射频功率管的输入输出阻抗测量方法
中心议题：阻抗测量的一般方法传输函数法间接测量阻抗的方法原理测试网络的设计原则射频功率管的输入输出阻抗测量方法
解决方案：射频功率管的输入输出阻抗的测量实例分析输入阻抗ZX的计算实例的测量结果和误差分析
1 引言在设计射频放大电路的工作中，一般都要涉及到输入输出阻抗匹配的问题，而匹配网络的设计是解决问题的关键，如果知道网络设计需要的阻抗，那么就可以利用射频电路设计软件(如RFSim99)自动设计出匹配网络，非常方便。一般在阻抗匹配要求不很严格的情况下，或者只关心其他指标的情况下，可以对器件的输入输出阻抗作近似估计(有时器件参数的分散性也要求这样)，只要设计误差不大就可行。但是在射频功率放大器的设计中，推动级和末级功率输出的设计必须要提高功率增益和高效率，这时知道推动级和功率输出级的输入输出阻抗就显得非常重要。在功率管的器件手册上一般都给出了在典型频率和功率下的输入输出阻抗，为工程设计人员提供参考，但是由于功率管参数的分散性和工作状态(如工作频率、温度、偏置、电源电压、输入功率、输出功率等)发生变化的情况下，手册上的参数就和实际情况有很大的偏差。有时候为了降低产品的功耗，必须设计出匹配良好和高效率的射频功率放大器，这时就有必要测量功率管在特定工作条件下的输入输出阻抗。在测定的过程中，首选的仪器是昂贵的网络分析仪，但是在不具备网络分析仪的情况下，可以寻求用普通的仪器(如示波器、阻抗测试仪等)进行测量。下面介绍一种用普通测量仪器测量射频功率管在实际工作条件下的输入输出阻抗的方法。
2 阻抗测量的一般方法阻抗测量方法主要有电桥法，谐振法和伏安法3种。电桥法具有较高的测量精度，是常用的高精度测量方法，但在测量像射频功率管这样的有源非线性大信号工作器件的阻抗，特别是要求功率管在实际工作条件下测量有一定的困难，故电桥法难以应用。谐振法在要求射频功率管在实际工件条件下也很难应用，主要原因是在非线性大信号下的波形已经不是正弦波。伏安法是最经典的阻抗测量方法，测量原理是基于欧姆定律，即阻抗ZX可以表示为ZX=UXejθ／IX，UX为阻抗ZX两端压降的有效值，IX为流过阻抗ZX的电流有效值，θ为电压与电流的相位差。但是在射频功率管的基极和集电极的电压和电流均不是正弦波，所以基波的IX和θ都很难准确测出，显然伏安法在这里有很大的局限性。这3种方法在测量射频功率管在实际工作条件下的输入输出阻抗都难以应用，下面介绍一种间接测量阻抗的方法，他同时解决了滤除谐波和要求功率管在实际工作条件下测试的问题，实践证明这种方法简便易行。
3 传输函数法间接测量阻抗的方法原理图1中网络HA，HB，ZX组成测试网络，图2中HC为其等效网络。HA，HB为无源线性双口网络，起着匹配、隔离和滤波的作用，使得在bb′处能观测到比较好的正弦波。HC 的传输函数可以表示为：其中，Uaa′，Ubb′为aa′和bb′处的电压的有效值，θ为aa′和拍bb′处电压的相位差。只要测出Uaa′，Ubb′和θ就可得到传输函数HC，由于HA，HB为已知线性网络，通过计算就可求得待测阻抗ZX。
4 测试网络的设计原则首先，HA，HB网络的设计应根据实际需要尽量简洁。如果网络比较复杂，不但增加了计算量，而且计算阻抗的误差也会增大。其次，HA，HB网络元件的选择要尽量选择接近理想元件模型的电阻电容和电感元件，尽量少用电感元件，因为电感元件的Q值不可能做得很大，而且电感元件的实际模型比较复杂，采用实际模型时，使电路模型复杂化，这样既增加了计算量，也增加了误差。在使用元件之前，必须用精密阻抗仪准确测出元件参数值，在搭接电路时尽量减小分布参数的影响。再次，在测试时必须使功率管处在正常的工作状态，网络处在谐振状态或者稍偏离谐振状态(因谐振回路Q值不大)。这样测出的参数在
特定的工作频率和工作状态下才有实际意义。最后，应使接在bb′处的探头电容尽量小，探头的输入电阻尽量高些，在计算时只须考虑探头的电容，在测试前必须测出探头电容的大小。5 射频功率管的输入输出阻抗的测量实例射频功率管的应用手册上一般都有功率管在特定工作条件下的输入输出阻抗。在设计射频功率放大器的时候，如果功率管工作在手册上典型的工作状态下，就可以直接使用手册上提供的功率管输入输出阻抗参数，尽管功率管的参数有一定的分散性，但是误差不大。如果射频功率管的工作条件发生了变化(特别是工作频率)，手册上的参数就不准确了，只能起到一定的参考作用。例如日本三菱公司生产的VHF 波段的射频功率管2SC2630的输入输出阻抗的数据为：Zin=0.8+j1.2 Ω，Zout=1.5-j0.6 Ω，@Po=60 W，VCC=12.5 V，f=175 MHz。又如工作在VHF波段的射频功率管2SC1971的输入输出阻抗的数据为：Zin=0.8+j3.2 Ω，Zout=6.2-j3 Ω，@Po=6 W，VCC=13.5 V，f=175 MHz。在设计具体的射频功率放大器时，一般准确知道输入阻抗比准确知道输出阻抗更为重要。一般情况下，为了让射频功率管高效地工作，都会尽量减小管子的功耗。如果让射频功率管集电极(或漏极)的输出阻抗与负载阻抗相匹配，则管子的效率最高是50％，即功率管的输出功率等于功率管的管耗，这样的工作条件对功率管不利，除非是为了最大限度地提高输出功率。大多数情况下是集电极负载电阻远大于功率管的输出阻抗，这样就减小了管耗，提高了工作效率。另外，准确知道射频功率管的输入阻抗，也是为了得到前一级(推动级)匹配网络的负载，从而设计出最佳的推动级负载网络，或者是设计出具有特定输入阻抗(如50 Ω，75 Ω)的输入接口网络。
测试时需要的设备：具有足够输入功率的信号源(或者自制的信号源)，双踪数字示波器，精密阻抗测试仪，数字电压源等。下面举一例测量射频功率管输入输出阻抗的实例。以射频功率管2SC1971为例，他的工作条件是：VCC=7.2 V，Po=2 W，f=50 MHz，RL=50 Ω。为了测量功率管的输入输出阻抗，可以在输入输出端口串联一级或者两级双口网络进行测量，这些网络同时起到匹配和滤波的作用。利用这些网络就可以测出功率管的输入阻抗。下面仅说明测量射频功率管2SC1971的输入阻抗的具体过程，输出阻抗的测量方法与此相似。图3是测量2SC1971的输入阻抗的原理图，图4是他的等效电路图。R1的值设计为10 Ω左右，以减少输入的功率，同时HA由R1组成比较简单，便于计算，HB由L1，C1，R2组成，同时也是功率管的匹配和偏置网络。HA，HB也可以由多级L型或Ⅱ型双口网络组成，只是计算量增大。经过实测采用单级L型网络在bb′处测得的波形比较接近正弦波，测量出的结果误差不大。
为了使功率管在电源电压为7.2 V时输出2 W的功率，而且管子工作在临界状态，则从集电极测得的基波电压的峰峰值约为14 V，集电极的负载电阻为12.5 Ω，所以后面的两级Ⅱ型网络的应起到相应的阻抗变换的作用。测量的具体操作步骤是：(1)以射频功率管手册上的输入阻抗的数据为参考(可根据经验修改)，用射频电路设计软件初步设计出HA，HB网络(这个网络的阻抗匹配不是准确的)；(2)在搭接电路之前用精密阻抗分析仪测出网络中的元件参数值；(3)调节输入信号的功率和有关元件(如可调电容)的参数，使射频功率管工作在要求的状态下；(4)用双踪数字示波器测出锄aa′，bb′处的电压的有效值Uaa′，Ubb′和两处波形的超前和延迟时间△t；(5)用精密阻抗分析仪重新测量可调元件的值；
