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初三物理电功电功率典型例题解析(免费)

电功电功率典例精析

电功和电功率基础知识

1. 电功(W):电流对用电器做的功(电能转化成其他形式能的多少)叫电功。

①电功的国际单位:焦耳(J)。常用:度(千瓦时)KW.h,1度=1千瓦时=3.6×106焦耳。

②测量电功的工具:电能表(电度表)

③电功公式:W=Pt=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒)。

④利用W=UIt计算时注意:①式中的W、U、I、t必须对于同一导体(同一段电路)的同一过程,才能代入公式计算,即要满足“同一性”;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量;

⑤其他计算公式:W=I2Rt(多用于串联电路),W=U2t/R(多用于并联电路)

2. 电功率(P):表示电流做功的快慢。国际单位:瓦特(W)。常用单位:千瓦(KW)

①计算公式:P=W/t=UI(式中单位P→瓦(w);W→焦(J);t→秒(s);U→伏(V);I→安(A))

②利用公式计算时单位要统一:

a.如果W用焦(J),t用秒(s),则P的单位是瓦(w);

b.如果W用千瓦时(KW.h),t用小时(h),则P的单位是千瓦(KW)。

c.公式中各物理量必须满足“同一性”才能代入公式计算。

③其他计算公式:P=I2R (多用于串联电路),P=U2/R(多用于并联电路)

④额定电压(U额):用电器正常工作的电压。另有:额定电流

⑤额定功率(P额):用电器在额定电压下的功率。

⑥实际电压(U实):实际加在用电器两端的电压。另有:实际电流

⑦实际功率(P实):用电器在实际电压下的功率。

⑧用电器消耗的实际功率随加在它两端的实际电压而改变。实际电压升高,实际功率增大;反之则减小。

a.当U 实> U额时,则P 实> P额;(灯很亮,将缩短灯泡寿命,且易烧坏)。

b.当U实< U额时,则P实< P额;(灯很暗)。

c.当U实= U额时,则P实= P额;(正常发光)。

⑨同一个电阻,接在不同的电压下使用,则有,如:当实际电压是额定电压的一半时,则实际功率就是额定功率的1/4。(即同一用电器消耗的实际功率跟它两端的实际电压的平方成正比,P1/P2=U12/U22)

例如:一只标有"220V 100W"字样的灯泡,如果接在110伏的电路中,则它消耗的实际功率是25瓦)

3. 焦耳定律:电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。

①计算公式:Q=I2Rt ,(式中单位Q→焦(J);I→安(A);R→欧(Ω);t→秒。)

②当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热),则有:Q=W,可用电功计算公式来计算电热.(如热水器,电炉,电烙铁,电饭锅,电热毯,电热灭蚊器,电烤箱,电熨斗等纯电阻用电器),即有:Q=W= Pt=UIt =U2t/R(只适用于纯电阻电路)

4. 补充结论:

①在串联电路中,电流对各部分电路(用电器)所做的功、产生的热量、做功的功率与其电阻

成正比,即W1/W2=Q1/Q2=P1/P2=R1/R2 U1/U2=R1/R2

反比,即W1/W2=Q1/Q2=P1/P2=R2/R1 I1/I2=R2/R1

③额定电压相等的用电器:

a. 额定电压相等的用电器(灯泡),额定功率越大的其电阻越小;额定功率越小的其电阻越

大。

b. 当用电器串联在电路中时,额定功率越大,它消耗的实际功率越小(灯泡较暗);额定

功率越小,它消耗的实际功率越大(灯泡较亮)。可简单地记成“额大实小,额小实大”。

c. 当用电器并联在电路中时,额定功率越大,它消耗的实际功率越大(灯泡较亮);额定功率越小,它消耗的实际功率越小(灯泡较暗)。可简单地记成“额大实大,额小实小”。

