A-level 物理（进阶物理）/功率/解答

1. 一个 9 W 的灯泡两端的电压为 240 V。灯泡中流过的电流是多少？

9 = 240I

$I={\frac {9}{240}}=0.0375{\mbox{ A}}$

2. 一个 10 W 的元件在 1 小时内会消耗多少能量？

$10={\frac {E}{60^{2}}}$

E = 60² x 10 = 36000 J = 36 kJ

3. 一个高品质的烧水壶，可以容纳 1 升水，两端的电压为 240 V，电流为 12.5 A。将 1 kg 的水温度升高 1℃ 需要 4.2 kJ 的能量。假设效率为 100%，需要将水温升高 80K（从 20℃ 到 100℃），将 1 升水烧开需要多长时间？

$12.5\times 240=3000={\frac {4.2\times 10^{3}\times 80}{t}}$

$t={\frac {4.2\times 10^{3}\times 80}{3000}}=112{\mbox{ s}}$

实际上，这可能需要更长的时间，因为能量会损失到周围空气的加热、加热水壶使用的材料，并且水的温度可能低于 20℃。

4. 如果一个 100Ω 的电阻器中流过 2A 的电流，那么它在 10 秒内会消耗多少能量？

${\frac {E}{10}}=2^{2}\times 100=400$

E = 4000 J = 4 kJ

5. 电子的电荷为 -1.6 x 10⁻¹⁹ C。将一摩尔（6 x 10²³ 个粒子）的电子流过一个在 240 V 电路上的 40 W 灯泡需要多长时间？

总电荷 = 1.6 x 10⁻¹⁹ x 6 x 10²³ = 96000 C

$40={\frac {96000\times 240}{t}}={\frac {23040000}{t}}$

$t={\frac {23040000}{40}}=576000{\mbox{ s}}=9600{\mbox{ min}}=160{\mbox{ h}}=6{\mbox{ days }}16{\mbox{ hours}}$