60讲 电学专有讲义（师生版） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共25 页 初中物理自主招生讲义60 1．电功率的计算 【知识点的认识】 （1）定义式：P＝U．即电功率等于用电器两端的电压和通过它的电流的乘积，该公式是 电功率的普适公式，适用于所有的用电器。 P 表示电功率，单位是；U 表示某段电路两端的电压，单位是V；表示通过这段电路的电 流，单位是 （2）导出式：P＝2R，P＝ ．这两个公式只适用于纯电阻电路，即能将电能全部转化为 内能的用电器，如电炉子、电饭煲就属于纯电阻电路。 【解题方法点拨】 （1）分析比较用电器的电功率： 首先考虑公式P＝U 分析，如果不好使，可以考虑： ①对于串联电路，因为电流到处相等，用P＝2R 较为利便； 串联电路中电功率与电压、电阻的关系：串联电路： ＝ ＝ （电功率之比等于它 们所对应的电压、电阻之比） ②对于并联电路，因为各并联电路两端电压相等，用P＝ 较为利便。并联电路中电功率 与电流、电阻的关系： ＝ ＝ （电功率之比等于它们所对应的电流之比、等于它 们所对应电阻的反比） （2）计算用电器的电功率：计算每个用电器的电功率，无论串联、并联电路，都可以用P ＝2R 计算，也都可以用P＝ 计算。选用哪个公式就看题目已知的是哪些量。 第1 页/ 共25 页 【命题方向】 第一类常考题：电功率计算公式的简单运用 “ 标有6V3”的小灯泡，通过它的电流与电压的关系如图所示。若把它与一只阻值为8Ω 的电 阻并联接在电压为4V 的电路中，则整个电路消耗的功率为（ ） ．3 B．33 ．36 D．5 分析：从图象上可以看出当电源电压为4V 时，通过灯泡的电流为1＝04，根据公式＝ 可 求通过电阻的电流，进一步求出总电流，根据公式P＝U 可求整个电路消耗的功率。 解：通过电阻的电流2＝ ＝ ＝05，电路总电流＝1+2＝04+05＝09， 则整个电路消耗的功率为P＝U＝4V×09＝36。 故选。 点评：本题考查并联电流和电功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，重点是并联 电路电流的规律，还要学会从题目所给信息中找到有用的数据。 第二类常考题：变形公式的综合应用 如图所示，R1＝20 欧，R2＝40 欧，电源电压保持不变。 （1）当S1、S2都闭合时，电流表1的示数是06 安，小灯泡L 恰好正常发光，求电源电压 和小灯泡的额定电压； （2）当S1、S2都断开时，电流表2的示数是02 安，求小灯泡的实际功率； （3）小灯泡的额定功率是多少？ 分析：（1）当当S1、S2 都闭合时，R1 和灯泡L 并联，R2 被短路。电流表1 的测R1 的电 流。由电流表1的示数是06 安，R1＝20 欧可算出电源电压。小灯泡L 恰好正常发光，电源 第1 页/ 共25 页 电压和小灯泡的额定电压相等。 （2）当S1、S2 都断开时，R2 与L 串联，R1 被断路。由R2＝40 欧，电流表2 的示数是02 安，可算出R2 的电压，由电源电压减去R2 的电压，可算出灯泡实际电压，由电压和电流 可由公式P＝U 算出灯泡功率。由R＝ 可算出灯泡电阻。 （3）小灯泡的额定电压已算出，再由电阻通过P＝ 算出额定功率。 解：（1）当S1、S2都闭合时，R1与L 并联，R2被短路 U＝U 额＝U1＝1•R1＝06×20Ω＝12V （2）当S1、S2都断开时，R2与L 串联，R1被断路 L＝2＝02 UL＝U U ﹣ 2＝U﹣2•R2＝12V 02×40 ﹣ Ω＝4V RL＝ ＝ ＝20Ω P 实＝U 实•L＝4V×02＝08 （3）P 额＝ ＝ ＝72 答：（1）电源电压12V，小灯泡的额定电压12V； （2）小灯泡的实际功率08； （3）小灯泡的额定功率72。 