④同一用电器接在不同电压的电路中时,它消耗的实际功率大小跟它两端的实际电压的平方成正比,即:P1/P2=(U1/U2)2

⑤两个不同规格的电灯(其它用电器)串联时,应让额定电流小的电灯(用电器)正常工

作;当它们并联时,应让额定电压小的电灯(用电器)正常工作。

⑥两个电阻(假设R1>R2):

当它们串联接入电路中时,R1消耗的实际功率大于R2消耗的实际功率,即P1> P2;

当它们并联接入电路中时,R1消耗的实际功率小于R2消耗的实际功率,即P1< P2。

⑦解决串联电路的相关问题时,应抓住“电流相等”这一特征;

解决并联电路的相关问题时,应抓住“电压相等”这一特征。

例题解析

例1 一盏灯标有“36V 40W ”字样,将这盏灯接到某电路中,通过它的电流是1A ,此时,这盏灯的电功率是________W . 精析 考查额定电压,额定功率的概念.

已知:灯的额定电压U E =36,额定功率P E =40W ,实际电流I L =1A . 求:P L (实际电功率) 解 先判定灯是否正常发光 灯正常发光时:I E =

E E U P =V

36W 40≈1.1A 因为灯的实际电流I L <I E ,所以灯不能正常发光,且P L 应<P E .

先求出灯的电阻R =E E P U 2

=0W

4)V 36(2

=32.4Ω

R 不变

灯的实际功率:P L =I L 2

R =(1A )2

×32.4Ω=32.4W 答案 灯的功率为32.4W

思考 有的同学求实际功率,采用下面做法: P L =UI L =36V ×1V =36W 你能看出其中的问题吗?

例2 某导体接到6V 电压下,它消耗的功率是6W ;将改接到3V 的电压下,这个导体的功率是________W . 已知 U E =6V P E =6W 实际U L =3V

求:实际P L

分析 一个导体,在额定电压下,电阻为R ,同样一个导体,电压改变,电阻仍为R . 同样一个导体,电压改变,电阻仍为R . ∴ 电功率的习题,往往从求解电阻入手. 解法1 导体电阻

R =E E P U 2

=W

6)V 6(2

=6Ω.

电压变了,导体消耗的功率改变

R L =R U L 2

=Ω

6)V 3(2

=1.5W

解法2 导体电阻不变

根据:R =P

U 2

E E P U 2

=L L P U

2

?E L P P =22

E

L U U

P L =

2

2E

L U U ·P E =(

V

6V 3)2

×6W =1.5W 小结 从解法2看出,电阻一定时,电压是原来的“n ”倍,功率是原来的“n 2

”倍.因为P =UI ,U 是原来的“n ”倍,I 也是原来的“n ”倍,所以P 是原来的“n 2

”倍. 答案 功率是1.5W

例3 电能表是测量________的仪表.1 kWh 的电能可供标有“220V 40W ”的灯泡正常工作________h .

精析 电能表是日常生活中常用的仪表.考查能否灵活利用W =Pt 进行计算. 正确选择合适的单位,可以简化计算.

解 电能表是测量电功的仪表.题目给出:W =1kWh P =40W =0.04kW 时间:t =

P W =kW

04.0kWh 1=25h 如果选用国际单位,则计算要麻烦得多. 答案 电功,25

例4 一个“12V 6W ”的小灯泡,如果接在36V 电源上,为使其正常发光,需串联一个________Ω的电阻,该电阻消耗的功率是________W .

精析 在串联电路中,利用电流、电压等特点,计算电阻和电功率. 已知:额定P E =6W ,U E =12V ,总电压U =36V 求:R ,P R

解 灯的额定电压是12V ,直接将其接在36V 的电源上,灯将烧毁:这时应将一个电阻和灯串联;—使灯正常发光.

画出灯与R 串联的电路草图2—3—1.并标出已知量和未知量.