(6)用编制好的程序计算ZX(下一节将给出算法)。图5，图6，图7分别是在aa′，bb′以及在功率管的基极测得的波形。由图7可以看出在基极观察的波形含有很多谐波分量，很难准确得出基波的幅度和相位。即使使用频谱分析仪，只能分析出基波的幅度，但是准确得到相位很困难。由图6可以看出这里的波形谐波的分量很小，基本上可以看作是基波了，这一级L型网络的确起到了阻抗匹配和滤除谐波(实际上是隔离)的作用。
6 输入阻抗ZX的计算有了双踪数字示波器测得的Uaa′，Ubb′和波形超前或延迟时间△t，以及用精密阻抗仪测出的网络的有关元件值，就可以计算待测阻抗了。由波形超前或延迟的时间△t，得到超前延迟的相角为：T为基波的周期，如果相位超前则△t为负，则θ为负；相位滞后则△t为正，θ为正。传输函数HC为：则由式(8)就可以计算出ZX。其中C为可调电容和探头电容的总电容。
7 实例的测量结果和误差分析射频功率管2SC1971在工作条件VCC=7.2 V，Po=2 W，f=50 MHz，RL=50 Ω下，在一次实验中测得数据为：△t=-0.96 ns(延迟)，Uaa′=4.87 V，Ubb′=2.12 V，电压为有效值。已知元件数据为：R1=10 Ω，R2=51 Ω，C1=145 pF(包括探头电容和可调电容)，L1=42 nH。由上面介绍的算法可以计算出ZX=6.1+j3.9 Ω。而由网络分析仪测出的结果是：6.4+j3.5 Ω。由测试结果可以看出，使用问接测量的方法，准确度比较高，完全能达到电路设计需要的精度要求。这些误差的产生，主要有以下5个方面的原因：仪器的误差；人的读数的误差；电路的分布参数的影响；与姿态有关电路的电抗部分不容易测得很准，例如探头的摆放等；由计算产生的误差。
8 结语本文探讨了测量射频功率管的输入输出阻抗的测量方法，该方法完全能在没有网络分析仪的情况下测量射频功率管的输入输出阻抗，而且测量精度对电路设计来说还是令人满意的。由该方法的原理可知，该阻抗测量方法具有以下特点：（1）由该方法的原理可知，他具有普遍适用性。例如该方法还可以用于测量不容易测量的线性器件的阻抗，如天线的阻抗。（2）该方法的应用是基于集总参数的。如果频率很高，分布参数不可忽视的情况下，就会产生很大误差。这时就必须考虑使用分布参数的模型，上述方法仍然适用。
测量电功率的几种特殊方法 同学们都熟悉用如图1的方法测量小灯泡 的电功率，这是测量电功率的标准方法，除过 这种方法外，还有几种测量电功率得特殊方 法，这里就结合几道考题予以介绍。 例1、要测出一只额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，器材有：电源（电压恒为6V）、阻值合适的滑动变阻器一个、开关一个、导线 若干、电流表一块、电压表一块，其中电流表 的量程完好，电压表的量程只有0～3V档可 用。请设计电路，并回答：闭合开关，调节滑 动变阻器，使电压表的示数达到＿＿＿V时， 小灯泡恰好正常发光。若此时电流表的示数为 0.3A，则小灯泡的额定功率为＿＿＿W。 解析：显然，小灯泡的额定电压3.8V大于电压表的最大量程3V，所以我们不能用电压表直接测量小灯泡两端的电压；但是，由于电源电压已知，我们可考虑通过测量滑动变阻器两端的电压间接测量出小灯泡两端的电压。因为电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，这时滑动变阻器两端的电压为2.2V，而2.2V正好小于3V，所以可以这样来测量。因此可得如图2的电路图。然而，由于电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，所以，要测量小灯泡的额定功率，电压表的示数应为2.2V。而小灯泡的额定功率应为其额定电压（一定要注
意是 3.8V 而不是 2.2V ）和此时电流的乘积，所以有：W A V UI P 14.13.08.3=?==。 可以看出，用这样的电路测量电功率时，当电流表示数变大时电压表示数变小；而当电流表示数变小时电压表示数变大。有时命题者也依此命题，请同学们注意。 例2、在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了如下器材：额定电压为U 0的小灯泡、电源（电压未知）、一个阻值为R 的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一只电压表、一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度的变化。 ⑴小张同学设计的实验电路图如图3，请你 根据这个电路图写出测量小灯泡额定功率的主 要步骤和需要测量的物理量（物理量用字母表 示）。 ⑵本实验中，小灯泡额定功率的表达式P=＿＿＿＿＿＿＿。 ⑶若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表，请你重新设计一个实验电路图，测量小灯泡的额定功率（只画出电路图，不需要说明测量步骤）。 解析：⑴由于题目中只给了电流表，所以设法使小灯泡两端的电压等于其额定电压是解决问题的关键。从电路图可以看出，小灯泡与定值电阻并联，它们两端的电压相等，而定值电阻两端的电压为U=I R R ，这样，如果将S 掷向1时，当电流表的示数为R U 0时，它们两端的电压就为小灯泡的额定电压U 0。因此，我们可以这样测量小
电功率计算题 一，公式的应用 1.“220 V 500 W”的小电炉子接在家庭电路中使用，求：(1)半个小时内它能放出多少焦耳的热量?(2)你还能算出该电炉子的哪些物理量?请任意选择两个计算出来 2．接在家庭电路上的一盏灯，在10 min内消耗的电能是2.4×104J.求这盏灯的电功率和通过灯丝的电流. 3.一台额定电压为220V，制冷额定功率为1000W的空调，温度设定从原来24℃改为28℃，仅此一项措施，家中的电能表平均每天少走2.5kW·h。求： （1）这台空调正常制冷时，工作电流是多少? （2）这台空调一个月（按30天计算）可节约电能多少kW·h? （3）某“希望小学”，每间教室有两盏“220V 40W”电灯，那么这台空调一个月所节约的电能，可供这两盏电灯正常发光多少小时? 4.一个电热水器，其额定电压是220 V，他将家中的其他用电器全部关闭，将电热水器接入电路中，经过12 min，他发现电能表的示数增加了0.1度，请你帮他计算出： （1）这个电热水器的功率多大？ （2）这个电热水器正常工作时的电流多大？ （3）这个电热水器正常工作时的电阻多大？ 二，基本计算应用 1.一个额定电压为 2.5 V的小灯泡，正常发光时通过灯丝的电流为0.2 A，求（1）小灯泡的额定功率； （2）小灯泡发光时的灯丝电阻； （3）通电1 min小灯泡消耗多少电能？ P额=U额·I额=2.5 V×0.2 A=0.5 W. （2）由欧姆定律I=可得R=，所以小灯泡发光时的灯丝电阻为：