点评：本题综合性较强，考查的内容较多。会辨别串、并联，会用欧姆定律计算，会用电 功率公式计算，知道串、并联电路的电压规律，电流规律。需要注意的是：P＝2R 和P＝ 这两个公式在电功率计算题里要经常用到。 一．电功率的计算（共55 小题） 1．一台电动机的额定电压是220V，其电阻是2Ω．正常工作时，通过的电流为5，忽略各 种摩擦，则电动机正常工作时将电能转化为机械能的效率约为（ ） ．100% B．95% ．90% D．80% 第1 页/ 共25 页 2．有两只灯泡L1 和L2 “ ，分别标有6V 6” “ 和6V 3”字样，若不考虑温度对灯丝电阻的影 响，下面说法正确的是（ ） ．正常工作时，L1的电阻大于L2的电阻 B．正常工作时，L1消耗的电能一定大于L2消耗的电能 ．将两灯串联在6V 的电源上发光时，L2比L1亮 D．当两灯并联在6V 的电源上发光时，通过L1的电流小于通过L2的电流 3．如图所示，电源电压不变，定值电阻R＝18Ω，另有四只额定功率为2，额定电压分别 为3V、6V、12V、24V 的灯泡，当把它们分别接在电路中的、B 两端时，实际功率最大 的是（ ） ．3V 的灯 B．6V 的灯 ．12V 的灯 D．24V 的灯 4．如图所示，电源的输出电压恒定不变，现将一个灯泡L 接在离电源很近的B 两点时， 灯泡L 消耗的功率为25，若将灯泡L 接在离电源较远的D 两点时，灯泡L 消耗的功率 为16，则输电导线和BD 消耗的功率为（ ） ．1 B．2 ．4 D．9 5．如图所示的电路中，、B、分别表示电流表或电压表，它们的示数以安或伏为单位。当 开关S 闭合后，、B、三表示数分别为1、3、2 时，灯L1、L2正好均正常发光。已知灯 L1、L2的额定功率之比为3：1 ，则可以判断（ ） ．、B 、均为电流表 B．、B 、均为电压表 ．为电压表，、B 均为电流表 第1 页/ 共25 页 D ．为电流表，、B 均为电压表 6．额定电压都是110V，额定功率P＝100、PB＝40 的电灯两盏，若接在电压是220V 的电 路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是图中的哪一个 （ ） ． B． ． D． 7．有两个电路元件和B．流过元件的电流与其两端电压的关系如图（甲）所示，把它们串 联在电路中，如图（乙）所示。闭合开关S，这时电流表的示数为04，则电源电压和元 件B 的电功率分别是（ ） ．20V 08 B．25V 10 ．45V 10 D．45V 18 8 “ ．图所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是：灯10V 10”，B “ 灯60V 60” “ ，灯40V 40”，D “ 灯30V 30”。在、b 两端加上电压后，四个灯都能发光。比较各灯消耗功率大 小，正确的是（ ） ．PB＞PD＞P＞P B．PB＞P＞PD＞P ．PB＞PD＞P＞P D．P＞P＞PD＞PB 第1 页/ 共25 页 9．如图所示的电动自行车既可以电动骑行，也可以脚踏骑行。电动骑行时，蓄电池对车上 的电动机供电，电动机为车提供动力。下表是某型号电动自行车的主要技术参数。 整车 整车质量 40kg 最高车速 30km/ 最大噪声 62dB 蓄电池 电压 48V 容量 12 电动机 额定电压 48V 额定功率 240 根据学过的物理知识，判断以下估算结果中合理的是（ ） ．电动自行车行驶过程中，电动机的工作电流保持5 不变 B．蓄电池一次充足电，放电时可输出的电能最多约为35×104 ．若蓄电池储存能量的80%用于驱动电动自行车在平均阻力为40 的水平公路上匀速行 驶，蓄电池一次充电最多能连续电动车行驶约41km D．