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图2—3—1

只要求出通过R 的电流和R 两端的电压.就可以求出未知量. 流过灯的电流和流过R 的电流相等: 答案 48Ω,12W

例5 电阻R 和灯泡L 串联接到电压为10V 的电路中,R =10Ω,电路接通后,100s 内电阻R 上电流做的功为10J ,已知灯L 的额定功率为10W ,灯的电阻不变.求:灯的额定电压.

解 画出灯L 和电阻只串联的电路草图2—3—2,并标明已知量和未知量. 串联电路,通过L 和R 电流相等,设为I . 则W R =I 2

Rt

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图2—3—2

I =

Rt W R =100s 10Ω10J ?=10

1

A =0.1A R 两端电压:U R =IR =0.1A ×10Ω=1V 灯L ′两端电压:U L =U -U R =10V -1V =9V 灯电阻:R =

I U L =A

1.0V

9=0.9Ω 灯额定电压:U E =R P E =Ω?9010W =30V 误解 有的同学在算完电流后,直接用:U E =I P E =A

1.0W

10=100V ,是错误的.因为此时灯并不是正常发光,电路中的电流不是I E .

当然,有的同学把U L =9V 算为灯的额定电压,也是错误的. 答案 灯额定电压为30V

例6 有两个灯泡,L 1标有“6V 3W ”字样,L 2没有标记,测得L 2的电阻为6Ω,把它们串联起来接入某一电路,两个灯泡均能正常发光,那么该电路两端的电压和L 2的电功率分别是 ( ) A .12 V 3W B .12 V 1.5W C .9 V 3W

D .9 V 1.5W

解 画出L 1和L 2串联的电路草图2—3—3,标明已知量和未知量. L 1正常发光时,U 1=6V ,P 1=3W 电路中电流: I =

11U P =V

6W 3=0.5A

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图2—3—3

此时L 2也正常发光,L 2两端电压:U 2=IR 2=0.5A ×6Ω=3V P 2=IU 2=0.5A ×3V =1.5W U =U 1+U 2=6V +3V =9V 答案 D

例7 有一盏小灯泡,当它与5Ω电阻串联后接15V 电源上,灯恰好正常发光,这时灯的功率是10W .

求:小灯泡正常发光时的电阻和小灯泡的额定电压的可能值. 已知:R =5Ω

P E =10W

U =15V

求:R L ,U E (额定)

分析 画出分析电路图2—3—4.

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图2—3—4

从图中看,所给物理量无对应关系,可以采用方程求解. 解法1

R E 和R 串联,设灯两端电压为U E ∵ I E =I R ∴

E E U P =R

U U E

-

E U W 10=Ω

-5V 15E U 整理得U E 2

-15U E +50=0 (U E -10)(U E -5)=0 U E =10V 或U E =5V

灯电阻R L =E E P U 2

=W 10)V 10(2

=10Ω

或R L =E E P U 2

=W

10)V 5(2

=2.5Ω

解法2 R L 和R 串联:U =U E +U R U =

I

P E

+IR 15V =

I

W

10+I ×5Ω 5I 2

-15I +10=0 I 2

-3I +2=0 (I -2)(I -1)=0 解得:I =2A 或I =1A R L =

2

I

P E =2)A 2(W

10=2.5Ω 或R L =

2

I P E =2)A 1(W 10=10Ω 答案 灯正常发光,当U E =10V 时,灯电阻为10Ω;当U E =5V 时,灯电阻为2.5Ω 例8 将分别标有“6V 9W ”和“6 V 3W ”的两个灯泡L 1、L 2串联接在12 V 电源上,则 ( )

A .两灯都能正常发光

B .灯L 2可能被烧毁

C .两灯都比正常发光时暗

D .灯L 1比灯L 2亮

精析 考查学生能否根据实际电压和额定电压的关系,判断灯的发光情况. 解 先求出两盏灯的电阻

灯L 1的电阻: R 1=12

1P U =W 9)V 6(2

=4Ω

灯L 2的电阻: R 2=22

2P U =W

3)V 6(2

=12Ω

求出灯两端的实际电压U 1′ ∵ R 1、R 2串联

U U '