2.电阻R1和R2并联后，接到6V的电源上.若开关闭合后，电流表A1、A的示数分别为0.1 A和0.3 A.求：(1)电阻R1的阻值；(2)通过电阻R2的电流；(3)电阻R1的发热功率？ 4.一个小灯泡与一个的电阻串联在10V的电路中，恰好正常发光，这时 小灯泡的功率W，求小灯泡正常发光时的电阻是多少？ 5.“6V3W”的小灯泡一个，18伏的电源一个。要使灯泡正常发光，应在电路中连入一个多大的电阻？应怎样连接？这个电阻功率应为多大？ 6，将一未知电阻R的两端连在电源上，测得通过R的电流强度为0.4安培；若将R与一个20欧姆的电阻串联后再连在同一电源上，测得通过它们的电流为0.3安培。求： (1)电阻R的阻值。 (2)电源的电压。 (3)电阻R单独接在电源上，每分钟产生的热量。 7.将一只小灯泡与一只阻值为4Ω的电阻串联后，接在电压为8 V的电源上，恰能正常发光，这时灯泡的电功率为4 W，求小灯泡的额定电压？ 8.一根阻值为20Ω的电炉丝做成电热器，接上10V电源能正常工作；用这个电热器与一个小灯泡串联接人该电源时，电热器消耗的功率是其额定功率的0.64倍。求： (1)电热器正常工作的电流和额定功率； (2)小灯泡的电阻值。
一、初中物理电功率的综合计算问题 1．如图所示，电路中电源电压恒为4.5 V ，电压表的量程为0～3 V ，电流表的量程为0～0.6 A ，滑动变阻器的规格为“35 Ω 1.5 A”，灯泡的额定电流为0.5 A ，电阻为5 Ω(灯丝电阻不变) ．闭合开关，要求两电表的示数均不能超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，则下列说法正确的是 A ．灯泡的最小功率是0．45 W B ．滑动变阻器允许的调节范围是4~35 Ω C ．当滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，电压表示数变大，灯泡变亮 D ．当滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，电压表与电流表示数的比值不变 【来源】[中学联盟]江苏省东海县南辰中学2017届九年级中考二模物理试题 【答案】A 【解析】 【详解】 由图可知：变阻器与灯泡串联，电压表测量变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流； A ．由于电压表的量程为0～3V ，故变阻器的最大电压为3V ，根据串联电路电压的规律，此时灯的电压最小为 4.5V-3V=1.5V 灯的功率最小 ()2 2 1.5V 0.45W 5L U P R ===Ω 小小 故A 正确； B ．变阻器的电压最大时变阻器连入电路的电阻最大，根据串联电路的电流处处相等和欧姆定律可得 R L U U I R R = = 大小大 所以 3V 5101.5V R L U R R U = = Ω?=Ω大大小 由于灯泡的额定电流为0.5A ，则电路中的最大电流为0.5A ，此时电路的总电阻最小，根据欧姆定律可得
4.5V 90.5A U R I = = =Ω小最大 根据串联电阻的规律，所以变阻器连入电阻中的最小电阻为 9Ω-5Ω=4Ω 滑动变阻器允许的调节范围是4～10Ω；故B 错误； C ．当滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，R 的电阻变大，根据分压原理，电压表示数变 大，由串联电路电压的规律，灯的电压变小，根据2 U P R =可得灯的实际功率变小，灯变 暗，故C 错误； D ．当滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，R 的电阻变小，根据欧姆定律，电压表与电流表示数的比即R 连入电路中的电阻大小，所以电压表与电流表示数的比值变小，故D 错误。 故选A 。 2．如图甲所示，闭合开关S ，调节滑动变阻器的滑片，从最右端滑至最左端时，小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙。下列说法中正确的是（ ） A ．电源电压为9V B ．滑动变阻器的最大阻值为14Ω C ．小灯泡的额定功率为6W D ．电路总功率的变化范围是6W~12W 【来源】2019年辽宁省阜新市中考模拟物理试题 【答案】BCD 【解析】 【分析】 由电路图可知，灯泡L 与定值电阻R 0、滑动变阻器R 串联，电压表V 1测L 与R 0两端的电压之和，电压表V 2测R 0两端的电压，电流表测电路中的电流；当滑片位于最左端时，接入电路中的电阻为零，此时电路中的电路中的电流最大，电路的总功率最大，两电压表的示数最大且电压表V 1测电源两端的电压，根据图像读出电表的示数，根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，利用P UI =求出灯泡的电功率即为额定功率，利用P UI =求出电路的最大总功率；当滑片位于最右端时，接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，电路的总功率最小，根据图像读出V 1的示数和电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出R 两端电压，利用欧姆定律求出变阻器的最大阻值，利用P UI =求出电路的最小总功率，然后得出电路总功率的变化范围。 【详解】
初中特殊方法测量电阻、电功率(专题)
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特殊方法测量电阻、电功率 一、无滑动变阻器的实验设计 1．某同学在没有电流表的情况下，利用电压表和已知阻值的定值电阻R0，测量未知电 阻Rx阻值，图8中可实现测量R阻值的正确电路图是 2.某同学在没有电压表的情况下，利用电流表和已知阻值的定值电阻R0，测量未知电阻Rx 阻值，如图中可实现测量R x阻值的正确电路图是（） 3.某同学在没有电压表的情况下，只利用电流表和已知阻值的定值电阻R0，测量未知电阻R x 阻值，图中可实现测量R x阻值的正确电路图是（） 4.如图所示，几个同学在只有电流表或电压表时，利用一个已知阻值的电阻R0设计了四个测未知电阻R x的电路，其中不可行的是（） 5．给你以下器材：一个电源（其电压未知），导线若干，两个开关、一块电流表、一个待测电阻R x，一个已知电阻值的定值电阻R0，请你设计一个能测出R x电阻值的电路。 要求：电路连接好后，电路元件和电流表的位置不得再移动。 （1）在方框内画出你所设计的电路图： （2）简要写出实验操作步骤： （3）写出待测电阻的表达式：R x=______。