蓄电池一次充电后，该电动自行车最多可供电动车骑行24 10．某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V 的电动机带动下以 04m/s 的恒定速度向斜上方移动，电动机的最大输出功率为49k．不载人时测得电动机 中的电流为5，若载人时扶梯的移动速度和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载 的最多人数为（设人的平均质量为60kg，g＝10/kg ）（ ） ．12 人 B．14 人 ．20 人 D．25 人 11．有个完全相同的灯泡，一是把它们并联后再与R1串联接入电路中，如图甲所示；二是 把它们串联后再与R2串联接入电路，如图乙所示。若电路两端的电压均为U，分别调节 R1和R2使所有灯都能正常发光，那么电路甲（包括R1）和电路乙（包括R2）所消耗的 总功率之比（ ） 第1 页/ 共25 页 ．2：1 B．：1 ．1：1 D． ：1 12．如图所示，电源电压U＝6V 且保持不变，电阻R＝10Ω，滑动变阻器R′的铭牌上标 “ 有20Ω 1”字样，在从左往右移动滑动变阻器滑片的过程中，下面表示滑动变阻器所消 耗的功率P′与接入电路的电阻R′ 关系的图象正确的是（ ） ． B． ． D． 13．某定值电阻两端的电压由U 变为 U 时，消耗的电功率变化了08，当电阻两端的电压 变为2U 时，该电阻消耗的电功率为（ ） ．16 B．32 ．36 D．72 14．甲、乙两灯为钨丝白炽灯，将它们并联在照明电路里都能正常发光，且甲灯比乙灯 亮，那么（ ） ．甲灯的额定功率一定比乙灯大 第1 页/ 共25 页 B．甲灯消耗的电能一定比乙灯多 ．甲灯的电阻比乙灯大 D．甲灯两端的电压比乙灯两端的电压大 15．小星同学为实验室设计了一个多挡位电加热器，其工作原理图如图所示。其中R1、 R2、R3为发热电阻，三个灯泡为上述发热电阻相应的工作指示灯，其所消耗的电功率可 忽略不计。小星设想通过开关的组合，使电加热器能有多挡功率。当只S1闭合时，测得 功率为200；当只S2 闭合时，测得功率为100；小星设计此电热器最大发热功率为 800 ，则（ ） ．当只S3断开时，功率为500 B．此电热器一共可有六挡不同的功率 ．三个发热电阻的阻值之比为5：10：2 D．此电热器可能有一挡的功率为400 16 “ ．标有6V 18” “ 和6V 12”的灯泡共5 只，全部接到12 伏的电源中，若电路中没有其他元 件，但它们都能正常发光，那么，电源的输出功率为（ ） ．66 瓦 B．72 瓦 ．78 瓦 D．84 瓦 （多选）17．如表为某电烤箱铭牌，如图虚线框内所示是其内部简化电路图，R1和R2均为 电热丝，则下列说法中正确的是（ ） XX 牌电烤箱 额定电压 220V 额定功率 高温挡 1100 低温挡 440 第1 页/ 共25 页 频率 50z ．旋钮开关调至1 位置时为电烤箱高温挡 B．电路中R2的阻值是110Ω ．电路中R1的阻值是44Ω D “ ” ．若在电路中加一个温控开关，当电烤箱超过一定温度时能自动断开电路，该开关 最好安装在、B、中的B 点处 （多选）18．如图，R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻，E 为两端电压恒定的电源，以下 说法中不正确的有（ ） ．当R1＝R2+R3时，R1获得最大功率 B．当R3＝R1+R2时，R3获得最大功率 ．当R2＝R1+R3时，R2获得最大功率 D．当R3＝R1+R2时，电源输出功率最大 （多选）19．如图甲，电源两端电压恒为6V，在、b 之间分别接入额定电压为3V 的灯泡 L1、额定电压为2V 的灯泡L2，调节滑动变阻器，通过两个灯泡的电流与其两端电压的 关系如图乙所示。