2019届高考物理一轮复习热点题型专题2.5闭合电路的功率及效率问题学案.doc

专题2.5 闭合电路的功率及效率问题1电功、电功率、焦耳定律和热功率内容表达式电功电路中电场力移动电荷做的功wquuit电功率单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢pui焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比qi2rt热功率单位时间内的发热量pi2r2电源的总功率(1)任意电路：p总eiu外iu内ip出p内(2)纯电阻电路：p总i2(rr).3电源内部消耗的功率：p内i2ru内ip总p出4电源的输出功率(1)任意电路：p出uieii2rp总p内(2)纯电阻电路：p出i2r。(3)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rr时，随着r的增大输出功率越来越小当rr时，随着r的增大输出功率越来越大当p出e2，它们分别向同一电阻r供电，电阻r消耗的电功率相同。比较供电时电池1和2内部消耗的电功率p1和p2及电池的效率1和2的大小，则有()ap1p2，12 bp1p2，12cp12 dp1p2，1e2，则r1r2，所以p1p2，而，所以与e成反比，故12，故b正确。3.如图所示，电阻r和电动机串联接到电路中，已知电阻r跟电动机线圈的电阻相等，开关闭合后，电动机正常工作，设电阻r和电动机两端的电压分别为u1和u2；经过时间t，电流通过电阻r做功为w1，产生的热量为q1；电流通过电动机做功为w2，产生的热量为q2，则有()au1u2，q1q2 bw1w2，q1q2cw1w2，q1u2，q1q2【答案】b 4. 将一电源与一电阻箱连接成闭合回路,测得电阻箱所消耗功率p与电阻箱读数r变化的曲线如图所示,由此可知()a.电源最大输出功率可能大于45 wb.电源内阻一定等于5 c.电源电动势为45 vd.电阻箱所消耗功率p最大时,电源效率大于50%【答案】b【解析】由电阻箱所消耗功率p与电阻箱读数r变化的曲线可知,电阻箱所消耗功率p最大为45 w,所以电源最大输出功率为45 w,选项a错误;由电源输出功率最大的条件可知,电源输出功率最大时,外电路电阻等于电源内阻,所以电源内阻一定等于5 ,选项b正确;由电阻箱所消耗功率p最大值为45 w可知,此时电阻箱读数为r=5 ,电流i=3 a,电源电动势e=i(r+r)=30 v,选项c错误;电阻箱所消耗功率p最大时,电源效率为50%,选项d错误。5如图所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡l的灯丝突然烧断，某余用电器均不会损坏，则下列说法正确的是()a电流表、电压表的读数均变小b电源内阻消耗的功率变大c液滴将向上运动d电源的输出功率变大【答案】c 6如图甲所示，r为电阻箱，为理想电流表，电源的电动势为e，内阻为r.图乙为电源的输出功率p与电流表示数i的关系图象，其中功率p0分别对应电流i1、i2，外电路电阻r1、r2.下列关系式中正确的是()ai1i2 bi1i2c. d【答案】b【解析】由闭合电路欧姆定律得，ueir，输出功率为puieii2r，故有ei1irei2ir，整理得i1i2，故a错误，b正确；根据电功率表达式得，p0ir1ir2，且i1，i2，代入整理得r1r2r2，故c、d错误高考+模拟综合提升训练1(2016江苏高考)如图所示的电路中，电源电动势为12 v，内阻为2，四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关s，下列说法正确的有 ()a路端电压为10 vb电源的总功率为10 wca、b间电压的大小为5 vda、b间用导线连接后，电路的总电流为1 a【答案】ac 2（2019届四川省成都市高中毕业班摸底测试）如图，直线a为电源的ui图线，直线b和c分别为电阻r1、r2的ui图线。现用该电源分别与r1、r2组成闭合电路甲和乙。由图像一定能确定的是a 电阻r1r2b 电源输出功率p1p2c 电源内阻消耗的功率pr1pr2d 电源效率1r2，选项a错误；电源的输出功率等于电阻r上消耗的功率，大小等于电源的u-i线与电阻的u-i线交点的横纵坐标的乘积，由图像可知，两种情况下电源的输出功率无法确定，选项b错误；电源内阻上的功率为pr=i2r，可知电源接r1时电流小，则电源内阻消耗的功率pr12，选项d错误；故选c.3（2019届四川省成都市第七中学高三零诊模拟考试）某同学将一直流电源的总功率pe、输出功率pr和电源内部的发热功率pr随电流i变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。