1、初中應用物理知識競賽輔導課的電力(教師版)知識要點的解釋1.電力電功率P=用戶界面，電器的額定功率等于額定電壓和額定電流的乘積，電器的實際功率等于實際電壓和實際電流的乘積。2.焦耳定律電流有熱效應。電流通過電阻時會產(chǎn)生焦耳熱。根據(jù)焦耳定律，產(chǎn)生的熱量=I2Rt。3.電能計算如果電器在恒定功率下工作，在t時間內(nèi)消耗的電能是W=Pt。經(jīng)典競賽問題分析例1(2008年河南省初中物理競賽):燈L1標有“8V，16W”字樣，燈L2標有“12V，36W”字樣，兩盞燈串聯(lián)后接成一個電壓為U的電路。為確保兩個燈沒有損壞，電壓U的最大值為()A.8V B.12V C.1 6V D.20V例2(2011年上海第2

2、5屆初中物理競賽)在圖中所示的電路中，電源電壓保持不變。合上電鍵s，當滑塊p位于滑動變阻器的中點時，電壓表顯示4伏；當滑塊放在滑動變阻器的B端時，電壓表的指示改變2伏，15秒鐘內(nèi)恒定電阻R1產(chǎn)生的熱量為60焦耳。以下結(jié)果是正確的()A.電源電壓為10伏B.R1電橋的電阻值是18歐姆C.滑動變阻器r的最大電阻為9歐姆D.R1兩次消耗的電能之比為4:3分析：假設電源電壓為U，滑動變阻器的最大電阻為R，合上電鍵S。當滑塊P位于滑動變阻器的中點時，電路的總電阻為R1 R/2，電流I=U/(R1 R/2)，電壓表的指示為IR/2=4V；當滑塊放在滑動變阻器的B端時，電路的總電阻是R1電阻，電流I=U/(

3、R1電阻)，電壓表的指示增加2伏，至IR=6伏。在接下來的15秒內(nèi)，由恒定電阻R1產(chǎn)生的熱量為1 2R1t=60焦耳。根據(jù)聯(lián)立解，R1=R，U=12V，固定電阻R1兩端的電壓為12V-6V=6V，根據(jù)固定電阻R1在15秒內(nèi)產(chǎn)生的熱量為60焦耳，R1的電阻值為9歐姆，滑動變阻器R的最大電阻值為9歐姆。選項AB是錯誤的，選項C是正確的。I/I=4/3，R1兩次用電量之比是16:9，選項d是錯誤的。答案 C(1)這個電加熱器可以有多少種不同的加熱裝置？并指出每個加熱齒輪旋轉(zhuǎn)開關(guān)箭頭所指的位置；(2)當電加熱器連接到家用電路時，當電加熱器正常工作時，每個檔位的功率是多少。分析：(1)有五檔：一檔：當旋

4、鈕上的箭頭指向圖中的A或F位置時；檔位b:當旋鈕上的箭頭指向圖中的位置b或g時；c檔：當旋鈕上的箭頭指向圖中的c或h位置時；D檔：當旋鈕上的箭頭指向圖中的D或I位置時；e檔：當旋鈕上的箭頭指向圖中的e或j位置時?！窘處燑c評】要解決這個問題，要注意標題“開關(guān)旋鈕兩端有一個金屬滑塊繞中心軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動開關(guān)旋鈕可以連接相鄰觸點”。對于純電阻電器，一般先計算每個檔位的等效電阻，然后通過P=U2/R計算功率；對于帶電機的電器，用功率因數(shù)計算。當電機正常旋轉(zhuǎn)時，電機輸入功率UI=P I2R，等于電機輸出功率和內(nèi)阻加熱功率之和。例4。(2011年全國初中應用物理知識競賽預賽)為了滿足不同衣物的熨燙需求，設計了

5、一種多速調(diào)溫開關(guān)。使用時，通過轉(zhuǎn)動旋鈕，電熨斗可以達到所需的低溫、中溫或高溫。圖(a)是電熨斗的電路圖，其中加熱線R1=96.8，R2=48.4。旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以改變四個觸點1、2、3和4的連接，如圖(B) A、B和c所示可以看出，當電源電壓恒定時，總電阻最大，總功率最小。(2)當開關(guān)在中旋轉(zhuǎn)時1.(2010年上海初中物理競賽)如圖24-13所示，兩個額定電壓為110伏的電燈A和B的額定功率分別為100瓦和25瓦。將它們連接到220伏電路上。為了使它們都能正常發(fā)光并且電路消耗的電能最少，正確的電路是2.(2011年上海第25屆初中物理競賽)第一盞燈和第二盞燈都是鎢絲白熾燈，并聯(lián)在照明電路中可以正常