1=211R R R +=Ω+ΩΩ1244=4

1

U 1′=

41U =4

1

×12V =3V L 2两端电压U 2′=U -U 1′=12V -3V =9V 比较实际电压和额定电压 U 1′<U 1,U 2′<U 2

两灯都不能正常发光;灯L 2可能会被烧毁 答案 B

例9 家庭电路中正在使用的两白炽灯,若甲灯比乙灯亮,则 ( ) A .甲灯灯丝电阻一定比乙灯的大 B .甲灯两端的电压一定比乙灯的大 C .通过甲灯的电量一定比乙灯的多 D .甲灯的实际功率一定比乙灯的大

精析 考查家庭电路中灯的连接方式,并由灯的亮度判断电阻的大小.

分析 家庭电路,灯的连接方式是并联.甲、乙两灯两端电压相同.甲灯比乙灯亮,说明甲灯实际功率比乙灯大.D 选项正确.甲灯比乙灯亮,在并联电路中,R 甲<R 乙.U 相同,I 甲>I 乙

电量Q =It ,若两灯同时使用,因为t 相同,I 甲>I 乙,则Q 甲>Q 乙,C 选项正确. 答案 C 、D

例10如图2—3—5,电源电压和电灯L的电阻均保持不变.当开关S闭合后,在变阻器的滑片P从中点向下滑动的过程中,下列说法正确的是()

A.电压表的示数变大B.电灯L的亮度变暗

C.电流表A1的示数不变D.电流表A2的示数变小

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图2—3—5

精析考查学生识别电路的能力.能否根据欧姆定律分析电路中电流变化,灯的亮度变化.

分析电路是由灯和变阻器并联而成.

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测的是干路电流

测的是流过变阻器的电流

测的是电路两端电压

当变阻器的滑片P由中点向b端移动时,变阻器的电阻增大,通过变阻器电流减小,示数变小,D选项正确.

并联电路,U一定,灯电阻不变,则流过灯的电流不变,灯的亮度不变.

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示数变小.

答案D

例11如图2—3—6,电源电压不变,开关S由断开到闭合,电流表两次示数之比为2∶7,则电阻R1∶R2=________,电功率P1∶P2,电功率P1∶P1′=________,电功率P1∶P1=________.

精析分析S闭合前后,电路中电阻的连接关系.写出P、I、U、R之间的关系,利用公式求解.

解S断开,只有R1,示数为I1,R1两端电压为U,流过R1的电流为I1.

S闭合,R1、R2并联,示数为I1+12,R1两端电压不变为U,流过R1的电流不变为I1,R1功率为P1′.

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图2—3—6

211I I I +=7

2

21I I =5

2

并联:

21I I =12R R =52

21R R =2

5

11

P P '=U I U I 11=11

P

P 1=U I I U I )(211+=72 答案 R 1∶R 2=5∶2,P 1∶P 2=2∶5,P 1∶P 1′=1∶1,P 1∶P =2∶7

例12 如图2—3—7(a ),当变阻器滑片从A 点滑到B 点时,R 1两端的电压比为2∶3,变阻器两端电压比U A ∶U B =4∶3.(电源电压不变) 求:I A ∶I B ,R A ∶R B ,P 1∶P 1′,P A ∶P B ,R 1∶R A

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(a )

(b )

(c )

图2—3—7

精析 画出电路变化前后对应的两个电路:如图2—3—7(b )(c )所示. 已知:

'1

1U U =32,B A U U =34

解 B A I I =1

1

11R U R U '='11U U =32

B A R R =B

B A A

I U I U =B A U U ×A B I I =34×23=12

11P P =1212R I R I B A =22

B A I I =(32)2=94

B A P P =B

B A A R I R I 22

=94×12=98

图(b ):U =I A (R 1+R A ) 图(c ):U =I B (R 1+R B ) U 相等:R B =

21R A ,B A I I =3

2

代入

I A (R 1+R A )=I B (R 1+2

1

R A ) 2(R 1+R A )=3(R 1+2

1

R A )

