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电功、电功率习题辅导

                   
  
【内容综述】
  电功、电功率及电流生热牵连的公式多,结合电路计算难度大。总结复习时,注意找规律、抓特点。归纳解题思路和方法,提高能力。

  【要点讲解】 
  1.本章公式的推导及记忆:
  本章关于功、功率和电流生热的公式较多,如果盲目记忆,往往会张冠李戴。正确的方法是首先记忆最基本的公式,寻找公式之间的联系和规律,通过推导公式,理解性地记忆。
  建议首先记住下列几个基本公式:
  
  在此基础上推导出下列各式:

电功

电功率

电流生热

W=UI(基本式)

P=W/t

Q=W

W=Q

P=UI(基本式)

Q=UIt

  从表中可以看出:如果记住P=UII=U/R,则可以导出,再根据电功、电功率、电流生热的关系,根据W=Pt可以导出电功的一套公式,从Q=W可得到电流生热的一套公式。
  
2.有关电功率的一般解题思路和方法
  只有一种情况,即一种状态的有关电功率的计算题的解题思路和方法是:
  (
1)结合题目给出的条件对电路图进行分析,弄清电路的连接方式,建立直观的物理图景。
  (
2)注意挖掘题目中隐含的已知条件。例如:灯正常发光,则暗示它两端的电压等于它的额定电压,它的功率等于额定功率。题目给出用电器的额定电压,额定功率,那么用电器的电阻可以求出,这就是隐含的条件。
  (
3)具体的解题方法可用分析法(从所求量到已知量)或综合法(从已知条件到所求量)。可以将电功率问题转化成电流、电压和电阻的问题,再结合欧姆定律和电路特点求解,也可以利用题目的已知条件,或电路特点揭示的等量关系列方程求解,还可以建立中间量,列比例式等。
  例题
1
 如图
1 所示的电路中,已知的示数是0.5安,的示数为0.2安,电压表V的示数为6伏,求(1)电阻和电路的总电阻是多少?(2消耗的功率是多少?(31分钟电流通过电阻产生的热量是多少?



 分析与解答:现用去表法,使电路结构简化为电阻并联的电路,如图
2所示电压表V测量的就是电源电压,测量的是总电流I测量的是通过电阻
  (
1)根据欧姆定律和并联电路的特点:
  
  
  
  
  (
2
  (
31分钟内电流通过电阻产生的热量
  
  说明:所谓“去表法”,即在解题时,首先应判断用电器的连接方法。判断时要排除电表的干扰,可采用“去表法”,也就是把电表从电路中拿掉。在初中阶段电表认为只起测量物理量的作用,它们对电路的影响不计,因为电流表本身的电阻相对是很小的,把电流表从电路中拿掉以后,此外需要用导线接通;电压表的电阻又相对较大,把电压表拿掉后,此外应是断开的。
 例题
2.如图3所示电路,电路总电阻为R,且,电流表示数为2安不变,消耗的功率为8.64瓦。求:电阻
  分析:根据题意可利用,求解电阻。要求,需求出。根据已知条件,要求,可通过
R比值和干路电流求出;要求出,而已知,应求出的比值。可利用题目中已给出R的比值求出。
  此题的解法不唯一,由于题目中给出了干路电流和电阻的功率,所以想到利用求解,想法比较直接。
  已知:
I=2
  求:
  解:并联电路

  并联在点电阻
  
  
  
  
  
  答:的电阻值为
9欧。
  说明:求的比值,也可以通过电流间的关系得出。
  
  
  
