第二十一讲　电功率　第7课时　综合计算

第一轮　中考考点梳理第五部分　电磁学第二十一讲　电功率第7课时　综合计算,（2023·重庆A卷改编）寒假期间，小丽在外婆家发现一闲置的旧电炉（如图甲），铭牌上标有“220V484W”的字样，电炉只有一根电阻丝。为检测电炉能否工作，将其单独接入家庭电路中，观察到表盘如图乙的电能表的指示灯在120s内闪烁了16次，忽略温度对电阻的影响。甲乙,（1）求电炉电阻丝的阻值；解：（1）由P＝可知，电炉电阻丝的阻值：R＝＝＝100Ω,（2）求检测时电炉的实际功率；解：（2）1200imp/（kW·h）表示电路中用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的指示灯闪烁1200次，指示灯闪烁16次，电炉消耗的电能：W＝＝kW·h＝4.8×104J检测时电炉的实际功率：P实＝＝＝400W,（3）小丽想为外婆制作一个可调温的发热坐垫。在父母的陪同下，她拆下整根电阻丝并分成两段，将其中一段制作为阻值可调的电阻丝；将两段均可发热的电阻丝以某种连接方式接入电路且只用一个开关就可控制整个电路。已知电源电压恒为10V，在通过电阻丝的电流不超过其额定电流的情况下，坐垫的最大功率为27W，求发热坐垫在最小功率状态下工作10s产生的热量。,解：（3）由P＝UI可知，电阻丝的额定电流：I＝＝＝2.2A电阻丝分成两段后，每一段电阻丝通过的电流不能超过其额定电流。若两段电阻丝串联接入电路，由P＝UI可知，电路中的电流：I'＝＝＝2.7A＞2.2A所以两段电阻丝应该是并联接入电路，则其中一段电阻丝的最大电功率：,P1＝U'I＝10V×2.2A＝22W另一段电阻丝的电功率：P2＝P大－P1＝27W－22W＝5W由P＝可知，另一段电阻丝的阻值：R2＝＝＝20Ω则可调电阻丝的最大阻值：R1＝R－R2＝100Ω－20Ω＝80Ω,当可调电阻丝接入电路中的阻值最大为80Ω时，R1的最小电功率：P1'＝＝＝1.25W则发热坐垫的最小功率：P小＝P1'＋P2＝1.25W＋5W＝6.25W发热坐垫在最小功率状态下工作10s产生的热量：Q＝W'＝P小t'＝6.25W×10s＝62.5J,图甲是水位监测员设计的一个测量水深度的装置，由测量头和控制盒两部分构成。测量头与控制盒相连接，其电路结构图如图乙所示。控制盒内有一个定值电阻R0和一个滑动变阻器R2，电源电压保持12V不变。测量头是一个涂有绝缘漆、上表面积为2×10－4m2的长方体压敏电阻R1，其阻值R1随上表面受到水的压力F的变化图像如图丙所示。,（1）测量头在水下5m深处时，其电阻是多大？解：（1）由图丙可知，随着压力的增加，R1的阻值减小；测量头放到水下深度h＝5m时，此时R1上表面受到水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5m＝5×104PaR1上表面受到水的压力：F＝pS＝5×104Pa×2×10－4m2＝10N由图像知，此时压敏电阻R1的阻值为16Ω。,（2）测量头未放入水中时，闭合S，断开S1，将R2的滑片移至最上端，此时电压表的示数为3V，求此时R0的电功率P0。解：（2）R1未放入水中时，受到的水的压力为0，由图像可知，此时R1＝30Ω；由图乙知，闭合S，断开S1，将R2的滑片移至最上端，此时R0、R1串联，则R1两端的电压：U1＝U－U0＝12V－3V＝9V此时电路中的电流：I＝I1＝＝＝0.3AR0的阻值：R0＝＝＝10Ω此时R0的电功率：P0＝I2R0＝（0.3A）2×10Ω＝0.9W,（3）*将测量头放到水下某一深度，闭合S，断开S1，将R2的滑片移至某一位置时，R0的电功率为P0'，电路的总功率为P总，R1的电功率为P1，已知P0∶P0'＝9∶4，P总∶P1＝6∶1，求测量头所处深度。,解：（3）当测量头放到水下某一深度时，闭合S，断开S1，将R2的滑片移至某一位置时，R0、R2、R1串联，R0的电功率为P0'，则＝＝解得：P0'＝0.4W此时电路中的电流：I'＝＝＝0.2A此时电路总功率：P总＝UI'＝12V×0.2A＝2.4W,由题意知，此时电路总功率P总与R1的电功率P1之比＝，则R1的电功率：P1＝＝＝0.4WR1此时的阻值：R1'＝＝＝10Ω由图丙知，此时R1上表面受到水的压力为20N，则此时R1上表面受到水的压强：,p'＝＝＝1×105Pa则此时测量头所处的深度：h'＝＝＝10m