6、發(fā)光，第一盞燈比第二盞燈亮A.燈a的額定功率必須大于燈b的額定功率B.一盞燈必須比一盞燈消耗更多的電能C.燈a的電阻大于燈b的電阻.D.燈甲兩端的電壓大于燈乙兩端的電壓2.回答:a【解析】:根據(jù)照明電路中兩盞燈能正常并聯(lián)發(fā)光，燈甲比燈乙亮，這意味著燈甲的額定功率必須大于燈乙，兩盞燈的電壓相同，燈甲的電阻小于燈乙，選項A正確，選項CD錯誤。燈消耗的電能與時間有關(guān)，選項b是錯誤的。3.(2010年上海初中物理競賽)將一個燈泡連接到恒壓電源的兩端，燈泡的電功率為40瓦。如果燈泡與電阻器R串聯(lián)，然后連接到上述電源的兩端，則不管燈泡的電阻隨溫度的變化如何，電阻器的電功率為3.6瓦，并且燈泡的電阻小于R，

7、則燈泡的電功率為()A.14.4瓦。B. 32.4瓦C. 0.4瓦。0.9瓦。4.(2010年上海初中物理競賽)將一個燈泡連接到恒壓電源的兩端，燈泡的電功率為40瓦。如果燈泡與電阻器R串聯(lián)，然后連接到上述電源的兩端，則不管燈泡的電阻隨溫度的變化如何，電阻器的電功率為3.6瓦，并且燈泡的電阻小于R，則燈泡的電功率為()A.14.4瓦。B. 32.4瓦C. 0.4瓦。0.9瓦。5.答：B分析：燈泡電阻RD=U2/P=9，額定電流I=P/U=4/6=2/3A。燈泡兩端的電壓不應超過6V的額定電壓，并聯(lián)部分的電壓不應小于2V，電阻不應小于3。當滑塊向左移動時，電阻減小，R1=3.4由R2R 1/(R2

8、R1)=3獲得。當滑塊向右移動時，阻力增加，當它移動到B點時，阻力達到最大值.假設滑動變阻器R1的總電阻為R，如果滑動變阻器R1的滑動片P距離B端1/4，變阻器R1的電流部分的電阻為3R/4，小燈泡的實際功率為1W，表明小燈泡的實際電壓為3V，實際電流為1/3A，并聯(lián)部分的電壓為5V，并聯(lián)部分的電阻為5v1/3a=15。R=40通過)=15獲得。因此，變阻器R1的電阻值(電流部分)從3.4變化到40。6.(2010年上海初中物理競賽)如圖24-13所示，兩個額定電壓為110伏的電燈A和B的額定功率分別為100瓦和25瓦。將它們連接到220伏電路上。為了使它們都能正常發(fā)光并且電路消耗的電能最少，

9、正確的電路是7.答：C分析：假設電源電壓為U，燈泡電阻為R0，將一個燈泡連接到電源兩端，電壓恒定，為40w；將燈泡和電阻R串聯(lián)起來，然后將它們連接到上述電源的兩端，電路電流I=；電阻器的電功率=3.6w燈泡的電功率為P=I2R0。P=0.4W通過同時求解獲得，選項c正確。二.填空分析：讓電機的內(nèi)阻為R，電源電壓為U，用手捏住電機的轉(zhuǎn)軸，使其不轉(zhuǎn)動，合上開關(guān)后，U=I1r當電機正常旋轉(zhuǎn)時，Ui2=pi22rP=0.84 r，由上述兩個公式的解得到。玩具馬達在正常旋轉(zhuǎn)時的效率為=P/(P I22R)100%=70%。(1)_ _ _ _ _ _ _ _連接到圖中兩個連接器P和Q的零線；在正常情況下

10、，零線和地線之間的電壓是_ _ _ _ _ _伏.(2)為了安全起見，有必要在c3.(2006年全國初中應用物理知識競賽河南預賽)自從愛迪生在1879年發(fā)明電燈以來，經(jīng)過100多年的不斷改進，白熾燈已經(jīng)成為我們生活中最常用的照明工具。根據(jù)你對白熾燈的了解，請問一個與電力知識相關(guān)的實際問題，并根據(jù)你所學的物理知識給出一個簡短的答案。例如，為什么一個壞掉的燈泡在“接上”后會比以前更亮？簡短回答：“穿上”燈絲后，燈絲變短，電阻變小。當電壓恒定時，從P=U2/R可以看出，燈的實際功率增加，因此燈泡比以前更亮。問題：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

11、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。簡短回答：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _三.綜合應用問題1.(2009年全國初中應用物理知識競賽復賽

