6.4 灯泡的电功率 练习题 （含答案)

6.4灯泡的电功率
阶梯提升训练
基础过关
１当前城镇化建设进程中，在一些场馆和楼房建设工地上，常见一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分，如图所示．假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻0.5Ω．在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作25s，把质量为3t的重物吊起22m（g取10N/kg）．求：
（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能．
（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量．
2.家用电饭煲是利用电流的热效应来工作的，如图是某种型号电饭煲的简化电路．当温控开关S闭合时，电饭煲处于加热状态，此时若它两端的电压为220V，它的功率为1100W（不考虑温度对电阻值的影响）．则
（1）电饭煲在加热状态下工作0.1h，消耗的电能为多少kW?h？
（2）R0的电阻为多少Ω？
（3）当温控开关S断开时，电饭煲的总功率与加热状态时相比，将如何变化？并请说明原因．

3.如图所示，是某电器设备的一部分电路．已知电源电压和灯泡的阻值均保持不变，定值电阻R0=10Ω，灯泡L上标有“6V 3.6W”的字样．开关S2为单刀双掷开关，电源和电压表的内阻不计．请画出本题各小问的等效电路图．
（1）只闭合开关S1时，电流表示数I1=1A，求电源电压；
（2）在不损坏电流表及电源的情况下，闭合开关S1，将开关S2接“a”，移动滑片P置于其中点，此时电流表示数I2=1.5A，求滑动变阻器的最大阻值；
（3）当开关S1断开，开关S2接“b”时，移动滑动变阻器滑片P，使灯泡L正常发光，求滑动变阻器消耗的电功率．

4. 如图所示，电源电压为12V，并且保持不变，滑动变阻器R1的最大阻值为18Ω，R2为12Ω，小灯泡L上标有“6V 3W”字样．
（1）当S闭合，S1、S2都断开时，要使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路中的阻值为多大？
（2）闭合S、S1、S2，调节滑动变阻器，此时电流表示数为2.5A，求通电10min电流通过滑动变阻器做的功是多少？
5. 在综合实践活动课上，小明设计了如图所示的模拟调光灯电路，此电路中电源电压不变，灯泡L标有“6V 3W”字样，定值电阻R1的阻值为6Ω，将滑动变阻器R2的滑片P置于最右端，闭合开关，电压表和电流表示数分别为6V和0.3A；移动滑片P至某一位置，电压表和电流表示数分别为1V和0.5A．
（1）灯泡L正常发光时的电阻多大？
（2）滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，闭合开关，灯泡L的实际功率多大？
（3）为使灯泡安全工作，R2的滑片能自由滑动，且滑片P滑到某一端时灯泡能正常发光，应采取怎样的保护措施？请具体说明．

阶梯阶梯提升训练答案
1. （1）由于电动机正常工作，消耗的功率等于额定功率，即P=38kW=3.8×104W，工作时间t=25s，所以电动机消耗的电能为：
W=Pt=3.8×104W×25s=9.5×105J
（2）电动机正常工作时的电流：I===100A
线圈产生的热量：Q=I2Rt=（100A）2×0.5Ω×25s=1.25×105J
方法总结：本题考查消耗电能、产生热量等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是求物体做的总功，这也是本题的重点，解题过程中还要注意单位的换算2.（1）t=0.1h，P=1100W=1.1kW
由公式P=得，消耗的电能为：
W=Pt=1.1kW×0.1h=0.11kW?h；
（2）U=220V，P=1100W
由公式P=得，R0的电阻为：
R0===44Ω；
（3）当温控开关S断开时，电阻R0与电阻R串联，根据欧姆定律，两种情况相比，当S断开时饮水机的工作电流较小，根据P=UI可知，此时饮水机消耗的电功率也较小．故当S断开时饮水机处于保温状态．
2.（1）t=0.1h，P=1100W=1.1kW
由公式P=得，消耗的电能为：
W=Pt=1.1kW×0.1h=0.11kW?h；
（2）U=220V，P=1100W
由公式P=得，R0的电阻为：
R0===44Ω；
（3）当温控开关S断开时，电阻R0与电阻R串联，根据欧姆定律，两种情况相比，当S断开时饮水机的工作电流较小，根据P=UI可知，此时饮水机消耗的电功率也较小．故当S断开时饮水机处于保温状态．
3.（1）只闭合开关S1时，只有定值电阻R0连入，如图1：
根据欧姆定律得：电源的电压U=U0=I0R0=1A×10Ω=10V；
（2）闭合开关S1，将开关S2接“a”，移动滑片P置于其中点，定值电阻R0与滑动变阻器并联，如图2：
电流表测干路电流，即I=1.5A，滑动变阻器连入电路的阻值为R′=R，
由并联电路干路电流等于各支路电流之和可知：
通过滑动变阻器的电流I′=I﹣I0=1.5A﹣1A=0.5A，
由欧姆定律得：R′===20Ω．
则滑动变阻器的最大阻值R=2R′=2×20Ω=40Ω．
（3）当开关S1断开，开关S2接“b”时，灯泡与滑动变阻器串联接在电源两端，如图3：
∵灯泡L正常发光时，则UL=U额=6V，
由P=UI得：灯泡L正常发光的电流IL===0.6A，
∵串联电路两端的电压等于串联的各部分电路两端的电压之和，
∴此时滑动变阻器两端的电压U″=U﹣UL=10V﹣6V=4V，
∴此时滑动变阻器的电功率利用P=U″IL=4V×0.6A=2.4W．
答：（1）电源电压为6V；
（2）滑动变阻器的最大阻值为40Ω；
（3）滑动变阻器消耗的电功率为2.4W．
4解：（1）∵P=UI=，
∴灯泡正常发光时的电流为I额==0.5A，
灯泡正常发光的电阻为RL==12Ω；
∵I=，∴灯泡正常发光时，电路总电阻为R==24Ω，
滑动变阻器接入电路的电阻为R1=R﹣RL=24Ω﹣12Ω=12Ω；
（2）通过定值电阻R2的电流为I2===A，
通过滑动变阻器的电流为I1′=I并﹣I2=2.5A﹣A=A，
电流通过滑动变阻器做的功为W=UI1′t=12V×A×600s=13200J．
答：（1）滑动变阻器接入电路中的阻值为12Ω；
（2）通电10min电流通过滑动变阻器做的功是13200J．
5. 解：（1）灯泡正常发光时的电阻：RL===12Ω；
（2）P在某一位置时，U2=1V，I=0.5A，而灯泡正常发光时的电流：IL===0.5A，因此此时灯泡正常发光，并且灯泡两端电压为6V；
由I=可知，电阻R1两端电压：U1=IR1=0.5A×6Ω=3V；
电源电压：U=UL+U1+U2=6V+3V+1V=10V；
当P在最右端时，U2′=6V，I′=0.3A
电阻R1两端电压：U1′=I′R1=0.3A×6Ω=1.8V，
灯泡两端的实际电压：UL′=U﹣U1′﹣U2′=10V﹣1.8V﹣6V=2.2V，
灯泡的实际功率：PL′=UL′IL′=2.2V×0.3A=0.66W；
（3）根据题意可知，滑片P在最左端时，灯泡正常发光，此时电路中的总电阻：R===20Ω；所以需要在电路中串联定值电阻的阻值：R′=R﹣RL﹣R1=20Ω﹣12Ω﹣6Ω=2Ω．
答：（1）灯泡L正常发光时的电阻是12Ω；
（2）滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，闭合开关，灯泡L的实际功率为0.66W；
（3）在电路中串联一个2Ω的阻值．
方法总结：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的公式的应用，关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．