则判断正确的是（ ）a 在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的a、b、c三点，这三点的纵坐标一定满足关系pa=pb+pcb b、c线的交点与a、b线的交点的横坐标之比一定为1:2，纵坐标之比一定为1:4c 电源的最大输出功率pm=9wd 电源的电动势e=9v，内电阻r=3【答案】ab内电阻，所以此时的电流的大小为，功率的大小为，所以横坐标之比为1：2，纵坐标之比为1：4，故b正确。图线c表示电源的输出功率与电流的关系图象，很显然，最大输出功率小于3w，故c错误；当i=3a时，说明外电路短路，根据知电源的电动势e=3v，内电阻，故d错误；故选ab。4（2018江苏省苏州市高三一模）硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压u和电流i变化的关系图象(电池电动势不变，内阻不是定值)，图线b是某电阻r的ui图象在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法中正确的是()a 硅光电池的内阻为8b 硅光电池的总功率为0.4wc 硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32wd 若将r换成阻值更大的电阻，硅光电池的输出功率增大【答案】ac【解析】a、由图可知该电池的电源电动势为3.6v，由可知内电压为1.6v，硅光电池的内阻为，故a正确；b、硅光电池的总功率为，故b错误；c、硅光电池的内阻消耗的热功率为，故c正确；d、若将r换成阻值更大的电阻，电路中电阻两端的电压变大，但电流变小，硅光电池的输出功率不一定增大，故d错误；故选ac。5（2018河南省洛阳市高三下尖子生第二次联考）在如图所示的电路中，、处可以接小灯泡、电流表或电压表(均为理想电表)三种元器件，电源电动势e、内阻r均保持不变，定值电阻r1r2r3r4=4321，小灯泡电阻rl=r1，r1r，电路中有电流通过，下列说法中正确的是a 要使路端电压最大，则应该接小灯泡，接电压表，接电流表b 要使电源输出功率最大，则应该接电流表，接小灯泡，接电压表c 要使电源总功率最大，则应该接电流表，接电压表，接小灯泡d 要使闭合电路中电源效率最高，则应该接小灯泡，接电流表，接电压表【答案】cd比较大，所以要接电流表，2接小灯的话，3接电压表开路，则小灯和r3并联再与r4串联再与r2并联，最后于r1串联，最后计算外阻为（4+）r4，3接小灯，2接电压表开路，则r3r4串联，与rl、r2并联最后与r1串联，最后计算外阻为（4+）r4最小。故c正确。要是电源效率最高，则电路不能是断路，同时外阻越大越好，这样1要接小灯，如果3接电流表，则r2、r3、r4被短接，r外=rl+r1=2r1=8r4，如果接电流表，则r3短接，r4与r2并联， ，为最大。故d正确。故选cd。6（2018普通高等学校高三招生全国统一考试模拟试题（一）如图甲所示，电动势为e、内阻为r的电源与r=6 的定值电阻、滑动变阻器rp、开关s组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率p与其接入电路的有效阻值rp的关系如图乙所示。下列说法正确的是 ( )a 电源的电动势e=v，内阻r=4b 图乙中rx=25c 定值电阻r消耗的最大功率为0.96wd 调整滑动变阻器rp的阻值可以得到该电源的最大输出功率为1w【答案】bc【解析】当rp=r+r=10时，滑动变阻器消耗的功率最大，r=6，可得内阻r=4，最大功率,解得e=4v，选项a错误；滑动变阻器的阻值为4时消耗的功率与阻值rx时消耗的功率相等，有4rx=(r+r)2，解得rx=25，选项b正确；当回路的电流最大时，定值电阻r消耗的功率最大，故最大功率为，选项c正确；当外电路电阻与内阻相等时，电源输出功率最大，本题中定值电阻r的阻值已经大于内阻的阻值，故滑动变阻器rp的阻值为零时，电源的输出功率最大，最大功率为，选项d错误；故选bc. 7（2018浙江省宁波市六校高二下期末联考）如图所示，直线 oa c为某一直流电源的总功率 p总随电流 i变化的图线，抛物线 obc为该电源内部热功率 pr随电流 i变化的图线，则根据图线可知下列说法正 确的是 a 电源电动势为 6 vb 电源内阻为 1.5 c 当电路中电流为 1 a 时，外电路的电阻为 1 d 在 oc过程中，电源输出功率一直增大【答案】b c. 