江苏省 苏科版 初三物理 上学期 第十五章 电功和电热 计算专练
1. 下表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化电路如图所示，R1
和R2均为电热丝。
××牌电烤箱 额定电压 额定功率 电源频率 220V 高温挡 1 100W 低温挡 440W 50Hz 试求：
（1）电烤箱在高温挡正常工作10min所产生的热量； （2）电路中R1的阻值；
（3）电烤箱在低温挡正常工作时，电路中的电流和R1的功率。
2. 电动汽车因其节能、环保而受到人们的青睐。某品牌电动汽
车，驾驶员与车的总质量为1.6t，车静止时轮胎与地面接触的总面积为0.08m2．汽车在平直公路上以10m/s的速度匀速行驶20min，此时驱动电机的输入电压为300V，电流为60A，
汽车所受阻力为驾驶员与车总重力的0.1倍，g取10N/kg。求电动汽车： （1）静止在水平地面上对地面的压强。 （2）匀速行驶过程中驱动电机消耗的电能。 （3）匀速行驶过程中牵引力的大小。 （4）匀速行驶过程中牵引力所做的功。
3. 实验小组的同学设计了如图a所示的电路，已知电源电压不变，闭合开关S，调节滑动
变阻器滑片P的位置，根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图b所示的两条U-I图线。其中利用电压表V1和电流表A的数据描绘出甲图线，利用电压表V2和电流表A的数据描绘出乙图线。求： （1）定值电阻R2的阻值；
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（2）电源电压的大小及定值电阻R1的阻值。 （3）R2消耗的最大功率。
4. 如图所示，是一个微型电热饭盒，其工作原理是：通过电加热片
把水加热至沸腾，再借助水蒸气来加热食物，电热饭盒的工作参数如下表所示，请计算：
（1）在某次热饭过程中，电加热片先把0.1kg水从20℃加热到100℃，此过程中水吸收的热量是多少？ （2）电加热片的电阻是多大？ （3）当电压降为200V时，该电热饭盒的实际电功率是多大？（计算结果保留1位小数）
型号 DR-08 额定电压 220V 额定功率 220W 额定容量 0.8L
5. 如图所示的电路中，电源为可调压学生电源，定值电阻R0=10Ω，小灯泡上标有“6V 3W”
字样。闭合开关S，小灯泡正常发光，设灯丝电阻不变，求：
(1)小灯泡的电阻；
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(2)电流表的示数；
(3)若电源电压调至3V，电路消耗的总功率。
6. 图甲是内胆为铝质材料的电饭锅，内部电路如图乙所示，R1是加热电阻，阻值为48.4Ω；
R2是限流电阻，阻值为484Ω．煮饭时，接通电源（220V50Hz），闭合手动开关S1，电饭锅处在加热状态．当锅内食物温度达到103℃时，开关S1会自动断开，断开后若无外力作用则不会自动闭合，S2是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80℃时会自动
断开，温度低于70℃时会自动闭合．（已知水的比热容为4.2×10J/（kg•℃）；查表可知铝的熔点为660℃）请解答下列问题：
3
（1）如果接通电源后没有放入食物就闭合开关S1，电饭锅的内胆是否会熔化？为什么？ （2）在加热状态下，电饭锅消耗的电功率是多少？
（3）若在一个标准大气压下将温度为20℃，质量为2kg的水烧开需要14min，求电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是多少？
7. 节约用电，人人有责，为此，政府提倡市民在夏季高温期间将空调温度设定在舒适温度
即可，不必贪凉求低，为响应倡导，某同学家中的一台额定电压220V，额定功率为1100W的变频空调，将原来设定的温度22℃改成26℃，此时制冷实际功率为850W，若变频空调平均每天连续工作10小时，求： （1）此空调正常工作时的电流？
（2）每天节约用电多少度？这些电能通过标有“1200r/kW•h”的电能表可让其转盘转多少转？
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8. 在如图甲所示的电路中，灯L标有“6V6W”字样，小灯泡的电流随电压的变化曲线如图
