高一升高二暑期衔接物理讲义：第16讲闭合电路的功率、效率与动态分析.docx

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1、第16讲 闭合电路的功率、效率与动态分析【知识点】一、电路中的功率1、电源的总功率(1)任意电路：P总IEIU外IU内P出P内。(2)纯电阻电路：P总I2(Rr)。2、电源内部消耗的功率P内I2rIU内P总P出。3、电源的输出功率(1)任意电路：P出IUIEI2rP总P内。(2)纯电阻电路：P出=I2R=E2R(R+r)2=E2（R+r）2R+4r。(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系：当Rr时，电源的输出功率最大，为Pm.当R“接近”r时，P出增大，当R“远离”r时，P出减小当P出Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2=r2.P出与外电阻R的函数关系图象：二、电源的效率

2、(1)100%100%.(2)纯电阻电路中P总EI，P出R，100%100%.三、闭合电路的动态分析问题1、动态电路的特点断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化。2、动态分析的方法(1)程序法：电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U端的变化固定支路变化支路(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论(3)“串反并同”结论法：“串反”，即某一电阻增大时，与之串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将减小，反之则增大。“并同”，即某一电阻增大时，与之并联或间接并联的电阻中的电流

3、、两端电压、消耗的电功率都将增大，反之则减小。【针对训练】一、单项选择题1在如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，在调节可变电阻 的阻值过程中，发现理想电压表的示数减小，则（）A 的阻值变大B路端电压不变C干路电流增大D路端电压和干路电流的比值不变22020年12月6日，我国成功发射高分十四号卫星。卫星的两翼的太阳电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示，直线A是某太阳电池板的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻、的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该太阳电池板上，则（）A接在太阳电池板上时，太阳电池板的效率高B太阳电池板的效率一样大C接在太阳电池板上时，太阳电池板的

4、输出功率大D太阳电池板的输出功率一样大3在如图所示的电路中，两个灯泡均发光，当滑动变阻器R的滑动触头向下滑动时，则（）AA灯变暗BB灯变亮C电源的总功率增大D电源的效率增大4如图所示，图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图线。下列说法不正确的是（）A电源的电动势为50VB电源的内阻为C电流为2.5A时，外电路的电阻为15D输出功率为120W时，输出电压是30V5假设港珠澳大桥的照明电路可简化为如图所示电路，其中太阳能电池供电系统可等效为电动势为E、内阻为r的电源，电阻R1、R2分别视为隧道灯和桥梁路灯，已知r小于R1和R2，则下列说法正确的是（

5、）A夜间，电流表示数为B夜间，开关S闭合，电路中电流表、电压表示数均变小C夜间，由于用电器的增多，则太阳能电池供电系统损失的电功率增大D若电流表示数为I，则太阳能电池供电系统输出电功率为EI6如图，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表。初始时S0闭合，S断开，现将S闭合，则（）AV的读数变大，A的读数变小BV和A的读数均变小CV和A的读数均变大DV的读数变小，A的读数变大7如图所示的电路，电源电动势E恒定且内阻r不可忽略，R1、R2、R3为定值电阻，R4为滑动变阻器，A1、A2为理想电流表，V1、V2、V3为理想电压表。闭合开关后，I1

6、、I2分别表示两个电流表的示数，U1、U2、U3分别表示三个电压表的示数。现将滑动变阻器R4的滑片稍向上滑动一些，I1、I2分别表示两个电流表示数变化的大小，U1、U2、U3分别表示三个电压表示数变化的大小。下列说法正确的是（）AU2变小 B变小 CU2小于U3 D大于二、多项选择题8如图所示，电源电动势E和内阻r一定，R1、R2是定值电阻，R3是光敏电阻(光敏电阻阻值随光照强度的增加而变小)闭合开关，当照射到R3的光照强度增加时，以下判断正确的是 （ ）A电流表示数一定变小B电压表示数一定变小CR2的功率一定变大DR1的功率一定变大9如图所示电路，电源内阻不能忽略。已知，滑动变阻器的最大阻值

7、为。当滑动变阻器的滑动触头P移动时，下列判断正确的是（）AP从端向端移动过程中，消耗的功率先增大后减小BP从端向端移动过程中，消耗的功率先减小后增大CP从端向端移动过程中，消耗的功率先增大后减小DP从端向端移动过程中，消耗的功率先增大后减小10某同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流I变化的图线画在了同一坐标系上，如图中的a、b、c所示，以下判断正确的是（）A直线a表示电源的图线B曲线c表示电源的图线C电源的电动势E=4V，内阻r=2D电源的最大输出功率11某同学在研究微型直流电动机的性能时，采用如图所示的实验电路调节滑动变阻器R的阻值，使电动机不转动，此时电流表和电压表

8、的示数分别为I1和U1重新调节R的阻值，使电动机正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为I2和U2则（ ）A这台电动机的线圈电阻为B这台电动机正常运转时线圈的发热功率为U1I1C这台电动机正常运转时的输出功率为U2I2D这个电源的内阻为12如图电路中，电源电动势为E，内阻为r，电流表A、电压表、均为理想电表，为定值电阻，为滑动变阻器。闭合开关S，当的滑动触头P由下端向上滑动的过程中（）A电压表的示数均增大B电流表A示数增大，电压表的示数减小C电压表示数与电流表A示数的比值不变D电压表示数变化量的绝对值与电流表A示数变化量的绝对值的比值不变三、解答题13如图所示的电路中，电源电动势E10V，内阻

9、r0.5，电动机的电阻R01.0，电阻R11.5，电动机正常工作时，电压表的示数U13.0V，求：（1）电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率；（2）电源的输出功率和效率14如图所示，E8 V，r2 ，R18 ，R2为变阻器接入电路中的有效阻值，问：(1)要使变阻器获得的电功率最大，则R2的取值应是多大？这时R2的功率是多大？(2)要使R1得到的电功率最大，则R2的取值应是多大？R1的最大功率是多少？这时电源的效率是多大？(3)调节R2的阻值，能否使电源以最大的功率输出？为什么？参考答案1C 2C 3D 4B 5C 6B 7C8BC 9CD 10ACD 11AC 12BD13（1）12W

10、，8W；（2）18W，90%【解析】（1）电动机两端的电压为UEIrU1（1020.53.0）V6V电动机消耗的电功率为P电UI62W12W电动机的热功率为P热I2R0221W4W根据能量守恒得，电动机将电能转化为机械能的功率P机P电P热12W4W8W（2）电源的输出功率为P出P总P内P总I2r（20220.5）W18W100%100%90%14(1)10 1.6 W(2)05.12 W80% (3)不能理由见解析【解析】(1)将R1和电源等效为一新电源，则新电源的电动势EE8 V，内阻rrR110 ，且为定值利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知，当R2r10 时，R2有最大功率，即 (2)因R1是定值电阻，所以流过R1的电流越大，R1的功率就越大当R20时，电路中有最大电流，即 ，R1的最大功率 ，这时电源的效率 (3)不能因为即使R20，外电阻R1也大于r，不可能有 的最大输出功率学科网（北京）股份有限公司