当电路中电流为1a时，根据闭合电路欧姆定律，有：i= ，代入数据，有：1= ，解得：r=1.5，故c错误；d. 在oc过程中，电源的总功率变大，而内部功率也增大,而p出=p总p内，故从图看出，电源输出功率先增加后减小，故d错误；故选：b8（2018浙江省杭州市高考命题预测卷(4)）锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为u，输出电流为i，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是( )a 电能转化为化学能的功率为uib 充电器输出的电功率为uii2rc 电池产生的热功率为i2rd 充电器的充电效率为ir/u100%【答案】c【解析】c、根据热功率公式可得,电池产生的热功率为，故c正确；b、由p=ui可知,充电器输出的电功率为p总=ui，故b错误；a、电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律，有，故，故a错误；d、充电器的充电效率为，故d错误；故选c。9（2018北京市昌平区高三二模）电池对用电器供电时，是其它形式能（如化学能）转化为电能的过程；对充电电池充电时，可看做是这一过程的逆过程。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示。已知充电器电源的输出电压为u，输出电流为i，手机电池的电动势为e，内阻为r。下列说法正确的是a 充电器的输出电功率为b 电能转化为化学能的功率为c 电能转化为化学能的功率为d 充电效率为【答案】c 10（2018重庆江津长寿巴县等七校高三上第15周联考）如图所示，电源电动势为e，内阻为r。当滑动变阻器的滑片p从左端滑到右端时，理想电压表v1、v2示数变化的绝对值分别为u1和u2，干路电流为i，下列说法中正确的是(灯泡电阻不变) （ ）a 小灯泡l1、l3变暗，l2变亮b u1与i的比值变大c u1大于u2d 电源的输出功率一定减小【答案】c【解析】a、当滑动变阻器的触片p从左端滑到右端时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，则变暗。变阻器的电阻增大，并联部分的电阻增大，则并联部分的电压增大，则变亮。总电流减小，而的电流增大，则的电流减小，则变暗，故a错误； b、由得： ，不变，故b错误；c、由上分析可知，电压表的示数增大，电压表的示数减小，由于路端电压增大，即两电压表示数之和增大，所以，故c正确；d、利用结论当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，当滑片右移动时，总电阻增大，但无法判断外电阻与内阻的关系，所以电源的输出功率无法判断，故d错误。11（2018安徽省合肥八中高三上综合模拟检测卷）将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率p与电阻箱读数r变化的曲线如图所示，由此可知()a 电源最大输出功率可能大于45wb 电源内阻一定等于5c 电源电动势为45vd 电阻箱所消耗功率p最大时，电源效率大于50%【答案】b c.由电阻箱所消耗功率p最大值为45w可知，此时电阻箱读数为r=5， ,解得：e=30v，故c错误；d.电阻箱所消耗功率p最大时，电源效率为50%，选项d错误。故选b。12（2018河南省郑州外国语学校高三上第六次调研考试）在如图所示的电路中，e为电源电动势，r为电源内阻，r1和r3均为定值电阻，r2为滑动变阻器当 r2的滑动触头在a端时合上开关s，三个电表a1、a2和v的示数分别用i1，i2和u表示现将r2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是（ ）a i1减小，i2不变，u减小b 电压表的变化量与总电流变化量的比值变小c 电源的总功率增大，电源内部损耗的功率也增大d 电源的输出功率减少，效率也降低【答案】c【解析】将的滑动触点向b端移动时，减小，整个电路的总电阻减小，总电流i增大，电源的内电压增大，路端电压减小，即电压表示数u减小，电压增大，故、并联电压减小，通过的电流减小，而总电流i增大，则流过的电流增大，故a错误；根据，得，故电压表的变化量与总电流变化量的比值为电源内阻，保持不变，故b错误；根据，总电流i增大，故电源的总功率增大，电源内部损耗的功率也增大，故c正确；由于不知道电源的内外电阻关系，所以不能确定电源的输出功率如何变化；电源的效率，因路端电压u减小，故