电功率计算题

电功率计算题专题1.（2019杭州）如图是一电动机提升物体的示意图。电源电压为120伏，电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培。（g取10N/kg）（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。（2）求电动机线圈阻值。（3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然被卡住，为什么这种情况下电动机容易烧坏?2.（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110Ω，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0.11kW•h，此时通过电动机的电流是多少？（3）吹热风时，R2的电阻是多少？3.（2019绥化）小泽家有一新型的电热足浴器。其铭牌上的部分信息如下。（1）求电热足浴器正常工作时的电阻；（2）用这个足浴器将5kg的水从20℃加热到40℃，求水吸收的热量；（3）若此足浴器在额定电压下使用，需500s才能将（2）问中的水从20℃加热到40℃，求这个电热足浴器的加热效率；（计算结果精确到0.1%）（4）小泽家安装的电能表如图所示。某次小泽断开家中的其它用电器，让电热足浴器单独工作，在1min内电能表的转盘转过50r，求此时该足浴器两端的实际电压。额定电压220V额定功率1210W容积7L4．（2019荆门）如图为一个电吹风的简易电路，R1、R2为发热用的电阻丝，M为带动风扇转动的电动机，开关S2上扇形的金属片可与触点1、2、3、4接通。只接通S1时，风扇吹冷风，此时回路中电流为0.1A；在保持S1接通的情况下，转动S2，若使S2与2、3接通，风扇吹暖风；若使S2与3、4接通，风扇吹热风。（1）求吹冷风时，电路消耗的电功率；（2）吹暖风时，电阻丝的热功率为吹冷风时电吹风电功率的5.5倍；吹热风时，电阻丝的热功率为吹暖风时电阻丝热功率的10倍，求R1、R2的阻值。5．（2019枣庄）如图所示是某款电养生壶及其铭牌的部分参数，当养生壶正常工作时，求：（1）养生壶正常工作的电阻。（2）若该养生壶的加热效率为80%，在标准大气压下，将初温是12℃的一壶水烧开，需要多长时间？（c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]（3）在物理综合实践活动中，小明和小丽同学利用所学习的物理知识，合作测量养生壶的实际功率。电表上标着“1200r/（kW•h）”，他们把家中的其他用电器都与电源断开，仅让养生壶接入电路中烧水，2min电能表的转盘转了40r，求电养容量生壶的实际功率。额定电压220V频率50Hz额定功率1100W容量1L6．（2019泰安）某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R为热敏电阻，热敏电阻中允许通过的最大电流Ig＝15mA，其阻值R随温度变化的规律图象如图乙所示，电源电压U恒为6V，当电磁铁线圈中的电流I＞8mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接触，加热电路接通：当电磁铁线圈中的电流I≤8mA时，继电器上方触点c接触，保温电路接通，热敏电阻R和工作电路中的三只电阻丝R1、R2、R3，均置于储水箱中，U2＝220V，加热时的功率P加热═2200W，保温时的功率P保温＝110W，加热效率η＝90%，R2＝2R1，水的比热容，c水＝4.2×103J/（kg•℃），水箱内最低温度为0℃。（1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？若R0为该值，试求热水器刚开始保温时水的温度。（2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为多少欧姆？（3）该热水器在加热状态下，将44kg、20℃的水加热到50℃需要多少时间？7．（2019威海）火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式，如图为小明家使用的一款电火锅工作电路的原理图。它有高、中、低三个加热档位，旋钮开关可以分别置于“0和1“、“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱。正常工作时，低温档功率为高温档功率的，R1为242Ω，R2为60.5Ω．（忽略温度对电阻的影响）（1）请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于低温档？（2）R3的阻值是多少欧姆？电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量是多少焦耳？（3）小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅独立工作，用高温档加热汤液2分钟，电能表的表盘转了81转。请通过计算判断此时电火锅是否正常工作？[电能表的铭牌上标有3000r/（kW•h）]8.（2019天水）如图甲是家用电暖器，利用电热给煤油加热取暖。