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[!--downpath--]眾所周知,熱學在數學高考中占有很大一部份分值,有關電功率的估算經常在高考中以多種題型出現。好多中學生面對電功率的估算卻常常束手無策,致使高考數學成績較低。本文對有關電功率的常見題型及解題方法進行了較細致的歸納和總結,對中學生學習電功率有一定的指導意義。
我們曉得電功率的意義是什么,電功率的估算公式有四種方式:①定義式:P=W/t。②普適式:P=UI,由歐姆定理導入的。③式P=I2R。④式P=U2/R。因為公式多,中學生在解題時就非常沮喪,不曉得選哪一個。實際上方式很簡單,解決電功率問題的基本方式是一定要讀準題中的已知量,最基本的方式是已知哪些用哪些。
一、公式基本用法
高中階段對于電動機的電路只能用P=W/t或P=UI,通常情況下,按照題中的條件多用P=UI。不僅電動機的電路,電功率的四個公式可以通用。這么怎樣恰當選擇公式呢?
(1)定義式:P=W/t。已知P、W、t中的任意兩個數學量,求第三個化學量。這樣就有了另外兩個公式W=Pt和t=W/p。使用這三個公式時應注意公式中單位的對應關系。通常有兩種對應關系:①電功的單位千瓦時,功率的單位千瓦,時間的單位小時,這三個單位是對應的。②電功的單位焦耳、功率的單位瓦特、時間的單位秒,這三個單位是對應的。倘若不是以上兩種對應關系,則應注意單位的互化。
例題:近期甬江兩岸燈光景色整修工程竣工,江濱景色愈發美麗,又節能環保。其中福鼎洲二橋換上了約3000盞新型LED燈,燈的功率由原先的28W弄成了13W。若這種景色燈每天工作3h,則一個月(按30天估算)節約的電能()kW?h,節約下的電能可使額定功率為1000W的電熱水壺正常工作()h。答案:4.05×103,4.05×103。
(2)普適式:P=UI。通常有兩種用法:①已知U、I求P。②已知P額、U額,求I額,I額=P額/U額。注意題中有正常發光或正常工作這樣的關鍵字,或則由題中條件能確切判別出用家電是正常工作的,這些情況通常用這個公式。
例題:一個“12V、6W”的小燈泡,假如接在36V電源上,為使其正常發光,需串聯一個()Ω的阻值,該內阻消耗的功率是()W。
答案:①必須串聯一個48Ω的阻值。②電阻消耗的功率為12W。
(3)P=I2R通常有三種用法:①已知I,R求P。②已知P,R求I。③兩個內阻(或兩燈)串聯比較實際功率P1∶P2=R1∶R2。
(4)P=U2/R通常有三種用法:①已知U、R、P中的兩個,求另一個。公式的具體方式分別是:P=U2/R、R=U額2/P額、U2=PR。②并聯P1∶P2=R2∶R1。③同一個用家電P實∶P額=U2實∶U2額。
若是兩用家電并聯求功率,通常用P=U2/R較便捷。若是二者串聯求其中一個用家電的功率,通常用P=I2R較便捷。
下邊是公式用法綜合舉例。例題:甲乙兩只普通照明燈泡的標牌標有“220V、25W”和“220V、100W”,則下述說法正確的是:A.甲燈的實際功率一定是25W。B.乙燈接在110V的電路中,它的實際功率為50W。C.兩燈均正常發光時,甲燈鎢絲內阻大。D.兩燈均正常發光時,乙燈消耗的電能多。答案為C。
二、解決電功率綜合問題的基本步驟
①明確電路的聯接關系,那個器件與那個器件串聯或并聯,那個器件被漏電,那個用家電是正常工作的,并在解題時寫出。②弄清造成電路聯接關系變化的緣由是開關的斷掉、閉合,還是滑動變阻器滑動造成變化。③明確電流表、電流表測的是哪部份電路的電流和電壓。④利用串、并聯的特征列式,捉住電路中的不變量(如電源電流不變或內阻不變)求解。
三、學會總結解題規律及方法
(1)運用電能表標牌求電功率的題基本解題思路如下:先用W=n/N求出消耗的電能,再用P=W/t求P。假如需求U實,可利用用家電標牌求內阻R=U額2/P額,再用U2=PR求U實。
例題:如圖所示(圖略)是某機型電熱水壺標牌,壺中裝有1.8L氣溫為20℃的水,求:①將水燒開,水吸收的熱量是多少?②若在電熱水壺工作時,標有“3000r/kW?h”的電能表在1min內轉了50轉,電路的實際電流是多少?③不計熱損失,此時燒開一壺水大概須要多少時間?答案:①6.048×105J電功率的意義是什么,②200V,③604.8s。
(2)家庭電路中燉鍋、熱水器、電床墊等用家電低溫檔、低溫檔通常用P=U2/R確定。例題:一臺電烤爐的標牌如下:額定電流:220V;額定功率:低溫檔1100W、低溫檔440W;電源頻度:50Hz.其內部簡化電路如圖所示(圖略),R1和R2均為電熱絲。求:①電烤爐在低溫檔正常工作15min所消耗的電能;②電烤爐在高溫檔正常工作時,R2的電阻是多少?答案:①9.9×105J。②66Ω。
(3)確定用家電正常工作后,通常情況下解題關鍵是依據所給標牌求電壓,再依照此題是串聯電路還是并聯電路,并運用串并聯電路的規律求其他量。若能確定該用家電不是正常工作的,通常情況下首要一步是依據所給標牌求內阻,再運用串并聯電路規律求其他量。
(山東省肇源縣第一中學)