電功、電功率是電學(xué)的重點內(nèi)容之一,也是歷年各地中考的重點之一,各市中考試卷的壓軸題大都考查這部分內(nèi)容。
【例題1】現(xiàn)在流行的無線市話俗稱“小靈通”,具有語音清晰、發(fā)射功率低、待機時間長、功能多、價格合理等特點。它的使用使傳統(tǒng)意義上的固定電話不再固定在某個位置,可在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)自由移動使用,隨時隨地接聽、撥打本地和國內(nèi)、國際電話。
下表是某一型號小靈通的部分資料數(shù)據(jù)。若這種小靈通在正常使用的情況下,充電一次可使用7天,累計通話時間為1.2h,通話時耗電功率為平均發(fā)射功率的20倍。小靈通開機但不通話時的狀態(tài)稱為待機。則:
(1)這部小靈通正常通話時的工作電流大約多大?
?。?)mA?h(毫安?時)是表示電池容量的單位,根據(jù)表中數(shù)據(jù)算出該鋰電池充電一次儲存的電能。
?。?)這種小靈通在正常使用的情況下,這部小靈通的待機電流大約多大?
【解析】(1)通話時功率P=10mW×20=200mW,
I=P/U=200mW/3.6V=55.6mA。
?。?)W=UIt=3.6V×0.58A×3600s=7516.8J。
?。?)I=P/U=10mW/3.6V=3.06mA。
【點評】本題以學(xué)生熟知的小靈通為背景,將電功、電功率與學(xué)生生活實際相聯(lián)系,考查學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。
【例題2】(2008安徽)如圖所示的電動機是一種使用廣泛的動力機械,從能量轉(zhuǎn)化的角度看,它主要是把電能轉(zhuǎn)化為機械能,還有一部分能量在線圈中以熱量的形式散失掉?,F(xiàn)有一臺電動機,當(dāng)電動機兩端加220V電壓時,通過電動機線圈的電流為50A。問:
?。?)每分鐘該電動機消耗的電能是多少?
?。?)已知電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量Q=IRt(其中I、R和t分別表示通過導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時間),若該電動機線圈的電阻是0.4Ω,則線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少?
?。?)這臺電動機每分鐘所做的機械功是多少?
【解析】(1)消耗的電能:W=UIt=220v×50A×60s=6.6×10J。
(2)產(chǎn)生的熱量:Q=IRt=(50A)×0.4Ω×60s=6.0×10J。
?。?)所做的機械功:W=W-Q=6.6×10J-6.0×10J=6.0×10J。
【點評】在計算電流做功時,要注意區(qū)別電功和電熱。對任何電路,電流的功恒為W=UIt;而電流通過電阻產(chǎn)生的內(nèi)能為Q=IRt。在純電阻電路中,電流的功全部轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能,即“電功=電熱”,也就是“W=Q”,或?qū)懗伞癢=UIt=IRt”。對非純電阻電路,只有在電阻上部分電功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以“電功>電熱”。根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒可知,在非純電阻電路上,電能的轉(zhuǎn)化為“電功=電熱+其他形式的能”,即:UIt=IRt+△E(轉(zhuǎn)化為其他形式的能,如本題中的機械能)。
【例題3】在電源電壓不變的情況下,為使正常工作的電熱器在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量增加一倍,下列措施可行的是( )
A.剪去一半的電阻絲
B.并聯(lián)一根相同的電阻絲
C.串聯(lián)一根相同的電阻絲
D.使電熱器兩端的電壓增大一倍
【解析】根據(jù)Q=t可知,因為電壓U、時間t一定,所以Q增加一倍,就要使電阻R減小一半。雖然將電阻絲剪去一半后,其電阻減小一半,這樣做在理論上滿足使熱量增加一倍的要求,但由于此時電阻絲實際功率遠遠大于額定功率,因此電阻絲將被燒壞。故本題正確選項為B。
【點撥】本題常見錯誤是:錯選AB。造成錯解的原因是,忽略了電阻絲都有一定的額定功率這一隱含條件。本題除了需要滿足電流、電壓條件之外,還必須滿足功率條件:不能超過用電器的額定功率。
綜上所述,在電功、電功率的復(fù)習(xí)中,我們?nèi)缯驹谀芰哭D(zhuǎn)化與守恒的高度看問題,就能辨析電功與電熱的區(qū)別,就可以從全局的角度把握一道題的解題思路,就能分清每一公式規(guī)律的適用范圍和條件。
【例題4】用“熱得快”燒水,當(dāng)電壓為U時,經(jīng)時間t可燒開一壺水,如電壓下降30%,則燒開同樣一壺水需時間為( )
A.t/3 B.t/9 C.3t D.100t/49
【解析】“熱得快”可看成純電阻用電器,由焦耳定律得Q=t。
因燒開同樣一壺水,所需熱量Q和電阻R一定,
所以加熱時間與電壓平方成反比,即=。
因此當(dāng)電壓降為U=0.7U時,所需時間:
t=t=t。
【答案】D。
【點撥】考試試題與生產(chǎn)、生活問題相結(jié)合是今后考試試題的出題方向。