6．现在手头有两个定值电阻R1和R2，它们的阻值分别为10 Ω和30 Ω，一个电压大约为15 V的电源，一个量程只有0～0.6 A的电流表，开关若干。请利用上述器材，设计一种最精确的方法测量出阻值约为20 Ω左右的待测电阻R x阻值。要求： （1）画出电路图（可以重复组合电路）； （2）写出实验步骤； （3）写出待测电阻R x的表达式（用已知量和测量量表示）。 7.15中考24.（6分）某同学要测出一个电压约为40V的电压电压（电压保持不变），可供选用的器材如下：待测电源；一块电压表（量程0-15V）;四个阻值已知的电阻，分别为R1(100Ω)、R2(150Ω)、R3(200Ω)、和R4(4kΩ)；一个开关及若干导线，请合理选择器材，设计一个实验精确测出电压电压。要求：（1）画出实验电路图 （2）写出实验步骤及所需测量的物理量 （3）写出电源电压的表达式（用已知量和测量量表示） 8.（2017中考）24．现有一个阻值为 20 Ω的定值电阻R0，一个电压约为 15 V 的电源，一个量程为 0～1 A 的电流表，一个单刀双掷开关及导线若干。请你利用上述器材设计实验，测出约为 10 Ω的未知电阻Rx的阻值。要求： （1）画出实验电路图； （2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量； （3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）。 单刀双掷开关简介 小资料 实物图：符号： 使用方法：单刀双掷开关由动端“刀” 和不动端“1”“2”两个触点组成，使 用时可将“刀”掷向“1”或“2”触 点，起到双控的作用。 二、有滑动变阻器（无电流表） 1.测量小灯泡的额定功率，小灯泡的额定电压 2.5V，额定功率约1.5W，一个蓄电池（电压约6V）。定值 电阻R0，电压表一个，电源一个，滑动电阻器一个开关三个，导线若干，请你设计一个电路测（电路不可重组，不能忽略温度对灯丝电阻的影响） 2.小灯泡上标有“ 3.8V”，电压表（0—3V和0—15V),电流表（0-0.6A和0-3A），滑动变阻器的规格为 “20? 1A”电源（电压恒为6V）开关、导线若干。（增加定值电阻R0，电路不可重组，发现电流表也坏了）
电功率计算题八大类型 一、 纯电路类型 1、如图所示电路，电源电压不变，R 1的电阻为20Ω。只闭合开关S 1时，电流表的读数为；S 1、S 2都闭合时，电流表的读数为。求： （1）电源电压；（2）S 1、S 2都闭合时R 2的电功率。 2．如图16所示是小明同学安装的家用调光台灯电路图，灯泡上标有“PZ220—40”字样，滑动 变阻器的最大阻值为1210Ω，求： （1）该灯泡正常发光时的电阻和电流； （2）灯泡两端的最小电压； （3）台灯功率的调节范围．（不计温度对灯丝电阻的影响） 3、如图13所示电路图，电源电压U=6V 且保持不变，闭合开关后，电流表A 1的示数为，A 的示数为。 求：（1）电阻R 1的阻值。（2）电阻R 2的电功率。 4、小明制作了一个简易电加热器，其电路图如图10所示。R 1、R 2是发热电阻，开关S 接“1”时为高温挡、接“2”时为低温挡，在每个挡内温度是可调的。电源电压是12V ，变阻器R 的最大电阻是10Ω，R 2的电阻是32Ω。试求： 图16
（1）开关S接“1”时，变阻器的滑片在a端，R1的功率是8W。则R1的电阻是多少（2）开关S接“2”时，变阻器的滑片在b端，则R1和R2的总功率是多少 二、条件变化类型 1、如图所示的电路中，当ab两点间接入4Ω的电阻时，其消耗的功率为16W。当ab两点间接入9Ω的电阻时，其消耗的功率仍为16W。求： ⑴ab两点间接入4Ω和9Ω的电阻时，电路中的电流； ⑵电源的电压。 2、一只“220V 100W”的灯泡，接在照明电路中，则 (1)正常发光时，通过灯泡的电流多大 ( 计算结果保留两位小数 ) (2)正常发光时，通电 1min 灯泡消耗的电能是多少 (3)若用输电线把该灯泡由电源处引到某工地时，发现灯泡亮度较暗，测得灯泡实际功率只有81W ，则输电线上消耗的功率多大 ( 电源电压为220V)
电学专题:电功率试题分类点拨和变式训练 1.串联电路特点： ⑴串联电路中的电流____________________________________________ ⑵串联电路两端的总电压等于___________________________________ ⑶串联电路的总电阻等于_______________________________________ ⑷串联分压____________________________________________________ ⑸比例关系：__________________________________________________ 2.并联电路的特点： ⑴并联电路中的电流___________________________________________ ⑵并联电路各支路两端的电压___________________________________ ⑶并联电路的总电阻等于_______________________________________ ⑷并联分流____________________________________________________ ⑸比例关系：__________________________________________________ 3.基本公式： ⑴欧姆定律及其变形公式：1= ______ ，U= _______ ，R= ⑵电功率及其变形公式：①卩二_________ ，W= _______ ，t=_ ②卩二_______ ，I= _______ ，U= 注意：利用公式P = W/计算时要灵活选择单位，使计算简单。 一、单个电阻问题 【例1】一段导体两端电压是2V时，导体中的电流是0.5 A ?它的电阻是多少欧姆？电功率是多少瓦？如果电压增大到3V，导体中的电流变为多大？它的电功率又是多大？ 点拨：解电学题的关键是画出电路图，并在图中标出已知量和未知量的符号；从结论入手，根据相关公式或 电路特点，反推出已知量。 解单个电阻类问题涉及的知识是：欧姆定律I = U/R及其推导公式R = U/I、U=l R , 电功率的计算公式P=W/P=UI或电功的计算公式W=Pt=Ult。涉及的电路图如下。在此类问题中，把电阻视为定值电阻，电压发生变化时，电路中的电流、用电器的电功率都发生改变而电阻不变。 解： 变式训练 1.一段导体两端电压是3V时，导体中的电流是0.5 A，它的电阻是多少？电功率是多少？如果电压增大到 6V，导体中的电流是多大？它的电功率又是多大？如果电压减小到 1.5 V时，电流又是多大？它的电功率又是多大？