乙所示．求：
（1）当S1，S2同时闭合时，灯L正常发光，电流表示数为1.3A，R1的阻值为多少？
（2）当S1，S2都断开时，电流表示数为0.5A，则灯的实际功率有多大？R2的阻值为多少？
9. 图甲是某班科技小组设计的风力测定装置示意图，图乙是其电路图．电阻R′随风力变
化关系如图丙所示．已知电源电压恒为9V，定值电阻R0=2Ω，电压表量程为0～3V．使用该装置测定风力，则
（1）电阻R′的阻值随风力的增大怎样变化？ （2）求无风时电压表的示数．
（3）如果保持电压表量程不变，且只能在电路中增加一个电阻R，使该装置能测量的最大风力增加到900N，计算电阻R的阻值，并说明其连接方式
（4）计算改装后该装置电路总功率的变化范围．（计算结果保留一位小数）
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10. 如图，电源电压一定，已知灯泡L标有“6V，7.2W”字样（灯电阻不受温度影响），
R1=10Ω．当S、S1，闭合，且滑片P在a端时，灯正常发光；当S、S2闭合，且P在滑动变阻器中点处时，电流表示数为0.2A。 （1）求灯泡L的电阻阻值。
（2）求滑动变阻器Rx的最大值。
（3）通过对S、S1、S2的控制和调节滑动变阻器，可使电路所消耗的总功率最小，请求出电路总功率的最小值。
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1.【答案】解：
（1）因为电烤箱正常工作， 所以P高温=1100W， 10min所产生的热量：
Q=W=P高温t=1100W×10×60s=6.6×105J；
（2）当开关S闭合时，电阻丝R1自己工作，电阻较小，功率较大，所以处于高温档位， 由P=UI=得：
R1=
高温
=
=44Ω；
（3）当开关S断开时R1和R2串联，电阻较大，功率较小，所以处于低温档位， 由P=UI得： 电流I保温=
保温
= =2A；
R1的功率P1=I保温2R1=（2A）2×44Ω=176W。
答：（1）电烤箱在高温档正常工作10min所消耗的电能为6.6×105J； （2）电路中R1的阻值为44Ω；
（3）电烤箱在低温档正常工作时，电路中的电流和R1的功率分别为2A、176W。
【解析】（1）知道电烤箱在高温档时的额定功率，又知道电烤箱正常工作，其实际功率等于额定功率，利用公式Q=W=Pt计算10min所产生的热量。
（2）当开关S闭合时电阻丝R1自己工作，电阻较小，电压不变，根据公式P=，功率较大，
所以处于高温档位，利用公式R=求出R1的阻值；
（3）当开关S断开时R1和R2串联，电阻较大，功率较小，所以处于低温档位，利用I= 求电流，利用P=I2R求出R1的功率。
本题考查了学生对电功率公式及其推导公式的掌握和运用，关键是电烤箱高低温档的确定，还要学会从所给信息中找到有用的数据。
2.【答案】解：（1）驾驶员与车的总质量为1.6t，对地面的压力等于重力： F=G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N， 车静止时轮胎与地面接触的总面积为0.08m2， 静止在水平地面上对地面的压强：
p= =
=2×105Pa；
（2）匀速行驶过程中驱动电机消耗的电能： W=UIt=300V×60A×20×60s=2.16×107J；
（3）汽车所受阻力为驾驶员与车总重力的0.1倍，f=0.1G=0.1×1.6×104N=1.6×103N， 因做匀速直线运动，行驶过程中牵引力的大小等于阻力，故F=f=1.6×103N； （4）匀速行驶过程中牵引力所做的功：
W=Fs=Fvt=1.6×103N×10m/s×20×60s=1.92×107J。 答：（1）静止在水平地面上对地面的压强为2×105Pa； （2）匀速行驶过程中驱动电机消耗的电能2.16×107J；
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（3）匀速行驶过程中牵引力的大小为1.6×103N； （4）匀速行驶过程中牵引力所做的功为1.92×107J。
【解析】（1）驾驶员与车的总质量为1.6t，对地面的压力等于重力，根据G=mg求出压力大小；已知车静止时轮胎与地面接触的总面积，根据p= 求静止在水平地面上对地面的压强； （2）根据W=UIt求匀速行驶过程中驱动电机消耗的电能；