图乙为其简化的电路原理图，已知电阻R1＞R2，铭牌见下表。在电暖器跌倒时，跌倒开关S自动断开，切断电源保证安全。电暖器有“高温挡”、“中温挡”和“低温挡”三个挡位，解答下列问题：（已知c煤油＝2.1×103J/（kg•℃），ρ煤油＝0.8×103kg/m3）（1）煤油温度升高20℃时，吸收了多少焦耳的热量？（2）R1的阻值是多少？（写出必要的文字说明）（3）某同学用两个阻值和R1、R2均相同的电热丝串联，制成一个新的电热器，将它接在家庭电路中工作l1min，产生的热量是多少？额定电压220V煤油体积25L功率选择1500W/1100W/400W三挡可调操作方式手动9.(2019深圳)“道路千万条，安全第一条；行车不规范，亲人两行泪。”酒后不开车是每个司机必须遵守的交通法规。甲图是酒精测试仪工作电路原理图，电源电压为U=6V；R1为气敏电阻，它的阻值随气体中酒精含量的变化而变化，如乙图所示。气体中酒精含量大于0且小于80mg/100mL为酒驾，达到或者超过80mg/100mL为醉驾。使用前通过调零旋钮（即滑动变阻器R2的滑片）对测试仪进行调零，此时电压表示数为U1=5V，调零后R2的滑片位置保持不变。(1)当电压表示数为U1=5V时，求R1消耗的电功率；(2)当电压表示数为U1=5V时，求R2接入电路中的阻值；(3)某次检测中，电流表示数I1′=0.2A，请通过计算，判断此驾驶员属于酒驾还是醉驾。10.（2019泸州）小明家电热水器铭牌标识为“220V1000W”。由于使用了多年，该电热水器中的电热丝明显氧化导致其电阻发生了变化，为准确测量氧化电热丝的实际电阻值，小明在家中把该电热水器单独接入220V的家庭电路中工作5min，发现电能表指示灯闪烁了242次，电能表规格如图所示。问：（1）小明测得该电热水器的实际电功率是多少？（2）该电热水器氧化电热丝的实际电阻值是多少？（3）为恢复该电热水器的铭牌功率，可与氧化电热丝并联一段新的电热丝，则并联的这段电热丝的电阻值为多少？11.（2019江西）如图所示，是小姬妈妈为宝宝准备的暖奶器及其内部电路的结构示意图和铭牌，暖奶器具有加热、保温双重功能，当双触点开关连接触点1和2时为关闭状态，连接触点2和3时为保温状态，连接触点3和4时为加热状态(温馨提示：最适合宝宝饮用的牛奶温度为40℃)(1)求电阻R2的阻值；(2)把400g牛奶从20℃加热到40℃，求牛奶所吸收的热量【c牛奶=4.0×103J/(kg·℃)】(3)如图13所示，是暖奶器正常加热和保温过程中温度随时间变化的图象，求暖奶器在加过程中的热效率.(结果保留到小数点后一位)12.一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。额定电压电炖锅档位额定功率/W200V低温200中温400高温600（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）；（2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的实际电压；（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。13.（2019宜昌）我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，在手机及其它通讯设备的设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以手机为例，华为“Mate20pro”不仅采用4200mAh超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到半小时可把电池充达一半以上，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。电池名称锂离子电池电压3.7V容量4200mAh（1）表格中的电池“容量”，是哪几个物理量进行了怎样运算的结果？（2）如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V600mA”，另一个标注“输出5V4A”，其中有一个是快速充电器。假设充电效率为90%，选用快速充电器将电池从零充满需要多少分钟？（3）有人发现，超级快充的充电线比普通手机充电线要粗一些，请你从线路安全的角度来分析为什么有这样的区别。14.（2019娄底）小明家某型号电热加湿器的原理图如图甲，R1、R2都是发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且R2=3R1；S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”、“高挡”之间的切换（低挡为小功率加热，高挡为大功率加热），其部分技术参数如下表。额定电压（V）220高档发热功率（W）400注水仓最大注水量（kg）3（1）开关处于图示位置，电热加湿器的状态是______（选填“关”“低档”或“高档”）（2）求电热加湿器中R1的阻值；（3）某次使用加湿器在额定电压下工作，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量，其工作30min的功率与时间图象如图乙所示，如果电阻R1在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收，可以使注水仓中冷水的温度升高多少℃？