例1、如左图：电源电压一定，定值电阻 R 阻值已知，要求测定额定电压为 U o 的小灯泡的额定功率 ①断开S 、闭合S 2,移动变阻器滑片使电压表示数为 U 。； ②保持滑片位置不变，闭合 Si,断开Q,记下电压表的示数为 U,则此时R 两 端电压为U-U O ,通过R 之电流等于(U-U o ) /R,因串联，所以通过灯泡的电流也 等于(U-U o ) /R.由 P=IU 得出 P o = U o ( U —U o ) /R 练习：1.如右图：电源电压一定， S 是单刀双掷开关，定值电阻 R=10Q ，要求 测额定电压为2.5V 的小灯泡的额定功率 疋, ①当S 接 ②保持 ______________________ 为4.5V,则此时R 两端电压为 时，移动变阻器滑片使电压表示数为 _________ V; 不变，S 改接 _______ ，此时若电压表的示数 V,通过R 之电流等于 A,因串联，所以通 ，则小灯泡的额定功率是 2.现只有一块电压表，若干导线，滑动变阻器， ，已知阻值为R o 的定值电阻，开 关，电源等器材来测定额定电压为 U o 的小灯泡的额定功率。 电路图如右图：实验步骤： (1)，按照电路图连接实物( 2)，先将表接到 _ ，使电压表示数达到 _;再把电压表改接到 _ U,此时电路中的电流可表示为 过灯泡的电流与 R 中电流 关, (能否)移动变阻器的滑片，读出电压表的求数为 额定功率的表达式为 W. ，闭合开 处，此时 。(3)则小灯泡的 3.现只用一块电压表，若干导线，滑动变阻器，已知阻值的定值电阻 R o ,单刀 双掷开关，开关，电源等器材来测定额定电压为 U 。的小灯泡的额定功率。 电 路图如右图，实验步骤：(1)按照电路图连接实物 (2)闭合S,将S i 拨到位置_，移动滑动变阻器，使电压表示数为 __________________ , 再将开关Si 拨到位置 _________ ，此时 _____ (能否)移动变阻器的滑片，读出电压表读数为 ? U,此时电路中的 电流可表示为 练习：4.如右图：电源电压 。(3)则小灯泡的额定功率的表达式为 例2、如左图：电源电压一定，定值电阻 R 阻值已知，要求测定额定电压为 U o 的小 灯泡的额定功率①闭合0、断开&，移动滑片，使电流表示数为 U o + R 此时灯恰好 - 正常发光。②保持滑片位置不变，断开 Si 、闭合&,记下电流表的示数为I,则通过 灯的电流为I- ( U o +R 0③则灯泡的额定功率的表达式为 定， 定值电阻R=10Q,要求测定额定电压为 2.5V P o = U o (I — U o *R _(8> 的小灯泡的额定功率。实验步骤： (1)将S 拨到 ________ ，移动滑片，使电流表 A; (2)将S 拨到2,滑片位置 ___________ ，此时若电流表的示数为 示数为 0.45A ，则小灯泡的额定功率为 _______ W 。 5.如右图：电源电压一定，定值电阻 R D 阻值已知，要求测定额定电压为 U o 的小灯泡的额定功率。实验步骤：闭合S, ______________ ,使Ai 的示数等于 _ ; 再 。则小灯泡的额定功率的表达式为 6.如左图：电源电压一定，定值电阻 R D 阻值已知，要求测定额定电压为 U o 的小灯 泡的额定功率实验步骤：(1)闭合s,将s 拨到位置 阻器，使电流表示数I i 和R D 的乘积等于 _______________________________ ，移动滑动变 (2)再将开关S i 拨到位置 _______ ，此时变阻器滑片位置 _____ (不动或向 右滑或向左滑)，记录此时 _______________________________ 。 ( 3)则小灯泡
电学专题:电功率试题分类点拨和变式训练 电功电功率复习 串联电路 并联电路 ⑴欧姆定律及其变形公式：I=_______，U=_______，R=________。 ⑵电功率及其变形公式： ①P=_______，W=_______， t=_______。 ②P=_______，I=_______，U=_______。 ⑵电功率和欧姆定律结合及其变形公式： ①P=_______= ， ② I=_______，R=_______。 注意：利用公式P ＝W /t 计算时要灵活选择单位，使计算简单。
【例1】一段导体两端电压是2V时，导体中的电流是0.5 A ？它的电阻是多少欧姆？电功率是多少瓦？如果电压增大到3V，导体中的电流变为多大？它的电功率又是多大？ 点拨：解电学题的关键是画出电路图，并在图中标出已知量和未知量的符号；从结论入手，根据相关公式或电路特点，反推出已知量。 解： 变式训练 1.一段导体两端电压是3V时，导体中的电流是0.5 A，它的电阻是多少？电功率是多少？ 如果电压增大到6V，导体中的电流是多大？它的电功率又是多大？如果电压减小到1.5 V时，电流又是多大？它的电功率又是多大？ 2.导体两端加3V的电压时，通过它的电流是200mA，该导体的电阻是_____，电功率是______；如果将导体两端的电压增至4V，应选0~0.6 A、0~3 A的电流表的______量程来测量电路中的电流强度，这时导体的电功率为_______W，导体的电阻是_____Ω。 3.一段导体两端的电压为6V时，导体中的电流为0.2 A ，它的电功率是_____，电阻是_____；如果要使通过该导体的电流变为0.5 A , 那么加在它两端的电压应为______V，电功率是_______。 4.导体两端加6V电压时，通过导体的电流是3A , 导体的电阻是多少？电功率是多大？若 导体两端加12V电压时，导体中的电流多大？电功率是多大？若导体两端不加电压，导体的电阻是多大？电功率是多大？ 5.将一个导体接到12 V的电源上，通过它的电流是0.3 A，如果将它接到4V的电源上，通 过它的电流是多少？它的电阻是多大？电功率是多大？10min消耗的电能是多少？ 6.有一根导线，如果在它两端加上12V电压，通过它的电流是0.4 A，那么它的电阻是____Ω， 它消耗的电功率是______，10min消耗的电能是______焦耳。如果这根导线两端电压为零，则通过它的电流为_____A , 它的电阻是_____Ω。
第2课时特殊方法测量电功率 知识要点课标要求 1．伏阻法测量电功率会设计电路，利用伏阻法测量小灯泡的电功率 2．安阻法测量电功率会设计电路，利用安阻法测量小灯泡的电功率 3．电能表、秒表法测电功率会用电能表、秒表测量家庭电路中用电器的电功率 新课引入 出示如图所示的电熨斗，我现在想知道这个用电器工作时的电功率，如何测量？利用上节 伏安法进行测量，是否可以？同学们不知所措？从学生的迷惑中导入新课。 合作探究 探究点一伏阻法测量电功率 活动1：展示课件，出示实例： 一位同学想要测量额定电压为2.5V的小灯泡的额电功率，现有如下器材可供选用：电源（电压未知且不变）、滑动变阻器、定值电阻R0（阻值已知）、电压表各一个，三个单刀单掷开关、导线若干。 （1）请你设计实验电路图． （2）简要写出实验步骤（步骤中要明确写出实验中要测量的物理量） （3）用你所测得的物理量表示出小灯泡额定功率的表达式：___________________。 活动2：针对导课问题，让学生展开讨论，在没有电流表的条件下，如何测量出小灯泡的额电功率？设计出电路图。 同时出示课件，展示思路导引： （1）没有电流表如何获取到通过小灯泡的电流？ （2）要想让定值电阻的电流能够替代小灯泡的电流，如何连接？ （3）如何实现小灯泡两端的电压为额定电压？ 学生总结： 方案一：（1）利用伏阻法来测量灯的功率．用导线把小灯泡、定值电阻、滑动变阻器、开关、电源串联，电压表与灯炮并联。 （2）①闭合开关，调节滑动变阻器的阻值使电压表的示数为U=2.5V． ②断开开关，滑动变阻器的滑片位置不动，把电压表改测定值电阻的电压，闭合后，读 出电压表的示数U′． （3）电路中的电流I= U R ' ，灯的额定功率P=UI=U? U R ' ． （2）电路图如图所示，首先闭合开关S、S2，移动滑动变阻器使电压表的示数为2.5V，