若将L1、L2串联接在、b 之间，调节滑动变阻器的滑片，使其中一个 灯泡正常发光，另一个不损坏，电表均视为理想电表，下列说法中正确的是（ ） ．未正常发光的小灯泡是L2，其实际功率为045 B．正常发光的小灯泡是L2，其额定功率为06 ．此时滑动变阻器接入电路中的电阻为 D．此时电路中的总功率为09 （多选）20．如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P 从点滑 第1 页/ 共25 页 到m 点的过程中，两电压表示数随电流变化的图象如图乙所示，下列叙述正确的是（ ） ．图乙中b 是表示电压表V1的示数随电流变化的图象 B．R2的阻值为4Ω ．滑片从点滑到m 点的过程中，电源消耗的最大功率是10 D．滑片在点时，5s 内电阻R 消耗的电能是5 （多选）21．如图所示的电路中，当从点流入的电流为1 时，针对以下各种结论，下列选 项中正确的是（ ） ．B 间的总电阻为4Ω B．通过R2的电流为08 ．加在R5两端的电压为2V D．R6的电功率为0125 22 “ ．某家庭电能表如图所示，标有3000r/k•”字样。若该家庭单独让空调工作，测得1m 内 电能表转盘转了60 转，则空调消耗的电能为 k•，空调的电功率是 。 第1 页/ 共25 页 23．如图为一电热饮水机的电路简图，其额定电压为220V “ ” “ ” ，具有加热、保温两种功 能，对应功率分别为400 和40．则R2的组值为 Ω；用饮水机给2kg 的水加热，使 水温升高50℃，水吸收的热量 ．【水＝42×103/（kg•℃）】 24．一个实验用的电动机跟电流表串联后接在6V 直流稳压电源上，闭合开关后电动机并 没有转动，这时电流表的读数为5，检查发现电动机轴上的齿轮被卡住了。排除故障 后，让电动机带动轻负载转动，这时电流表的读数为1，由此可以求出电动机做机械功 的功率为 。 25．如图所示，灯泡规格均相同，甲图中电压恒为6V，乙图中电压恒为12V．分别调节 R1、R2使灯均正常发光，那么此时电路消耗的总功率之比P1：P2＝ ，可变电阻接 入电路中的电阻值之比R1：R2＝ 。 26．一台电动机，其电阻为10Ω，接在照明电路中使用，通过它的电流为5．则该电动机 消耗的功率为 ．它的发热功率为 ，转变为机械能的功率为 ．该电动 机的效率为 。 27．如图，电源电压为6V 保持不变，闭合开关后电压表示数为2V，电流表的示数为03， 则灯L1 消耗的功率为 ，灯L1、L2 的电阻相比较大的是 。 第1 页/ 共25 页 28．某次实验中把直流电动机接在5V 的稳压电源上，闭合开关后，电动机不转动，这时 与它串联的电流表的示数为25．经检查发现，转轴上齿轮被卡住了。故障排除后，电动 机正常转动，电流表示数为1．则电动机输出的机械功率是 ，工作效率是 。 29．某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，当它在水平路面上以v＝36km/的速度匀速行驶 时，驱动电机的输入电压U＝300V，电流＝40．在此行驶状态下，驱动电机的输入功率 是 ；若驱动电机能够将输入功率的80%转化为用于牵引汽车前进的机械功率，则 汽车所受阻力为 。 30．若把两个定值电阻R1、R2以某种形式连接起来与电源接通，R1消耗的电功率为9，若 把这两个电阻换成另一种形式连接起来后，仍与该电源接通（电源电压不变），则R1 消耗的电功率为16，且通过R2的电流为4，那么电源电压为 V．R1的阻值为 Ω。 31．如图所示，均匀圆环电阻R0＝8 欧，电压恒定为6 伏，定值电阻R＝1 欧。导电滑臂的 电阻不计，可以在圆环上无摩擦地滑动。电路中可以产生的最小电功率为 瓦。 32．