專題強化練6閉合電路的功率及效率問題一、選擇題1.(2024山東師范高校附中月考)將三個阻值均為R的定值電阻分別與電動勢相同且內阻分別為r1、r2、r3的電源A、B、C連接,電阻之間的關系為R=r1>r2>r3,則下列說法正確的是()A.電源A的內阻消耗功率最大B.電源C的內阻消耗功率最大C.電源A的輸出功率最大D.電源C的輸出功率最小2.(2024福建泉州科技中學月考)如圖所示的U-I圖像中,直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關系圖線,直線Ⅱ為電阻R的U-I圖線,用該電源干脆與電阻R連接成閉合電路,由圖像可知()A.電源的內阻為0.5ΩB.電源的總功率為1.5WC.電源的輸出功率為3.0WD.電源內部消耗功率為1.5W3.(2024江蘇鹽城響水中學調研)電源的效率定義為外電路消耗的功率與電源的總功率之比。如圖所示,直線A、B和C分別是電源a、電源b和電阻R的U-I圖線。將這個電阻R分別接到a、b兩電源上,那么()A.R接到電源a上,電路中的電流較小B.R接到電源b上,電源的輸出功率較大C.R接到電源a上,電源的輸出功率較大,電源效率較高D.電源a、b電動勢一樣大,b內阻較小4.(2024山東學情聯考)(多選)如圖所示,R=3Ω,R0為最大阻值是5Ω的滑動變阻器,E為電源電動勢,電源內阻r=1Ω,下列說法正確的是()A.R0=4Ω時,電源的輸出功率最大B.R0=4Ω時,R0消耗的功率最大C.R0=0時,電源的效率最高D.R0=5Ω時,電源的輸出功率最小5.(2024湖北荊州中學月考)如圖所示,電源電動勢E=6V,內阻r=1Ω,定值電阻R=R1=1Ω,滑動變阻器R2的最大阻值為3Ω。若閉合開關S,將滑動變阻器的滑片P從右向左滑動,已知兩電表均為志向電表,則下列說法正確的是()A.電壓表示數增大,電流表示數增大B.定值電阻R上消耗的功率增大,最大值為2254C.電源輸出功領先變小后變大,電源效率肯定增大D.滑動變阻器R2消耗的功領先變大后變小6.(2024江蘇蘇州木瀆高級中學月考)(多選)如圖甲所示的電路中,定值電阻R=60Ω,電源電動勢E=100V,內阻r=10Ω。如圖乙所示,曲線為燈泡L的伏安特性曲線,直線為電流與路端電壓的關系圖線,以下說法正確的是()甲乙A.開關S閉合后燈泡的亮度增加B.開關S閉合后電源的總功率會變大C.開關S斷開時小燈泡消耗的功率為240WD.開關S斷開時電源的效率為60%7.(2024重慶沙坪壩八中月考)(多選)某同學將始終流電源的總功率、輸出功率和電源內部的發熱功率隨電流I改變的圖線畫在同一坐標系內,如圖所示,依據圖線可知()A.反映電源內部的發熱功率改變的圖線是cB.電源電動勢為8VC.電源內阻為1ΩD.當電流為0.5A時,外電路的電阻為6Ω8.(2024河南信陽中學月考)如圖甲所示的電路,其中電源電動勢E=6V,內阻r=2Ω,定值電阻R=4Ω,已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值RP的關系如圖乙所示。則下列說法中正確的是()甲乙A.圖乙中滑動變阻器的最大功率P2=2WB.圖乙中R1=6Ω,R2=12ΩC.滑動變阻器消耗的功率P最大時,定值電阻R消耗的功率也最大D.調整滑動變阻器的阻值,可以使電源的輸出電流達到2A二、非選擇題9.(2024山東煙臺招遠二中月考)在如圖所示的電路中,電壓表和電流表均為志向電表,R2、R3均為定值電阻,且R2=216Ω,R3阻值未知,R1是一滑動變阻器。閉合開關,當滑動變阻器滑片在最左端a時,電壓表和電流表示數分別為8V、0.1A;當滑片在最右端b時,電壓表和電流表示數分別為4V、0.5A。求:(1)電源的電動勢和內阻;(2)定值電阻R3的阻值和滑動變阻器的最大阻值;(3)電源的最大輸出功率。