电功率计算题分类解析 一、简单公式变化和基本串并联电路题 1.某品牌的电子瓦罉标有“220V 110W ”字样，将其接入家庭电路中。求：（1）通过该用电器的电流多大？ （2）该用电器工作时的电阻多大？（3）若它工作2h ，消耗的电能是多少？ 2.某校教学大楼有教室24间，每间教室装有“PZ220-40”白炽灯6只。（1）求引入大楼照明线中的总电流；（2）若平均每日用电3h ，每月以30日计，每月耗电多少度？ 3.某电阻接在6V 电源上，通电1min 产生的热量是120J ，求:电阻消耗的电功率，电阻的阻值。 4.标有“Pz 220 100”的灯泡接在电路上，通过灯泡的电流是0.2A ，灯泡的实际功率是多大？ 5.有一个标有“8V ，2W ”的小灯泡，如果接到12V 的电源上必须如何联接一个阻值多大的电阻？才能使小灯泡正常发光，此时这个电阻上消耗的电功率是多少W ？ 6.一只标有“PZ220－40”和一只标有“PZ220－100”的灯泡，若：(1)把它们并联在220V 的电源 上，问哪盏灯亮些？(2)把它们串联在220V 的电源上，哪盏灯亮些？ 7.如图所示，当开关S 1闭合时，电流表的示数为I 1=1A ，；开关S 1、S 2同时闭合时，电流表的示数为I 2=1.5A 。已知电阻R 1=12Ω，求：(1)电源的电压； (2)电阻R 2的大小； (3)电阻R 2的电功率。 8.在右图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R 1 的阻值为20欧。闭合电键S,电流表 A 1 的示数为0.3安，电流表A 2的示数为 0.2 安。求： (1) 电源电压 U 。(2) 电阻R 2的阻值。(3) 通电10秒，电流通过电阻 R 2 做的功W 2。 9.标有“6V 3W ”的小灯泡L 与额定功率为6W 的电阻器R 按如图电路连接，闭合 开关S 时，灯L 正常发光，且电流表示数为0.75A 。求：（１）电阻器 R 的阻值； （２）整个电路消耗的实际功率。
测出未知电阻R X的阻值的特殊方法 一、所给器材：电源（电压未知）、开关、电流表、定值电阻R、导线若干、未知电阻R X（要求：画出实验电路图，写出实验步骤和表达式，尽可能想出多种方法） 二、所给器材：电源（电压未知）、开关、电流表、最大阻值为R的滑动变阻器、导线若干、未知电阻R X（要求：画出实验电路图，写出实验步骤和表达式，尽可能想出多种方法） 说明：把滑动变阻器滑片滑到阻值最大端不变时，可以把它当一个定值电阻来使用，方法如前一题。根据滑动变阻器滑片可以滑到最左边和最右边的，还有如下方法。 实验步骤： 1、滑动变阻器滑片滑到a端时，读出电流表示数I1； 2、滑动变阻器滑片滑到b端时，读出电流表示数I2。 表达式： 三、所给器材：电源（电压未知）、开关、电流表、变阻箱、导线若干、未知电阻R X（要求：画出实验电路图，写出实验步骤和表达式，尽可能想出多种方法） 说明：变阻箱调到某个阻值不变时，可以当定值电阻使用，也可以当滑动变阻器来使用，当然要更关注用等效替代法来解此题（见下面的三种方法） 方法1 方法2 方法3 实验步骤： 1、S接a时，读出电流表示数I 2、S接b时，调变阻箱，使电流表 示数的示数也为I 表达式： 实验步骤： 1、S1闭合时，读出电流表示数I 2、S2闭合时，调变阻箱，使电流表 示数的示数也为I 表达式： 实验步骤： 1、把变阻箱调到0Ω时，闭合S， 读出电流表示数I； 2、S闭合时，调变阻箱，使电流表 示数的示数为I 2 1 表达式： 四、所给器材：电源（电压未知）、开关、电压表、定值电阻R、导线若干、未知电阻R X（要求：画出实验电路图，写出实验步骤和表达式，尽可能想出多种方法） 方法1 方法2 方法3 实验步骤： 1、如图，闭合S，先测出R x的电压 U1； 实验步骤： 1、如图，闭合S，先测出R的电压 U1； 实验步骤： 1、如图，闭合S，先测出R x的电压 U1； 2、拆下电压表，接到R的两端测出
电功率之比值计算专题 1.(2019天水,12)如图所示电路，电源电压保持不变，电阻R1与R2的阻值之比为2：3．开关S断开时，R1与R2的电功率之比为______；开关S闭合前后，电压表两次的示数之比为______。 2.（2019铜仁，17）如图所示，电路中电源电压不变，已知R1＝2R2，闭合开关S，则通过R1与通过R2的电流之比I1:I2＝ ;R1与R2的电功率之比P1:P2＝。 3.（2019威海，16）将分别标有“6V，6W“和“3V，3W”的甲、乙两只灯泡串联接在电压为3V的电源两端，灯更亮；若并联接在该电源两端，两灯消耗的功率之比P甲：P乙＝。（忽略温度对灯丝电阻的影响） 4.（2019江西，10）如图所示，将规格相同的小灯泡按照甲、乙两种连接方式接入电压均为U且保持不变的电路中，通过分别调节滑动变阻器R1和R2使所有灯泡均正常发光.则甲、乙两电路中的总电流之比 I1:I2=_______，而电路的总功率之比P1:P2=_______. 5.（2019南充，17）如图是电热饮水机电路原理图，已知R1=100Ω，R2=20Ω，当开关S1、S2闭合时，饮水机处于___________状态（填“保温”或“加热”），饮水机的保温功率与加热功率之比为___________。 6.（2019德阳，13）如图所示，电源电压为9V且保持不变，闭合S时，电压表的示数为5.4V，电流表的
水示数为0.6A，则R1=________Ω，R1、R2消耗的电功率之比为________。 7.（2019包头，7）如图所示，小灯泡L标有”6V 3W”字样(不计温度对灯丝电阻的影响)，当S闭合，滑动变阻器滑片P在最左端时，小灯泡L正常发光；当S闭合，断开，滑动变阻器滑片P在中点时，电流表的示数为0.2A，下列说法正确的是（） A. 电源电压为9V B. 滑动变阻器的最大阻值为18Ω C. 调节电路元件，可使电压表达到的最大值为4.5V D. 电路的最小功率与最大功率之比为3：16 8.（2019天津，11）现有一个电压不变的电源，两个定值电R1、R2．先将这两个电阻以某种形式连接到电源上，R1消耗功率为P0；再将它们以另一种形式连接到该电源上，R1消耗功率为9P0．两种连接形式中均有电流通过R2，则先后两种连接形式中（） A. R1两端的电压比为1：2 B. R1两端的电压比为1：3 C. R2消耗的功率比为1：9 D. R2消耗的功率比为2：9 9.（2019哈尔滨，44）在安全工作条件下，将“2.5V 0.3A”小灯泡L1和“3.0V 0.3A”小灯泡L2串联在电路中工作，通过两灯的电流之比为；若将L1和L2并联在另一电源下工作，则L1和L2能消耗的总功率最大值为 W.（设灯丝电阻不变） 10.（2019黄石，13）如图所示电路，电源电压保持不变，R1＝5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为15Ω．闭合开关S，向左移动滑动变阻器滑片P的过程中，下列说法正确的是（）