如图所示，电路中电源电压恒为45V，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～06，滑 “ 动变阻器的规格为35Ω 2” “ ，灯泡铭牌标有3V 09”的字样（灯丝电阻不变）。闭合开 关，调节滑动变阻器，在保证电路安全的情况下，求： （1）滑动变阻器阻值多大时其消耗的功率最大？ （2）滑动变阻器阻值允许调节的取值范围。 第1 页/ 共25 页 33．三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为15V、15V 和25V，它们的额定电流都为02． 若将它们连接成图（）和（b）所示的电路，且灯泡都正常发光。 （1）试求图（）电路的总电流和电阻R1消耗的电功率； （2）分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能。 34．在如图所示的电路中，电源电压U 恒为6V，滑动变阻器R 的总电阻为30Ω，定值电 阻R0的阻值为20Ω．先将滑动变阻器R 的滑片P 移到端，闭合电键S1和S2，求： （1）将滑片P 向b 端移动的过程中，电源总功率的最大值为多大？ （2）若只闭合S1，断开S2，P、b 之间的电阻Rx 多大时，滑动变阻器消耗的电功率最 大，并求出其最大值。 （3）闭合电键S1和S2，将滑片P 向b 端移动的过程中，当电流表读数为 （为了方便 计算，将电流表的实际读数换算成了分数）时，滑动变阻器Pb 段的电阻为多大？ 35．如图，电源电压U＝12V，R1＝4Ω，当滑动变阻器R3上的滑片在、b 两端点之间移动 时，R1功率的变化范围为064～4．试求： （1）R2的阻值； 第1 页/ 共25 页 （2）滑动变阻器R3消耗的最大功率。 36．如图所示，电源电压恒为45V “ ，电压表量程为0～3V”，滑动变阻器R “ 规格为20Ω， 1”，灯泡L “ 标有30V，15”字样（不考虑灯丝电阻变化）．在不损坏电路元件情况下， 求： （1）灯泡正常工作的电流和电阻； （2）滑动变阻器阻值变化的范围； （3）该电路的最大功率。 37．如图所示（甲）电路，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的 读数随电流表读数的变化情况如图（乙）中的、B 两直线表示。求： （1）定值电阻R0与变阻器的总电阻； （2）电源的电压和电阻r 阻值； （3）变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率。 38．电饭锅是一种能够进行蒸、煮、炖、焖等多种加工的现代化炊具。它不但能够把食物 第1 页/ 共25 页 做熟，而且能够保温，使用起来清洁卫生，没有污染，省时又省力。某电饭锅简化电路 如图所示，电饭锅额定电压为220V，R1、R2 均为发热电阻，其阻值分别为484Ω、 4356Ω．接通电源，闭合开关S1、S2 “ ” ，电饭锅处于大火加热状态；当锅内温度达到 100℃时，开关S2自动断开，开关S1 “ ” 仍闭合，电饭锅处于小火炖煮状态。 （1 “ ” ）电饭锅正常工作在大火状态时，电路中的电流有多大？ （2 “ ” ）电饭锅正常工作在大火状态30 分钟，消耗的电能是多少？ （3 “ ” ）电饭锅正常工作在小火状态时，电功率多大？ （4 “ ” ）为测量电饭锅的实际电压，将家中其他用电器关闭，电饭锅在大火状态，观察 “ 到标有1000r/（k• ” ）字样的电能表在10 分钟内转了150 转，电饭锅的实际电压是多 少？ 39．如图所示，R1为9Ω 的发热电阻，R2为调节电阻，此电路具有加热挡和保温挡。已知 两种工作状态下发热电阻的功率之比为9：1，调节电阻在保温状态下的功率为2．求： （1）调节电阻的阻值； （2）电源电压。