A R R 1=2

1 另解:图(b )U =U 1+U A 图(c )U =U 1′+U B

∴ U 1′=23U 1,U B =43

U A ,U 不变 ∴ U 1+U A =23U 1+43

U A

21

U 1=4

1U A

A U U 1=2

1

∵ R 1、R A 串 ∴

A R R 1=A U U 1=2

1

答案 I A ∶I B =2∶3,R A ∶R B =2∶1,P 1∶P 1′=4∶9,P A ∶P B =8∶9,R 1∶R A =1∶2

例13 如2—3—8(a ),已知R 1∶R 2=2∶3,当S 2闭合,S 1、S 3断开时,R 1的功率为

P 1,电路中电流为I ;当S 1、S 3闭合,S 2断开时,R 1的功率为P 1′,电路中电流为I ∶I ′.(电

源电压不变)

求:U1∶U2,P1∶P1′,I∶I′

精析画出变化前后电路图(b)和(c)

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(a)(b)(c)

图2—3—8

已知:

2

1

R

R

3

2

求:

2

1

U

U

'

1

1

P

P

'I

I

解图(b)中R1、R2串,

2

1

U

U

2

1

R

R

3

2

'

1

1

P

P

1

2

1

2

1

R

U

R

U

2

2

1

U

U

=(

5

2

)2=

25

4

图(c)中R1两端电压为U

图(b):U=I(R1+R2)

图(c):U=I′(

2

1

2

1

R

R

R

R

+

U不变I(R1+R2)=I′(

2

1

2

1

R

R

R

R

+

I(2+3)=I′(

3

2

3

2

+

?

I

I

'

25

6

答案U1∶U2=2∶3,P1∶P1′=4∶25,I∶I′=6∶25

例14如果将两个定值电阻R1和R2以某种形式连接起来,接入电路中,则电阻R1消耗的电功率为12W.如果将这两个电阻以另一种形式连接起来接入原电路中,测得该电路的总电流为9A,此时电阻R1上消耗的电功率为108W.(电源电压不变)

求:(1)电阻R1和R2的阻值;

(2)电阻R2上两次电功率的比值.

精析先判断电阻R1、R2的两次连接方式.

因为总电压不变,由P1<P1′和R1一定,判断出:U1<U1′所以第一次R1、R2串联,第二次并联.

求:R1、R2P2、P2′

解画出分析电路图2—3—9(a)(b)

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(a)(b)

图2—3—9

同一电阻R1,根据P=

R

U2

'

1

1

P

P

2

1

2

1

)

('

U

U

2

2

1

U

U

W

108

W

12

9

1

(U1′=U)

U

U

1=

3

1

如图(a)U1+U2=U

2

1

U

U

2

1

∵R1、R2串

2

1

R

R

2

1

U

U

2

1

如图(b)R1、R2并联,'

'

2

1

I

I

1

2

R

R

1

2

∵I1′+I2′=I′=9A

∴I1′=6A I2′=3A

R1=

2

1

1

)

('I

P

2

)

A

6(

W

108

=3Ω

R2=2R1=6Ω

(2)求

'2

2

P P 关键求出R 2两端电压比 从图(a )可知:

21U U =2

1 ∴

U U 2=3

2

由图(a )和(b )

同一电阻R 2:'22P P =2

121)('U U =22

2U U =(32)2=94

答案 R 1=3Ω,R 2=6Ω, P 2∶P 2′=4∶9

例15 甲灯标有9V ,乙灯标有3W ,已知电阻R 甲>R 乙,若把两灯以某种方式连接到某电源上,两灯均正常发光,若把两灯以另一种方式连接到另一电源上.....,乙灯仍能正常发光,甲灯的实际功率与它的额定功率比P 甲′∶P 甲=4∶9 求:(1)甲灯的额定功率P 甲; (2)乙灯的额定电压U 乙; (3)两灯电阻R 甲和R 乙.