答案全解全析專題強化練6閉合電路的功率及效率問題1.A依據閉合電路的歐姆定律有E=Ir+IR,則電源內阻消耗的功率為P=I2r=ER+r2r=E2(R-r)2r+4R,則當r=R時,P最大,則知電源A的內阻消耗的功率最大,選項A正確,B錯誤;電源的輸出功率P出=I2R,2.D由圖線Ⅰ可知,電源電動勢E=3.0V,短路電流I短=2.0A,則電源內阻為r=EI短=1.5Ω,選項A錯誤;由兩圖線的交點坐標,可得路端電壓U=1.5V,干路電流I=1.0A,電源的總功率P總=EI=3.0W,輸出功率為P=UI=1.5W,選項B、C錯誤;電源內部消耗功率為P內=I2r=1.5W,選項3.C當電源與電阻干脆相連時,電源和電阻的U-I圖線交點表示電阻的工作狀態,其橫坐標表示電路中的電流,故R接到電源a上,電路中的電流較大,選項A錯誤。由P=UI可知,電源和電阻的U-I圖線交點橫、縱坐標乘積即電源的輸出功率,由圖可知R接到電源a上,電源的輸出功率較大;電源的效率可表示為η=P出P總×100%=UE×100%,由圖可知,兩電源的電動勢相等,當R接到電源a上時,路端電壓U較大,電源效率較高,選項B錯誤,C正確。電源U-I圖線的斜率大小表示內阻,b內阻較大4.BD當外電阻等于電源內阻時,電源的輸出功率最大,由于R>r,所以R0=0時,電源的輸出功率最大,外電阻與電源內阻相差越大,電源的輸出功率越小,當R0=5Ω時,電源的輸出功率最小,選項A錯誤,D正確;將R等效到電源內部,R0消耗的功率等于等效電源的輸出功率,當R0=R+r=4Ω時,等效電源的輸出功率最大,即R0消耗的功率最大,選項B正確;電源的效率η=UIEI=UE,當R0=5Ω時,外電阻最大,路端電壓最大,電源的效率最高,選項5.D若閉合開關S,將滑動變阻器的滑片P從右向左滑動,滑動變阻器接入電路的阻值增大,電路總電阻增大,干路電流減小,內電壓減小,路端電壓增大,電壓表測路端電壓,電壓表示數增大,因總電流減小,且通過R的電流增大,所以電流表示數減小,A錯誤;當滑動變阻器接入電路的阻值最大時,路端電壓最大,定值電阻R上消耗的功率最大,此時外電阻R外=R(R1+R2)R+R1+R2=0.8Ω,路端電壓U=ER外r+R外=83V,所以定值電阻R消耗的功率PR=U2R=649W,B錯誤;電源的內阻和外電路電阻相等時,電源的輸出功率最大,當滑片P從右向左滑動時,外電路的電阻從0.5Ω增大到0.8Ω,而電源的內阻為r=1Ω,所以電源的輸出功率始終變大,電源的效率η=IUIE=UE=R外R外+r=11+rR外,故電源的效率肯定增大,C錯誤;設R2中的電流為I1,R中的電流為I2,則I1(R1+R2)=I2R,E=(I1+I2)r+I1(R1+R2),P2=I12R2,聯立得P2=ERr+學問拓展功率的最值問題(1)定值電阻的功率:P定=I2RR為定值電阻,P定只與電流有關系,當R外最大時,I最小,P定最小;當R外最小時,I最大,P定最大。(2)電源的輸出功率:當R外=r時,P出最大,Pm=E2(3)改變電阻的功率的最大值利用等效思想,把除改變電阻之外的定值電阻等效成電源的內阻r',則改變電阻的功率即等效以后的電源的輸出功率,即當R變=r'時,P變有最大值。6.BC開關S閉合后總電阻減小,依據閉合電路歐姆定律可得總電流增大,電源的總功率會變大,依據U=E-Ir可知路端電壓減小,即燈泡兩端電壓減小,依據P=UI,由題圖乙中燈泡的伏安特性曲線可知燈泡的功率減小,所以燈泡的亮度變暗,A錯誤,B正確;開關S斷開時小燈泡消耗的功率為PL=ULIL=40×6W=240W,C正確;開關S斷開時,依據圖乙可知燈泡兩端的電壓為UL=40V,電源的效率為η=ULI7.AD電源內部的發熱功率Pr=I2r,Pr-I圖線是拋物線,且開口向上,則反映Pr改變的圖線是c,選項A正確;電源的總功率PE=EI,則圖線a表示PE-I關系,斜率等于電源電動勢E,則有E=82V=4V,選項B錯誤;圖中I=2A時,Pr與PE相等,有8W=(2A)2r,得到r=2Ω,選項C錯誤;當電流為0.5A時,依據閉合電路歐姆定律得I=ER+r,解得8.B把定值電阻等效到電源內部,結合圖乙可知,當RP=R1=R+r=6Ω時,滑動變阻器消耗的功率最大,最大功率P2=E24(R+r)=1.5W,選項A錯誤;滑動變阻器接入電路的阻值為3Ω、R2時消耗的功率相等,有E3Ω+R+r2×3Ω=ER2+R+r2R2,解得R2=12Ω,選項B正確;當回路中電流最大時,即RP=0時定值電阻R消耗的功率最大,選項C錯誤;當RP=0時,電路中電流最大,9.答案(1)9V10Ω(2)8Ω108Ω(3)2.