的，紅色指示燈亮；飯熟后（當(dāng)時的溫度大約為103）保溫時開關(guān)S自動斷開，黃燈亮。電阻R1的作用是保護(hù)紅色指示燈不致因電流過大而燒毀，與電飯鍋發(fā)熱板的等效電阻相比，二者的大小應(yīng)有什么關(guān)系？為什么？通常情況下用這種電飯鍋燒水時它的自動斷電功能不起作用，這是為什么？思路點撥 開關(guān)S閉合時，電阻R2和黃燈被短路，黃燈中無電流通過，不會發(fā)光此時電源電壓全部加在發(fā)熱板和與之相并聯(lián)的由R1和紅燈串聯(lián)組成的支路上由于紅燈只起指示作用故其消耗的功率應(yīng)遠(yuǎn)小于發(fā)熱板所消耗的功率，即通過紅燈的電流應(yīng)遠(yuǎn)小于通過發(fā)熱板的電流為此，應(yīng)使與紅燈串聯(lián)的電阻R1

16、遠(yuǎn)大于發(fā)熱板的等效電阻開關(guān)S斷開時，電阻R2和黃燈被接入電路中，黃燈中有電流通過，因而發(fā)光，并且此時由于黃燈和R2上分配了一定的電壓，則發(fā)熱板兩端的電壓將降低，則發(fā)熱板的功率將減小，這時發(fā)熱板發(fā)熱較少，起保溫作用答案：R1應(yīng)遠(yuǎn)大于發(fā)熱板的等效電阻 因為紅燈只起指示作用，則R1和紅燈消耗的功率應(yīng)遠(yuǎn)小于發(fā)熱板的功率，R1與紅燈串聯(lián)后組成的支路與發(fā)熱板并聯(lián)，所以流過R1和紅燈的電流應(yīng)遠(yuǎn)小于流過發(fā)熱板的電流，故R1應(yīng)遠(yuǎn)大于發(fā)熱板的等效電阻13.淋浴用水的流量約為10升/分，合適的水溫約為50，用水時間約為4分鐘。電熱淋浴器有兩種設(shè)計，一種是淋浴時電流直接對于流動的水加熱，另一種則備有水箱，待箱中的水加

17、熱至合適的溫度后再淋浴。加熱前的水溫以20計。請根據(jù)上面提供的數(shù)據(jù)論證，第一種設(shè)計不適合大多數(shù)家庭的供電電路。如果水箱中的水恰好夠一個人淋浴用，供電電路允許的電流最大為10A，電加熱的效率為80，這種條件下把水箱中的水加熱最少需多長時間？思路點撥 家用電熱淋浴器，如采用儲水式的，則它對加熱的電流的大小沒有一定的要求(電流較小時可在較長時間內(nèi)將儲水箱內(nèi)的水加熱至一定的溫度)，因而可采用不超過家庭照明電路允許的電流來進(jìn)行工作，顯然，這是可以的但若采用無水箱式電熱淋浴器，由于它對電流的大小有一定的要求，而這一要求如果超過家用照明電路允許通過的最大電流，則此淋浴器便不能在此電路中工作 本題的條件中，對

18、于水的流量、水溫的變化都提出了一定的要求，如采用題述的第一種設(shè)計時，我們可以從按其流量和水溫度變化的要求來求出其所需電流的大小與供電電路所允許的最大的電流來進(jìn)行比較以確定該方案是否可行；也可以從電路允許的最大電流出發(fā)，設(shè)其流量達(dá)到要求，再看其水溫變化是否能滿足要求；還可以從電路允許的最大電流出發(fā)，設(shè)其水溫變化滿足要求，再看其流量是否能滿足要求由此，本題有下述的多種解法答案：(1)從電流方面考慮 設(shè)此無水箱式淋浴器正常工作時通過的電流為I，則依題述在1min內(nèi)流過此淋浴器的水的質(zhì)量為 m=V=1×103×10×10-3kg=10kg 這些水流過淋浴器后，其溫度由t1

19、20升至t250，所需吸收的熱量為 QcmT(t2一t1)42×103×10×(5020)J1.26×106J 以上熱量由電熱提供，即QIut可見此無水箱式淋浴器若要正常工作，其所需電流為96A，這大大超過了家用照明電路允許的電流10A，即將它安裝在家用照明電路中是不行的所以，第一種設(shè)計方案不適應(yīng)大多數(shù)家庭的供電電路 (2)水箱中水的質(zhì)量mV1×103×10×10-3×4kg40kg使水箱中水溫由t1升至t2所需的熱量Q2mc(t2一t1)設(shè)加熱電路中以允許的最大電流I10A加熱，則電流在時間t內(nèi)提供焦耳熱為Q1I

20、Ut由于加熱的效率為0.8，所以有Q1Q2由上諸式解得即在題給條件下把水箱中的水加熱到所需的溫度至少需要48min14、電烙鐵使用前需要一定的預(yù)熱時間，因而若暫時不用也要接在電源上，這樣既費電又會造成烙鐵頭氧化而不易沾錫。所以，有時采用如圖所示電路，在暫不需要焊接時，斷開S，使電烙鐵處于預(yù)熱狀態(tài)；當(dāng)需焊接時，閉合S，就能很快達(dá)到焊接溫度?，F(xiàn)用“220V25W”的電烙鐵，若燈炮在預(yù)熱狀態(tài)時的電阻為800，則預(yù)熱狀態(tài)下電烙鐵消耗的功率為多少瓦？整個電路消耗的功率是電烙鐵正常工作時的百分之幾？思路點撥由圖可見，使電烙鐵處于預(yù)熱狀態(tài)時，電烙鐵消耗的功率較少，則通過它的電流應(yīng)較小，由于電源電壓一定(220V)，則此時電路中電阻應(yīng)較大，故應(yīng)將開關(guān)S斷開，使燈泡與電烙鐵串聯(lián)，而電烙鐵工作時，則其消耗的功率應(yīng)該較大，即通過它的電流應(yīng)該較大，電路中的總電阻應(yīng)該較小，故此時是將開關(guān)S閉合使電燈短路，這樣，220V電壓全加在電烙鐵上 解：“220V、25W”電烙鐵正常工作的電流為：電烙鐵的電阻：預(yù)熱狀態(tài)時電路的總電阻為：RR1R2193