初中物理电功和电功率计算题

如图甲所示，是某科技小组的同学们设计的恒温箱电路图，它包括工作电路和控制电路两部分，用于获得高于室温、控制在一定范围内的“恒温”。工作电路中的加热器正常工作时的电功率为 $1.0\mathit{kW}$；控制电路中的电阻 $R^{\text{'}}$为滑动变阻器， $R$为置于恒温箱内的热敏电阻，它的阻值随温度变化的关系如图乙所示，继电器的电阻 $R_0$为 $10\Omega$．当控制电路的电流达到 $0.04A$时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到 $0.024A$时，衔铁被释放，则：

（1）正常工作时，加热器的电阻值是多少？

（2）当滑动变阻器 $R\text{'}$为 $390\Omega$时，恒温箱内可获得的最高温度为 ${150}^{°}\text{C}$，如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为 ${50}^{°}\text{C}$那么， $R\text{'}$的阻值为多大？

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 $5\mathit{min}$，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？

如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器 $R$最大阻值为 $10\Omega$，小灯泡 $L$标有“ $6V3W$”字样。闭合开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$，滑动变阻器滑片 $P$移至最左端时，小灯泡 $L$恰好正常发光。闭合开关 $S$、 $S_1$，断开开关 $S_2$，电压表的示数为 $3.6V$，忽略小灯泡电阻随温度的变化。求：

（1）电源的电压及小灯泡 $L$的电阻；

（2） $R_1$的阻值；

（3）闭合开关 $S$、 $S_2$，断开开关 $S_1$，滑动变阻器消耗的电功率为 $0.72W$时，电流表的示数。

如图， $L$为标有为“ $2.5V0.625W$”的小灯泡，滑动变阻器 $R_2$的最大电阻为 $15\Omega$，电源电压保持恒定。闭合开关 $S_1$、 $S_2$，且 $R_2$阻值为0时，灯泡 $L$正常发光，电流表读数 $I=0.75A$．求：（不考虑温度对灯泡电阻的影响）

（1）电源电压 $U$；

（2）电阻 $R_1$的阻值；

（3）电路接通时的最小功率。

小蕊同学在学习了电学知识后，观察到生活中的许多电热器都有多个挡位，于是他利用电压恒为 $10V$的电源和两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路来探究电热器的多挡位问题。已知 $R_1=20\Omega$、 $R_2=30\Omega$，请计算：

（1） $S_2$闭合， $S_1$、 $S_3$断开时，电路中的电流；

（2） $S_3$断开， $S_1$、 $S_2$闭合时，通电 $5\mathit{min}$电路消耗的电能；

（3）该电路的最大功率和最小功率之比。

如图甲，电源电压保持不变，小灯泡上标有“ $8V$”字样，电流表的量程为 $0~1.2A$，如图乙是小灯泡的电流随电压变化的图象。滑动变阻器 $R_1$的最大阻值为 $20\Omega$，定值电阻 $R_2$的阻值为 $9\Omega$，当闭合 $S$和 $S_2$、断开 $S_1$、滑动变阻器的滑片移到中点时，小灯泡恰好正常发光。求：

（1）电源电压是多少？

（2）闭合 $S$和 $S_1$、断开 $S_2$，为保证电流表的安全，滑动变阻器的取值范围为多少？

（3）闭合 $S$和 $S_2$、断开 $S_1$，当滑动变阻器的阻值调到 $17.5\Omega$时，这时小灯泡的功率为 $3.2W$，此时电流表的读数为多少？

如图所示，电源电压保持不变， $R_2$为定值电阻，小灯泡 $L$上标有“ $6V3W$”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器 $R_1$的最大阻值为 $20\Omega$．只闭合 $S_1$，将滑动变阻器的滑片 $P$移动到 $A$端时， $L$正常发光；闭合所有开关时整个电路 $1\mathit{min}$消耗的电能为 $540J$．已知电流表的量程为 $0~0.6A$，电压表的量程为 $0~3V$．求：

（1）电源电压。

（2） $R_2$的阻值。

（3）在保证电路安全的前提下，只闭合 $S_1$时移动滑片 $P$使电路消耗的功率最小，若此时电路的最小功率为

$P_1$；只闭合 $S_2$时移动滑片 $P$使电路消耗的功率最大，若此时电路的最大功率为 $P_2$．则 $P_1$和 $P_2$的比是多少。

如图所示，电源电压保持不变， $R_2$为定值电阻，小灯泡 $L$上标有“ $6V3W$”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响），滑动变阻器 $R_1$的最大阻值为 $20\Omega$．只闭合 $S_1$，将滑动变阻器的滑片 $P$移动到 $A$端时， $L$正常发光；闭合所有开关时整个电路 $1\mathit{min}$消耗的电能为 $540J$．已知电流表的量程为 $0~0.6A$，电压表的量程为 $0~3V$．求：

（1）电源电压。

（2） $R_2$的阻值。

（3）在保证电路安全的前提下，只闭合 $S_1$时移动滑片 $P$使电路消耗的功率最小，若此时电路的最小功率为

$P_1$；只闭合 $S_2$时移动滑片 $P$使电路消耗的功率最大，若此时电路的最大功率为 $P_2$．则 $P_1$和 $P_2$的比是多少。

在如图甲所示的电路中，电源电压恒定不变， $R_1$、 $R_2$为定值电阻，已知电灯 $L$的伏安特性曲线（即电流随两端电压的变化图象）如图乙所示，当开关 $S_1$、 $S_3$闭合， $S_2$断开时，电流表的示数为 $0.26A$；当开关 $S_2$、 $S_3$闭合， $S_1$断开时，电流表的示数为 $1.25A$；当开关 $S_3$闭合， $S_1$、 $S_2$断开时，电流表的示数为 $0.2A$．求：