（3）根据汽车所受阻力为驾驶员与车总重力的0.1倍求阻力，因做匀速直线运动，车受平衡力，求行驶过程中牵引力的大小；
（4）根据W=Fs=Fvt求匀速行驶过程中牵引力所做的功。
本题考查压强、电能、速度、电功公式的运用和二力平衡的运用，综合性强，难度不大。 3.【答案】解：
由图知，三个电阻串联，电压表V1测量R2和R两端的总电压，V2测量R2两端的电压； 由题知，利用电压表V1和电流表A的数据描绘出甲图线，利用电压表V2和电流表A的数据描绘出乙图线，即：乙图线为R2的U-I图线，甲图线为R2和R的U-I图线。 （1）乙图线为R2的U-I图线，由乙图线可知，当U2=1V时，I2=0.5A， 由I= 可知，R2的阻值为：R2= = =2Ω；
（2）由图知，R1、R2和滑动变阻器串联，
所以由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压：U=U1+IR1（U1表示V1的示数） 由图象甲知，当U1=1.3V时，I=0.2A；当U1′=1.0V时，I′=0.5A，将数据代入得： U=1.3V+0.2A×R1-------------① U=1.0V+0.5A×R1-------------② 联立①②得：U=1.5V，R1=1Ω；
（3）由图象知，电压表V1和V2的示数相同时为1.0V，R2和R两端的总电压与R2两端的电压相等，说明此时变阻器的阻值为零，电路中的电流最大，此时R2的功率最大， 则R2消耗的最大功率：
P2大= ==0.5W。
答：（1）定值电阻R2的阻值为2Ω；
（2）电源电压为1.5V，定值电阻R1的阻值为1Ω； （3）R2消耗的最大功率为0.5W。
【解析】（1）根据图线乙确定R2的阻值；
（2）根据电源电压不变，由图象列出关系式求出R1的阻值；
（3）根据已知条件，当滑动变阻器的阻值最小时，电路中的电流最大，当V1和V2的示数相同时，变阻器的阻值为零，从而可根据P=计算出R2的阻值。
本题考查了欧姆定律及电功率公式在串联电路中的应用，解决此题的关键是能够利用好图象，根据图象确定对应的电流和电压值。 4.【答案】解：（1）水吸收的热量是：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（100℃-20℃）=3.36×104J；
（2）由P=得：
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电加热片的电阻：
R= =额
额
=220Ω；
（3）电热饭盒的实际电功率：
P实=
实
=
≈181.8W。
答：（1）此过程中水吸收的热量是3.36×104J； （2）电加热片的电阻是220Ω；
（3）电热饭盒的实际电功率181.8W。
【解析】（1）根据Q=cm（t-t0）求出水吸收的热量； （2）根据P=求出加热片的电阻；
（3）根据P=求出实际功率。
此题主要考查的是学生对热量、电功率计算公式的理解和掌握，明白变形公式的应用是解决此题的关键。
5.【答案】解：由电路图可知，灯泡L与电阻R0并联，电流表测R0支路的电流． （1）由P=UI=可得，小灯泡的电阻：
RL= ==12Ω；
（2）因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，
所以，电源的电压U=UL=6V， 则电流表的示数：
I0= = =0.6A；
（3）因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和， 所以，电路中的总电阻：
R=
= = ，
当电源电压调至3V时，电路消耗的总功率：
P=
=
=1.65W．
答：（1）小灯泡的电阻为12Ω； （2）电流表的示数位0.6A；
（3）若电源电压调至3V，电路消耗的总功率为1.65W．
【解析】由电路图可知，灯泡L与电阻R0并联，电流表测R0支路的电流． （1）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P=UI=求出小灯泡的电阻；
（2）根据额定电压下灯泡正常发光和并联电路的电压特点求出电源的电压，根据欧姆定律求出电流表的示数；
（3）根据电阻的并联求出电路中的总电阻，利用P=UI=求出电源电压调至3V时电路消耗