精析 注意两次电路总电压不同,所以不能像例4那样判断电路连接方式 已知:U 甲=9V ,P 乙=3W ,R 甲>R 乙,P 甲′∶P 甲=4∶9 求:P 甲、U 乙、R 甲、R 乙

设第一次R 甲、R 乙并联,此时两灯均能正常发光,说明:U 乙=U 甲=9V

R 乙=乙乙P U 2

=W

3)V 9(2

=27Ω

第二次R 甲、R 乙串联,乙灯仍正常发光,说明U 乙′=U 乙=9V 而R 甲不变时,甲

甲P P '

U U '

9

4 ∴ U ′=

32U 甲=3

2

×9V =6V R 甲、R 乙串联 乙甲R R =''

甲U U =V 9V 6=3

2

得R 甲<R 乙,与题意不符.

由上判定:电路第一次串联,第二次并联,画出分析示意图2—3—10(a )和(b ).

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(a )

(b )

图2—3—10

解 由图(a )和(b )得: R 甲不变 甲

P P '

2

2

U U '=

2

2

U U

'=

9

4

U ′=

32U 甲=3

2

×9V =6V U 乙′=U 乙=6V 由图(b )乙灯正常发光

R 乙=乙乙P U 2

=W

3)V 6(2

12Ω

由图(a )R 甲、R 乙串 I 甲=I 乙=

乙乙U P =V

6W

3=0.5A R 甲=

甲I U =

A

5.0V

9=18Ω P 甲=I 甲U 甲=0.5A ×9V =4.5W

答案 甲灯额定功率4.5W ,乙灯额定电压6V ,甲灯电阻10Ω,乙灯电阻6Ω 例16 如图2—3—11(a )所示电路中,灯L 1的电阻R 2的

2

1

(不考虑灯丝随温度的变化).电源电压为10V ,并保持不变.S 1、S 2为开关.当闭合S 1,断开S 2时,灯L 1正常发光,电阻R 3消耗的电功率为2W ,电压表示数U 1;当闭合S 2,断开S 1时,电阻R 4消耗的电功率为

41W ,电压表示数为2

1

U 1. 求(1)灯L 1的额定功率;(2)电阻R 4的阻值.

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(a)(b)(c)

图2—3—11

已知:R1=

2

1

R2,U=10V P3=2W U1′=

2

1

U1P4=

4

1

W 求:(1)P1(L1额定功率);(2)R4

解画出变化前后电路分析图2—3—11(b)和(c).

先求出两次电路(b)和(c)中电流比I∶I′

∵R1不变

I

I

'

1

1

U

U

'

1

1

2

1

U

U

1

2

4

3

R

R

2

4

2

3

I

P

I

P

'

4

3

P

P

×

2

2

I

I'

W

4

1

W

2

×(

2

1

)2=

1

2

由图(b)U=I(R1+R3)

由图(c)U=I′(R1+R2+R4)

U不变,将R2=2R1和R3=2R4代入

I(R1+2R4)=I′(R1+2R1+R4)

2(R1+2R4)=(3R1+R4)

4

1

R

R

1

3

得R1∶R2∶R4=3∶6∶1

由图(c)R1、R2、R4串,且U=U1′+U2′+U4=10V

U1′∶U2′∶U4=R1∶R2∶R4=3∶6∶1

U4=

10

1

U=

10

1

×10V=1V

R4=

4

2

4

P

U

W

4

1

)

V

1(2

=4Ω

由图(b )R 1、R 3串

3

1P P =31R R =23 P 1=

2

3

×2W =3W 答案 L 1额定功率为3W ,R 4为4Ω

例17 如图2—3—12所示,电路两端电压保持不变,当只闭合开关S 1时,通过电阻

R 1的电流是I 1;当只闭合开关S 2时,通过电阻R 2的电流是I 2;电阻R 2消耗的功率是20W ,I 1∶I 2=3∶2,当只闭合开关S 3时,电阻R 3消耗的功率是15W .