（1）当开关 $S_1$， $S_3$闭合， $S_2$断开， $5\mathit{min}$内电路消耗的电能是多少？

（2）当开关 $S_3$闭合， $S_1$、 $S_2$断开， $R_2$消耗的电功率是多大？

如图所示，某品牌智能电火锅的铭牌，（不计温度对电阻的影响）。求：

（1）该电火锅锅正常加热30分钟时所消耗的电能为多少 $\mathit{kW}·h$？

（2）某天用电高峰期，只使用电火锅加热 $10\mathit{min}$，家用电能表 $(1200r/\mathit{kW}$． $h)$的转盘转了200转，此时电火锅的实际功率是多少？

（3）如图乙所示是电火锅的简化电路图，其中 $R_1$、 $R_2$均为发热电阻， $S_2$为加热保温自动切换开关，求 $R_2$的电阻是多少？

$\mathit{XX}$牌智能电火锅
型号	$\mathit{ZDF}-215$
额定电压	$220V$
加热功率	$1210W$
保温功率	$484W$
频率	$50\mathit{Hz}$

如图所示的电路中，电源电压为 $6V$并保持不变，电压表的量程为 $0~3V$，电流表的量程为 $0~0.6A$，滑动变阻器的规格为“ $20\Omega$　 $1A$”，灯泡标有“ $5V$　 $2.5W$ “字样。闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的位置，这时通过灯泡的电流为多少？若要求两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，则该电路消耗的最大功率为多少？（不考虑灯丝电阻的变化）

小刚同学家有一台电热水器，铭牌如下表所示。

小天鹅“蓝金刚” $\mathit{XCD}--50B$型全自动电热水器
额定功率 $\left(\mathit{kW}\right)$	2	加热方式	电加热器
额定电压 $\left(V\right)$	220	类别	防触电保护 $--$类
温度设定范围 ${(}^{°}\text{C})$	$20~90$	净重 $\left(\mathit{kg}\right)$	20
容量 $\left(L\right)$	50	整机外形尺寸 $\left(\mathit{mm}\right)$	$530\times \phi 400$
出厂时间	2005年3月2日

根据铭牌所提供的信息，求：

（1）该电热水器电热丝正常工作时的电阻是多大？

（2）电热水器正常工作持续 $45\mathit{min}$产生的电热是多少焦？

（3）若夏天用电高峰时家庭电路的实际电压只有 $198V$，不考虑电热丝电阻随温度的变化，则电热水器在用电高峰时的实际功率为多少？

如图所示的电路中，电源电压 $U=10V$保持不变， $R_1$是滑动变阻器，可调范围 $0-8\Omega$；灯泡 $L$上标有“ $6V$、 $6W$”字样； $\mathit{AB}$段是由某种材料制成的粗细均匀的导体棒，其总长 $x_0=0.12m$，导体棒的电阻与长度满足 $R=\mathit{kx}$， $k$是常量；滑片 $P$与导体棒 $\mathit{AB}$接触良好，忽略灯丝电阻随温度变化的影响。

（1）求灯泡的电阻 $R_L$；

（2）闭合开关 $S$，将滑片 $P$滑至 $B$端，调节 $R_1$使灯泡正常发光，此时电流表示数 $I=2A$，求 $k$；

（3）将滑片 $P$移到 $A$端，调节 $R_1$使其消耗的功率为 $4W$，求电流表的示数。

如图所示电路，电源电压 $18V$恒定不变，小灯泡上标有“ $12V$”的字样，滑动变阻器的规格为“ $200\Omega 1A$”，电流表量程“ $0~0.6A$”，电压表量程“ $0~15V$”，调节滑动变阻器滑片至某一位置时再闭合开关，小灯泡 $L$恰好正常发光，此时电流 $2s$内对小灯泡 $L$做功 $12J$，不考虑温度对电阻的影响。求：

（1）小灯泡 $L$正常发光时的电流；

（2）滑动变阻器接入电路的阻值在什么范围时才能保证电路的安全；

（3）小灯泡 $L$两端电压为何值时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率是多少？

如图所示，灯泡 $L$上标有“ $6V2.4W$”字样，电流表量程为 $0~0.6A$，电压表量程为 $0-15V$．滑动变阻器的最大电阻为 $160\Omega$．只闭合 $S_1$，滑片置于某点 $a$时，滑动变阻器接入电路中的电阻 $R_a=40\Omega$，电压表示数 $U_a=12V$，电流表示数为 $I_a$；只闭合 $S_2$，滑片置于某点 $b$时，滑动变阻器接入电路中的电阻为 $R_b$，电流表示数为 $I_b$．已知 $I_a:I_b=3:4$， $R_b:R_0=3:2$（灯丝电阻不随温度变化），滑片移动过程中，灯泡电压不超过额定值，电表示数不超过量程。

求：（1）小灯泡正常发光时的电阻；

（2）定值电阻 $R_0$和电源电压 $U$；

（3）只闭合 $S_1$时，电路消耗的最小功率。