[计算结果保留整数，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]（4）某一天，小明断开家中其他所有用电器，只接通加湿器在低档加热，发现家中3000revs/（kW•h）的电能表转盘在400s内转了27圈，求此时电阻R2的实际功率是多少？15.（2019郴州）甲、乙两地相距60km，在甲、乙两地之间沿直线铺设了两条地下电缆。已知每条地下电缆每千米的电阻为0.2Ω。现地下电缆在某处由于绝缘层老化而发生了漏电，设漏电电阻为Rx。为了确定漏电位置，检修员在甲、乙两地用电压表、电流表和电源各进行了一次检测。在甲地进行第一次检测时，如图所示连接电路，闭合开关S，电压表示数为6.0V，电流表示数为0.5A。用同样的方法在乙地进行第二次检测时，电压表示数为6.0V，电流表示数为0.3A．求：（1）第一次与第二次检测的电源输出功率之比；（2）漏电电阻Rx的阻值；（3）漏电位置到甲地的距离。参考答案1.解：（1）Q＝W总－W机＝UIt－mgh＝120伏×5安×1秒－50千克×10牛/kg×0.9米＝150J（2）Q＝I2Rt（3）卡住时通过电动机的电流过大（或回答电能全部转化为内能），使电动机温度过高，所以容易烧坏。2.解：（1）冰吸收的热量为：Q吸＝c冰m冰△t＝2.1×103J/（kg•℃）×1kg×[﹣6℃﹣（﹣16℃）]＝2.1×104J；（2）开关S1闭合后，当S2接1、2时吹冷风，此时只有电动机工作，由W＝UIt可得，通过电动机的电流为：I冷＝＝＝0.5A；（3）电动机的功率为：P电动机＝＝＝0.11kW＝110W，当S2接3、4时吹热风，此时电动机、R1、R2并联，因并联电路各支路两端的电压相等，则R1消耗的功率：P1＝＝＝440W，已知此时空调扇的总功率为1100W，则消耗R2的功率为：P2＝P﹣P电动机﹣P1＝1100W﹣110W﹣440W＝550W，由P＝可得，R2的阻值为：R2＝＝＝88Ω。答：（1）吹冷风时，冰从周围吸收的热量是2.1×104J；（2）吹冷风时，通过电动机的电流是0.5A；（3）吹热风时，R2的电阻是88Ω。3.解：（1）由P＝得，电热足浴器正常工作时的电阻：R＝＝＝40Ω；（2）水吸收的热量：Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（40℃﹣20℃）＝4.2×105J；（3）足浴器在额定电压下使用500s消耗的电能：W＝Pt＝1210W×500s＝6.05×105J，电热足浴器的加热效率：η＝×100%＝×100%≈69.4%；（4）由图知，电能表上标有3000r/（kW•h），让电热足浴器单独工作，在1min内电能表的转盘转过50r，则足浴器1min消耗的电能：W′＝kW•h×50＝kW•h＝6×104J，由W＝t得，此时该足浴器两端的实际电压：U实＝＝＝200V。4.解：（1）仅接通S1时，电流全部通过电动机，电路消耗的电功率为P机＝UI＝22W（2）S2接通2、3时，电动机电压不变，消耗的电功率P机总不变，R1与R2串联，电压为U＝220V，电阻丝R1与R2的热功率P1＝U2R1+R2=5.5P机∴S2接通3、4时，R2被短路，仅R1发热，其热功率P2=U2R1=10P1∴∴R2＝360Ω5.解：（1）由P=U2R（2）1L水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105J，由η=Q吸W可得，养生壶消耗的电能：W=由P=Wt可得，养生壶工作时间：t（3）转盘转动40转消耗电能：W=401200kW•h=1t＝2min＝120s，电养生壶的实际功率：P实=W6.解：（1）由题意可知，热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA，电源电压U1＝6V，控制电路中最小值是R总小＝＝＝400Ω，当水箱内最低温度为0℃时，热敏电阻阻值最小，R最小，R最小＝100Ω。保护电阻R0的最小值，保护电阻阻值至少为R0＝R总小﹣R最小＝400Ω﹣100Ω＝300Ω，热水器刚开始保温时，控制电路中的总电阻R总＝＝＝750Ω，热敏电阻的阻值为：R＝R总﹣R最小＝750Ω﹣300Ω＝450Ω，由图乙可知，此时水温为70℃；（2）由题意和电路图知：衔铁被吸下时，R1、R2并联，电热水器处于加热状态，P加热＝+＝2200W，且R2＝2R1，所以+＝2200W，＝2200W，＝2200W，解得：R1＝33Ω，R2＝2R1＝2×33Ω＝66Ω；根据题意可知，电磁继电器上方触点和触点c接通时，电热水器处于保温状态，则由电路图知，此时R2、R3串联，根据电阻的串联特点和欧姆定律可得保温功率：P保温＝＝110W，即＝110W，解得：R3＝374Ω；（3）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×44kg×（50℃﹣20℃）＝5.544×106J：根据热效率公式η＝可得，加热电路消耗的能量：W＝＝＝6.16×106J，加热时间：t＝＝＝2800s。7.