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的总功率．
本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等． 6.【答案】解：（1）如果接通电源后没有放入食物就闭合开关S1，电饭锅的内胆不会熔化；因为当锅内温度达到103℃时，开关S1会自动断开，而铝的熔点为660℃，所以不会熔化． （2）闭合手动开关S1时，电路为R1的简单电路，电饭锅处在加热状态， 则电饭锅消耗的电功率：
P= ==1000W；
（3）在一个标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J，
由P= 可得，电饭锅消耗的电能：
W=Pt′=1000W×14×60s=8.4×105J，
电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率： η=
吸
×100%= ×100%=80%．
答：（1）不会熔化；因为当锅内温度达到103℃时，开关S1会自动断开，而铝的熔点为660℃，所以不会熔化；（2）在加热状态下，电饭锅消耗的电功率是1000W； （3）电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是80%．
【解析】（1）比较开关S1会自动断开的温度和铝的熔点即可得出结论；
（2）闭合手动开关S1时，电路为R1的简单电路，电饭锅处在加热状态，根据P=UI=求出
电饭锅消耗的电功率；
（3）知道水的质量和比热容以及初温、末温（在一个标准大气压下水的沸点为100℃），根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量，根据W=Pt求出消耗的电能，利用η=
吸
×100%求
出电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率．
本题考查电功率公式、吸热公式、电功公式、效率公式的应用，从题干中得出电饭锅的工作特点和知道在一个标准大气压下水的沸点为100℃是关键． 7.【答案】解：
（1）由P=UI可得，此空调正常工作时的电流：
I= = =5A；
（2）若设定的温度由原来的22℃改设为26℃， 减小的功率△P=P额-P实=1100W-850W=250W=0.25kW， 每天节约的电能：W=△P•t=0.25kW×10h=2.5kW•h=2.5度；
1200r/kW•h表示电路每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转过1200r， 则这些电能可让电能表转盘转动的转数：
n=W×1200r/kW•h=2.5kW•h×1200r/kW•h=3000r。
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答：（1）此空调正常工作时的电流为5A；
（2）每天节约用电2.5度；这些电能通过标有“1200r/kW•h”的电能表可让其转盘转3000转。
【解析】（1）已知空调的额定电压和制冷额定功率，利用P=UI可求得这台空调正常制冷时的工作电流；
（2）求出额定功率与实际功率之差，根据W=Pt可求出每天节约的电能；已知这些电能通过标有“1200r/kW•h”的电能表，然后可求得让其转盘转多少转。
此题涉及到电能、电功率的计算，关键是理解和掌握电能表参数的含义，计算过程还要注意单位的换算，综合性较强。
8.【答案】解：（1）当S1，S2同时闭合时，灯泡与电阻R1并联，电流表测干路电流， ∵灯L正常发光，
∴电源的电压U=UL=6V，
由图象可知，通过灯泡支路的电流IL=1A， ∵并联电路干路电流等于各支路电流之和， ∴通过电阻R1的电流I1=I-IL=1.3A-1A=0.3A， ∵I= ，
∴R1= = =20Ω；
（2）当S1，S2都断开时，R2与灯泡串联，电流表测电路中的电流， 由图象可知，此时灯泡两端的电压UL′=2V， 灯泡的实际功率PL′=UL′I2=2V×0.5A=1W， 电阻R2两端的电压U2=U-UL′=6V-2V=4V，
R2= = =8Ω。
答：（1）R1的阻值为20Ω；
（2）灯的实际功率为1W，R2的阻值为8Ω。