专题：特殊方法测小灯泡电功率 专项训练 特殊方法测小灯泡额定电功率 1、在测量标有“3.8V”字样的小灯泡额定功率的过程中，小强的电流表损坏了老师告诉他已经没有电流表可换了，而给了他一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关，小强设计了如图所示的电路，在不改变该电路连接的情况下，正确测出小灯泡的额定功率。 (1)正确连接电路后，接下来的实验步骤是______________________________________________________________________________ (2)保持滑片位置不动，断开开关S1，闭合开关S、S2，记下电压表的示数U2。 (3)得出小灯泡额定功率的表达式：P＝___________________。 2、小明在进行“测量小灯泡的功率”的实验时，实验室给他提供的器材有：蓄电池(6V)、电流表(0～0.6A、0～3A)、电压表(0～3V、0～15V)、滑动变阻器(20Ω1.5A)、额定电压为3.8V 的小灯泡(正常发光时的电阻约为10Ω)、开关各一个，导线若干。 (1)小明连接的实物电路如图ZT7－6甲所示，请你用笔画线代替导线把电路补充完整。 电路图 测量步骤 表达式 方法一 伏阻法 [来源学&科&网] 方法二 安阻法 方法三 等效替代法
(2)闭合开关前，应把滑动变阻器滑片调到________(选填“A”或“B”)端。 (3)闭合开关后，小明发现灯泡不发光，电流表示数为零，电压表示数为6V，产生此故障的原因可能是下列情况中的________。(填写序号) A．小灯泡短路 B．小灯泡的灯丝断了 C．电压表的正、负接线柱反接 D．滑动变阻器滑片在最小阻值处 (4)排除故障后，调节滑动变阻器，测得下表所示的三组数据，则小灯泡的额定功率为_______W。 实验序号①②③ 电压U/V 2.5 3.0 3.8 电流I/A0.30 0.33 0.38 5)小聪在实验的过程中发现实验室使用的电压表已经损坏了，于是他向老师要了一个已知阻值为R0的电阻、一个开关、一个单刀双掷开关、滑动变阻器、导线若干、电源(电源电压未知， 且大于灯泡的额定电压)，设计了只用电流表测出此灯泡的额定功率的方案，请你帮他设计出电路图，画在图乙所示虚线框中(电路只连接一次)，并写出实验步骤和表达式。 步骤：①__________________________________； ②__________________________________________________________； ③___________________________________________________________。 表达式：________________________ 3．在“测量小灯泡的额定功率”实验中，已连接的部分电路如图a所示，图中电源电压为6 V 且恒定，小灯泡上只能看到“3.8 V”字样． （1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整. （2）正确连接实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，其故障原因可能是__________________． （3）故障排除后开始实验，当变阻器滑片滑到图示位置时，电压表的示数为3.0 V，接着应将滑片向_______滑动，直至灯泡两端电压为额定电压，此时电流表的示数如图b所示．则灯泡的额定功率为_________W． （4）实验时某小组学生发现电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验，于是向老师要了一个R0的定值电阻（阻值适当）和一个单刀双掷开关符号为（），
测量电功率特殊方法 同学们都熟悉用如图1的方法测量小灯泡的电功率，这是测量电功率 的标准方法，除过这种方法外，还有几种测量电功率得特殊方法，这里就 结合几道考题予以介绍。 例1、要测出一只额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，器材有：电 源（电压恒为6V）、阻值合适的滑动变阻器一个、开关一个、导线若干、电流表一块、电压表一块，其中电流表的量程完好，电压表的量程只有0～3V档可用。请设计电路，并回答：闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数达到＿＿＿V时，小灯泡恰好正常发光。若此时电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为＿＿＿W。 解析：显然，小灯泡的额定电压3.8V大于电压表的最大量程3V，所以我们不能用电压表直接测量小灯泡两端的电压；但是，由于电源电压已知，我们可考虑通过测量滑动变阻器两端的电压间接测量出小灯泡两端的电压。因为电源电压为6V，小灯 泡的额定电压为3.8V，这时滑动变阻器两端的电压为2.2V，而2.2V正 好小于3V，所以可以这样来测量。因此可得如图2的电路图。然而， 由于电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，所以，要测量小灯泡的额 定功率，电压表的示数应为2.2V。而小灯泡的额定功率应为其额定电压 （一定要注意是 3.8V而不是 2.2V）和此时电流的乘积，所以有： 3.0 .1 ? = =。 8.3= W A V P14 UI 可以看出，用这样的电路测量电功率时，当电流表示数变大时电压表示数变小；而当电流表示数变小时电压表示数变大。有时命题者也依此命题，请同学们注意。 例2、在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了如下器材：额定电压为U0的小灯泡、电源（电压未知）、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一只电压表、一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度的变化。 ⑴小张同学设计的实验电路图如图3，请你根据这个电路图写出测量小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量（物理量用字母表示）。 ⑵本实验中，小灯泡额定功率的表达式P=＿＿＿＿＿＿＿。 ⑶若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表，请 你重新设计一个实验电路图，测量小灯泡的额定功率（只画出电路图， 不需要说明测量步骤）。 解析：⑴由于题目中只给了电流表，所以设法使小灯泡两端的电 压等于其额定电压是解决问题的关键。从电路图可以看出，小灯泡与定值电阻并联，它们两端的电压相等，而定值电阻两端的电压为U=I R R，这样，如果将S掷向1时，当电流表的示数为U0/R时，它们两端的电压就为小灯泡的额定电压U0。因此，我们可以这样测量小灯泡的额定功率：a、计算当R两端的电压为U0时，通过它的电流为U0/R；b、S掷向接线柱1，调节滑动变阻器，使电流表的示数为U0/R；c、保持滑动变阻器滑片不动，S掷向接线柱2，读出电流表示数I。 ⑵这一步我们来推导P的表达式：显然，L和R是并联的，当S 接1时，电流表测量的是R的电流，大小为U0/R；当S接2时，电流 表测量的是R和L的总电流I所以，通过L的电流为I-U0/R。而我们 前面已经看到这时L两端的正好是小灯泡的额定电压U0，所以小灯泡