解：（1）当旋钮开关置于“1和2”接线柱时，R2、R3串联，电路电阻最大，根据P＝可知，电功率最小，火锅处于低温档；当旋钮开关置于“2和3”接线柱时，R3被短路，电路为R2的简单电路，电路电阻较大，根据P＝可知，电功率较大，火锅处于中温档；当旋钮开关置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，电路电阻最小，根据P＝可知，电功率最大，火锅处于高温档。（2）高温档时的电功率：P高＝P1+P2＝+＝+＝1000W，由题意知，低温档功率为高温档功率的，即：P低＝P高＝×1000W＝200W，由P＝可得，低温档时电路总电阻：R＝＝＝242Ω，因串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以，R3的阻值：R3＝R﹣R2＝242Ω﹣60.5Ω＝181.5Ω。电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量：Q＝W＝P低t＝200W×60s＝1.2×104J。（3）电能表的表盘转了81转，电火锅消耗的电能：W′＝＝0.027kW•h＝9.72×104J，则电火锅的功率：P′＝＝＝810W，因为电火锅的实际功率P′＜P高，所以，此时电火锅不正常工作。8.解：（1）由ρ＝可得，煤油的质量：m＝ρV＝0.8×103kg/m3×25×10﹣3kg＝20kg，煤油温度升高20℃时，吸收的热量：Q＝cm△t＝2.1×103J/（kg•℃）×20kg×20℃＝8.4×105J；（2）已知R1大于R2，电源电压一定，由P＝可知，电路电阻越大，功率越小，当S、S1都闭合时，只有R1工作，电路中的电阻最大（大于R2，也大于并联时的总电阻），电功率最小，为低温档，且P低＝400W，R1的阻值：R1＝＝＝121Ω；（3）已知R1大于R2，当S、S2都闭合时，只有R2工作，此时电功率较大，为中温档，且P中＝1100W，则R2的阻值：R2＝＝＝44Ω；某同学用两个阻值和R1、R2均相同的电热丝串联，制成一个新的电热器，则此时的总电阻：R串＝R1+R2＝121Ω+44Ω＝165Ω，接在家庭电路中工作l1min，产生的热量：Q＝W＝t＝×11×60s＝1.936×105J。9.解：（1）由图可知，当气体中酒精含量为0mg/100mL时，R1的阻值为50ΩP===0.5WR1I1===0.1A因为R1与R2串联所以I2=I1=0.1A由U总=U1+U2得R2两端的电压为：U2=U总-U1=6V-5V=1V由I=得R2===10Ω(3)由I=得R总===30Ω因为R1与R2串联，则R总=R1+R2总此时R1的阻值为R1=R-R2=30Ω-10Ω=20Ω总由图可知，R1的阻值随气体中酒精含量减小而增加，当R1=10Ω时，气体中酒精含量为80mg/100mL，则当R1=20Ω时，气体中酒精含量大于0mg/100mL且小于80mg/100mL，故此驾驶员为酒驾。10.解：（1）3000imp/kW•h表示每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3000次，所以，电能表指示灯闪烁了242次消耗的电能：W＝kW•h＝×3.6×106J＝2.904×105J，该电热水器的实际电功率：P实＝＝＝968W；（2）由P＝UI＝可得，该电热水器氧化电热丝的实际电阻值：R实＝＝＝50Ω；（3）电热水器铭牌标识的功率对应的电阻：R＝＝＝48.4Ω，为恢复该电热水器的铭牌功率，可与氧化电热丝并联一段新的电热丝R′，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，＝+，即＝+，解得：R′＝1512.5Ω。11.(1)由于串联，P加热=P1+P2P保温=P1P2=P加热-P1=P加热-P保温=220W-20W=200W由P=得，R===242Ω(2)Q=cm△t=4.0×103J/(kg·℃)×0.4kg×(40℃-20℃)=3.2×104J(3)根据图像200S之后是保温档，加热时间是200SW=Pt=220Wx200s=4.4xl04Jη===72.7%12.解：（1）由表中数据可知，高温的功率P高=600w，由P=UI可得，在高温档工作时，电路中的电流I===2.7A，（2）由P＝可得，电炖锅的电阻：R===121Ω，电炖锅在高档工作时，电能表转盘在在121s内转了20r，则电炖锅消耗的电能：W实==kwh=4×104J，P实＝=由P＝可得，电路的实际电压：U实====200V（3）高温档消耗的电能W高=P高t高=600W×6×60s=2.16×105J，则水升高1℃消耗的电能=1.08×104J，低温档消耗的电能W低=P低t低=200W×9×60s=1.08×105J，则水升高1℃消耗的电能为=1.35×104J，因为1.08×104J＜1.35×104J，且两档加热水的质量相同，所以加热等质量的水升高1℃，高温档比低温档消耗电能少，用高温档节能。13.解：（1）已知电池的容量是“4200mAh”，mA是电流的常用单位，h是时间的常用单位，所以“容量”是电流与通电时间的乘积；（2）两个充电器的充电功率分别为：P1＝U1I1＝5V×0.6A＝3W，P2＝U2I2＝5V×4A＝20W，所以第二个的充电速度快；电池充满电储存的电能为：W储＝U电池Q＝3.7V×4.2A×3600s＝55944J，已知充电效率为η＝90%，则消耗的电能：W充＝＝＝62160J；由P＝可得，选用快速充电器将电池从零充满需要