12、題)小蘭自動家用豆?jié){機的部分技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。額定電壓220伏發(fā)動機推力180瓦額定頻率50Hz發(fā)熱能力800瓦加入一定量的干豆75g水添加量1200毫升豆?jié){的制作過程大致如下：(水溫為20)工作程序加熱跳動煮漿防溢延時烹飪停電警報工作時間和狀態(tài)電加熱器開始加熱，8分鐘后，水溫達到設定的攪拌溫度。電機帶動刀片高速跳動，跳動4次，每次15秒，間隔15秒。電加熱器繼續(xù)加熱，直到豆?jié){第一次沸騰，這需要2分鐘。電加熱器間歇加熱豆?jié){(每1分鐘，停止20秒鐘)，反復煮沸豆?jié){并徹底煮熟。總共6分40秒和40秒結(jié)束。機器發(fā)出聲音和視覺警報，表明豆?jié){已經(jīng)準備好了小蘭在用這款豆?jié){機制作豆?jié){前關(guān)掉了家里所有的電器

13、開關(guān)，然后開始記錄豆?jié){機開始制作豆?jié){時，她電能表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動次數(shù)(如圖3所示)。當豆?jié){機發(fā)出聲光報警時，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動了74圈。請回答：(1)。煮一壺豆?jié){需要多少電？(2)根據(jù)第一個問題的計算結(jié)果，在制作一罐豆?jié){的過程中，她的電能表轉(zhuǎn)盤應該轉(zhuǎn)動多少圈？(3)問題(2)中的計算結(jié)果是否與小蘭記錄的實際圈數(shù)一致？如果不匹配，請說出你對偏差的猜測。2.節(jié)能是這個時代的主題。蕭薔想測量節(jié)能燈的額定功率。他使用圖A所示的照明電路將標有“220V60W”的白熾燈L1和標有“220V4W-40W”的節(jié)能燈L2正確連接到電路中。當S1和S2兩個開關(guān)都閉合時，兩個燈都正常發(fā)光，在2000秒內(nèi)，標有1800轉(zhuǎn)/千

14、瓦時的電能表轉(zhuǎn)動71圈。試著問一下：(1)節(jié)能燈的發(fā)光功率是多少？(2)當開關(guān)S1和S2都關(guān)閉時，小明將圖二所示的電路插入照明電路的插座。超導限流器是一種短路故障限流裝置。電阻R和電流I之間的關(guān)系如圖C所示，而L是電器。為了在短路后保持電路穩(wěn)定，超導電阻R應該滿足什么條件？(3)當電阻滿足一定條件時，有人稱超導限流器為“不間斷保險絲”。請解釋原因。2.解決方案：(1)電能表71轉(zhuǎn)后消耗的電能為(711800)千瓦時(711800)3600103焦耳，兩盞燈的總發(fā)光功率為(711800)3600103焦耳(71800)71W。3.(2007年第17屆全國初中應用物理知識競賽)表1提供了胡明中學使

15、用的數(shù)學投影儀的相關(guān)數(shù)據(jù)。請根據(jù)數(shù)據(jù)計算回答：1.這臺投影儀的總功耗是多少？2.如果投影儀的光源使用串聯(lián)電阻降壓，那么所有電阻的電阻值應該是多少？這個電阻消耗多少功率？3.使用上述系列r是否可行3.解決方案：(1)因為光源消耗的功率是P光源=U光源1光源=24 V 10 A=240 W鼓風機消耗的功率為：p鼓風機=U鼓風機I鼓風機=220V0.1A=22W。因此，該投影儀消耗的總功率為：P=P光源P風扇=240瓦22W=262W瓦。(2)。如果光源采用串聯(lián)電阻降壓，則選定的電陰極R所分擔的電壓為：UR=U電源-U光源=220伏-24V=196伏。流經(jīng)所選電阻的電流為紅外=光源=10A。所選電阻

16、的電阻值應為：r=ur/IR=196v/10a=19.6。所選電阻消耗的功率為pr=i2rr=(10a) 219.6=1960w。4.(2008年第18屆全國初中應用物理知識競賽)如圖13所示，是一個電加熱器的工作原理圖。有兩根電熱絲，電阻值分別為R1=60和R2=120。旋轉(zhuǎn)開關(guān)中有一個絕緣盤，共有10個金屬觸點，盤的邊緣依次有0、1、2、 9個；可繞中心軸旋轉(zhuǎn)的開關(guān)旋鈕的兩端分別設有金屬滑動件，通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋鈕可以連接相鄰的觸點。如果旋鈕上的箭頭指向圖中的位置D，金屬滑塊將連接觸點2和3，另一端將連接觸點7和8。有了這個旋轉(zhuǎn)開關(guān)，電加熱器可以在多個檔位下工作。請回答：(1)這個電加熱器可以有多少種不同的加熱裝置？并指出每個加熱齒輪旋轉(zhuǎn)開關(guān)箭頭所指的位置；(2)當電加熱器連接到家用電路