电功率复习题分类习题 一、图像类 1．如图是一个小灯泡的电流和电压变化图象，物理学中叫做伏安特性图象。由图象可知，当小灯泡在U=4V时，灯泡灯丝的电阻为Ω；当小灯泡流过0.3A的电流时，它消耗的功率是W。 2．小灯泡L的额定电压为6V，小明通过实验测得其电流随电压变化的曲线如图所示。 由图可知，当小灯泡L正常发光时，通过其灯丝的电流是A；通过调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为3V，则此时小灯炮L消耗的实际功率为W。 第1题图第2题图第3题图 3．用电器R1和R2都标有“6V”的字样，已知它们的电流随电压变化的图象如图所示，利用该图象可求出用电器R1的额定功率是W；若把R1和R2串联在电源电压为6V的电路中工作，则用电器R2的实际功率是W。 4．小明利用标有“6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”的灯泡L2进行实验。 （1）当L1正常发光时，通过L1的电流为A。 （2）如图1所示：A、B分别为通过灯泡L1和L2中的电流随两端电压变化关系的曲线。现将两灯连入图2所示电路中，使其中一个灯泡正常发光时，电路消耗 的总功率为W。 第4题图第5题图 5．在如图甲所示的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的规格为“0～0.6A”，电压表的规格为“0～15V”，灯泡上标有“6V 6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙，灯泡正常发光时的电流当电流表示数为0.4A时，电压表示
数。为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值此时电路消耗的总功率。 6．家用电灭蚊器的发热部分使用了PTC发热材料，它的电阻随 温度变化规律如图所示。使用时发热体直接连入家庭电路， 当发热体的温度为60℃时，则此时电功率为W，如 果这只电灭蚊器的平均电功率为5W，按一天工作10h计算， 该家用电灭蚊器一个月（按30天计算）消耗电能 kW·h，当发热体温度继续上升时，电灭蚊器发热体的电阻会；它的电功率会（最后两空选填“增大”、“不变”、“减小”）。 7．如图所示，是小明同学在网上查阅的一幅某种型号的家用白炽灯泡电流与电压关系的图象。通过分析图象可知：灯泡的电阻随着电压的升高而；这个灯泡在220V电压下工作时，消耗的电功率是W；这个灯泡两端电压是110V时，灯丝电阻是Ω。 第7题图第8题图 8．在图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（允许通过的最大电流为5A）。图乙反映了当开关S由断开到闭合，再移动滑动变阻器滑片P的过程中，ab两端的电压U和通过的电流I之间的关系。图丙反映了滑动变阻器R2消耗的电功率P与电流I之间的关系。则R1的阻值为Ω；当R2的功率为120W时，ab两点间的电压为V。 9．图甲是小灯泡中的电流随它两端电压变化的图象。 将此灯泡接入图乙所示电路中，闭合开关S后， 小灯泡实际功率为1W；再闭合开关S1后，电流 表示数变化了0.1A，则电阻R的阻值是Ω， 此时电路消耗的总功率是。 10．小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关 系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a 端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系 如图乙所示，由图象可得，定值电阻R1的阻 值是Ω。实验时，电源电压保持5V 不变，当滑片P位于a端时，滑动变阻器消耗的电功率是 W，此时，电阻R1在10min产生的热量为J。
2019年中考物理试题分类汇编 ——电功率计算专题 1.（2019哈尔滨，51）随着智能化的普及，机器人在人类的生活中扮演着重要的角色．在图书管理领域机器人可以辅助或替代管理员整理图书，表中所列数据是某新型图书智能管理机器人工作的部分技术参数． 现在智能机器人以最大负重将图书匀速竖直提升至最大高度，用时5 s. 则此次提升过程中： （l）机器人提升图书速度是多少？ (2)机器人对书做功是多少？ （3）机器人的电动机工作电流是多少（结果保留两位小数）？电动机做功是多少？ 2.（2019包头，12）如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88Ω的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻R0=20Ω）、开关、滑动变阻器R2（取值范围0~80Ω）和热敏电阻R1组成；R1阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流I≤40mA
时，衔铁被释放接通工作电路。 （1）工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是多少？ （2）当温度为60℃，滑动变阻器R2=50Ω时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？ （4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变R2的阻值。 3.（2019杭州，15）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10牛/千克）
（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，电动机的转子突然破卡住，为什么这种情况下电动机容易烧坏? 4..(2019上海，22)在图8 所示的电路中,电源电压为12 伏且保持不变,电阻R1的阻值为10欧, 滑动变阻器R2上标有“1A”字样。电键S 闭合后,电压表V 的示数为5 伏。求: ①通过电阻R1的电流I1 ②电路正常工作10 秒后,电流通过电阻R1做的功W1 ③移动滑动变阻器的滑片P,电源电压和电压表示数的比值最大为3,求电压表示数的最大值和最小值的差值。