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图2—3—12

求:(1)只闭合S 1时,R 1消耗的功率;(2)只闭合S 3时,R 1消耗的功率. 已知:I 1∶I 2=3∶2,P 2=20W ,P 3=15W 求:P 1、P 1″

精析 只闭合开关S 1,只有R 1,如图2—3—13(a )当只闭合S 2时,R 1、R 2 串,如图2—3—13(b );当只闭合S 3时,R 1、R 2 、R 3串,如图2—3—13(c ).

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(a )

(b )

(c )

图2—3—13

解 图(a )U =I 1R 1 图(b )U =I 2(R 1+R 2) U 不变,

21I I =2

3

3R 1=2(R 1+R 2)

21R R =1

2

图(b )R 1、R 2串 21P P '=21R R =1

2

P 1′=2P 2=2×20W =40W 如图(a )和(b )

同一电阻R 1·'1

1P P =222

1I I =(32)2=94

P 1=

9

4

×40W =90W 如图(b )P 2=I 22

R 2=(

2

1R R U

+)2R 2

(1)

如图(c )P 3=I 32

R 3=(

3

21R R R U

++)2R 3

(2)

(1)÷(2) W

15W 20=32212

2321)()(R R R R R R R +++将R 1=2R 2代入R 32-6R 2R 3+9R 2

2=0 (R 3-3 R 2)2

=0 R 3=3 R 2,又∵ R 1=2 R 2 ∴

31R R =3

2

如图(c ),串联电路

31P P "

=31R R =32 ∴ P 1″=3

2×15W =10W

答案 图(a )中,R 1功率为90W ,图(c )中,R 1功率为10W

例18 小明设计了一个电加热器,有加热状态和保温状态,如图2—3—14,发热体AB 是一根阻值500Ω的电阻丝,C 、D 是电阻丝AB 上的两点,S ′是一个温度控制控制开关.当开关S ′闭合,开关S 接通C 点时,电阻丝每分钟放出的热量是Q 1;当S ′闭合,S 接通

D 点时,电阻丝每分钟放出的热量是Q 2;当S ′断开时,电阻丝每分钟放出的热量是Q 3,

此时测得C 、D 两点间的电压是33V .

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图2—3—14

(1)按大小排列出Q 1、Q 2和Q 3的顺序是: ________ > ________ > ________.

(2)将上述热量由大到小的顺序排列,其比值是20∶10∶3,求电源电压U 和电热器处于保温状态时,每分钟放出的热量.

精析 对于联系实际的问题,首先把它和所学的物理知识对应起来,本题用到的是焦耳定律的知识.

从图中看出,不论使用哪一段电阻丝,电压均为U .电热丝放热公式:Q =R

U 2t .

(1)可以将AB 段电阻分成三部分:

第一次,S ′闭合,S 接C ,使用的是电阻丝CB 段,电阻为R CB ,电阻丝1mi n 放热

Q 1=CB

R U 2

t

第一次,S ′闭合,S 接D ,使用的是电阻丝DB 段,电阻为R DB ,电阻丝1mi n 放热

Q 2=DB

R U 2

t

第三次,S ′断开,电阻丝1mi n 放热Q 3=AB

R U 2

t

∵ R DB < R CB < R AB ∴ Q 1>Q 2>>Q 3

开关位于D ,是加热状态,断开S ′,电阻为R AB ,是保温状态. (2)已知R AB =500Ω U CD =33V ,Q 2∶Q 1∶Q 3=20∶10∶3t 一定,

32Q Q =AB

DB R U R U 2

2

=DB AB R P =3

20 ∴R DB =

203×R AB =20

3×500Ω=75Ω t 一定,U 一定,

31Q Q =CB AB R R =3

10

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