【解析】（1）当S1，S2同时闭合时，灯泡与电阻R1并联，电流表测干路电流，根据灯泡正常发光可知电源的电压，由图象可知通过灯泡的电流，再根据并联电路的电流特点求出通过R1的电流，最后利用欧姆定律求出R1的阻值；
（2）当S1，S2都断开时，R2与灯泡串联，电流表测电路中的电流，由图象可知灯泡两端的电压，根据P=UI求出灯泡的电功率，根据串联电路的电压特点求出电阻R2两端的电压，再根据欧姆定律求出R2的阻值。
本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律的应用，关键是开关闭合、断开时电路串并联的判断和电流表所测电路元件的判断。
9.【答案】解：（1）由图甲可知，随风力的增大，金属杆接入电路的长度变短， 电阻变小，所以电阻R′随风力增大而减小； （2）由图丙可知，无风时 R′=16Ω， 此时电路电流I=
==0.5A，
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电压表示数U0=IR0=0.5A×2Ω=1V；
（3）当风力增加到900N时，由图丙可知R′=1Ω， 保持电压表量程不变，即U0=3V，
电压表示数是3V时，电路电流I′= = =1.5A，
此时电路总电阻R总= = =6Ω＞R0+R′，
应在电路中串联一个电阻R，R=R总-R0-R′=6Ω-2Ω-1Ω=3Ω； （4）由图丙可知，R′的最大阻值为R最大′=16Ω， 电路最小电功率P最小=
最大
=
≈3.9W，
由图丙可知，R′的最小阻值为R最小′=1Ω， 电路的最大功率P最大=
最小
=
=13.5W，
则功率的变化范围是3.9W≤P≤13.5W。
答：（1）电阻R′随风力增大而减小；（2）无风时电压表的示数是1V；（3）应在电路中串联一个阻值为3Ω的电阻；（4）改装后该装置电路总功率的变化范围是3.9W≤P≤13.5W。
【解析】本题考查电压、电流、电阻的计算，关键是欧姆定律的公式及其变形的应用以及串联电路电压的规律，还要学会从所给信息中找到有用的数据，会看数据图象。
（1）由图甲可知，随风力的增大，挡风板向左移动，金属导体杆接入电路的长度变短，接入电路的阻值变小；
（2）由图乙知，电压表测电阻R0两端的电压，无风时风力F=0N，由图丙找出此时电阻R′的阻值，然后由串联电路的特点及欧姆定律求出电路电流，最后由U=IR求出电压表示数； （3）由欧姆定律求出电压表示数为3V时的电路电流，然后由欧姆定律求出电路总电阻，根据电路总电阻及串联电路特点判断接入的电阻接法并求出其阻值；
（4）由图丙求出电阻R′的最大阻值及最小阻值，由串联电路特点及电功率公式P=求出
电路的最小电功率及最大电功率，然后确定电功率的范围。 10.【答案】解：
（1）灯泡L标有“6V，7.2W”字样，由P=可得，灯泡L的电阻阻值：
RL= =额
额
=5Ω；
（2）由电路图知，当S、S1闭合，且滑片P在a端时，电路为L的简单电路，灯正常发光， 所以电源电压：U=U额=6V；
当S、S2闭合，R1与Rx串联，P在滑动变阻器中点处时，电流表测电路中的电流， 由串联电路特点和欧姆定律可得总电阻：R1+ Rx= ， 即：10Ω+ Rx= ，
解得：Rx=40Ω；
（3）因为RL＜R1，所以当闭合S、S2，并且滑片在b端时，R1与Rx的最大阻值串联，电路的总电阻最大，总功率最小，
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电路总功率的最小值：
P最小=
=
=0.72W。
答：（1）灯泡L的电阻阻值为5Ω。 （2）滑动变阻器Rx的最大值为40Ω。 （3）电路总功率的最小值为0.72W。
【解析】（1）由P=计算灯泡L的电阻阻值。
（2）当S、S1闭合，且滑片P在a端时，电路为L的简单电路，灯正常发光，由此可得电源电压；
当S、S2闭合，R1与Rx串联，P在滑动变阻器中点处时，电流表示数为0.2A，由串联电路特点和欧姆定律计算Rx的最大值；
（3）电源电压一定，由P=知电路电阻最大时，电路所消耗的总功率最小，由此根据电路
图分析并计算。
本题考查了串联电路特点、欧姆定律以及电功率公式的应用，正确分析电路的连接方式，并知道灯光正常发光时两端电压等于其额定电压是关键。
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