  
3.有两种(或两种以上)状态的电功率综合计算题
  电路出现有两种状态,即电路发生了变化,引起电路变化的原因一般是开关的断开和闭合;或滑动变阻器的阻值发生变化,也可以是二者的共同作用。前后的两个状态相互独立又紧密联系。解决这一类问题,需要综合运用串、并联电路的特点,电功、电功率的计算公式等。这种电功率和综合题解题的方法和要求是:
  (
1)针对每一种电路的状态要分别用文字简单说明,并画出相应的电路图,建立物理图景。
  (
2)对于不同的电路状态,只有电源电压、定值电阻被认为是不变的,其它各量在两种状态中一般是不同的。
  (
3)运用公式(如欧姆定律、电功率公式)要严格做到“对应”。不但要做到同一导体(或同一段电路)上各物理量“对应”,而且要做到同一种状态下,各物理量的“对应”。
 例题
3.如图4所示电路,已知电源电压为12伏保持不变。电阻8欧,滑支变阻器的最大阻值16欧。求:(1)闭合开关S,当滑片Pa端滑到b端的过程中,电流表和电压表的示数变化范围是多少?(2)若用“8V 4W”的灯泡换下电阻,要使它正常发光,变阻器接入电路的阻值是多少?





 分析与解答:闭合开关
S。当滑片Pa端滑到b端,两种状态电路如图5所示。
  (
1)当滑片Pa端时,电压表的示数等于电源电压U=12伏,电流表的示数是:
  
  当滑片
Pb端,电路的总电阻为:
  
  
  
 (
2)将“8V 4W“的灯泡换下电阻。电路如图6所示。灯正常发光,求变阻器接入的阻值
  灯正常发光
  
  
  
  答:(
1)闭合开关,当滑片Pa端滑到b端的过程中,电流表和电压表的示数变化范围是:1.5安~0.5安;12伏~4伏。
  (
2)变阻器接入电路和阻值为8欧。
  说明:解题时要画出不同状态时的电路图。注意物理量角标的运用。
 例题
4 如图7所示电路,电源电压U保持不变。滑片PAB时,电压表的示数之比是4:3,当PA点时,的功率和滑动变阻器的功率之比是1:5
  求:(
1PA点与在B点时,电流表的示数之比;(2之比。





 分析与解答:滑片
PAB两点,电路分别为图8(甲)、(乙)所示
  
  已知:
  求:(
1 2
  解:
PA点时
  
  
  
  根据已知条件,
  
  
  
PAB两点
  
  答:(
1PA点与B点时,电流表示数之比为4:9;(2
  说明:本题运用比例法解题,有机处理好物理分析和数学方法的关系,运用合比定理和“中间物理量”串联电路电流相等的性质解题,使解题思路更广阔、简捷和灵活。
 例
5.如图9所示的电路中,L是标有“8V 0.5A”的灯泡其灯丝电阻不随温度变化,电源电压为20伏保持不变,求定值电阻和滑动变阻器的阻值各为多大时,才能使滑动变阻器的滑片无论在什么位置上,灯L的实际功率都在14瓦范围内:
  分析:电灯
L,电阻与滑动变阻器为串联电路。电灯L实际功率的大小与滑动变阻器接入电路中的阻值有关,由可得,变阻器接入电路中的电阻越大,则电路中电流I越小;反之,当变阻器接入电路中的电阻越小,电路中的电流就越大,电灯的实际功率就越大。
  若使滑动变阻器滑片
P无论在什么位置上,灯L的实际功率都有14瓦范围内,则应使滑片Pa端时,即变阻器接入电路的电阻为零时,灯L消耗的实际功率最大为4瓦;当滑片P移至b端点时,即变阻器接入电路中的电阻最大时,灯L的实际功率为1瓦,所以我们可以抓住滑片Pa端点和b端点这两个特定状态,即变阻器的两个数值点,根据已知条件,再利用串联电路的特点和欧姆定律、功率公式列出方程式求解。
 解:滑片
Pa端、b端时,电路分别为图10(甲)、(乙)所示
  
Pa端上:
  灯丝电阻
  
  
  串联电路
  
  
Pb
  根据
  串联电路
  
  
  答;定值电阻的阻值为
24欧,滑动变阻器的最大阻值为40欧。

 

 
 
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