12.2.2 闭合电路的功率及效率问题课时作业-2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）

人教版高一物理必修第三册课时作业第二节第2课时闭合电路的功率及效率问题一、单项选择题1、如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=0.2Ω,标有“8V16W”的灯泡L恰好正常发光,电动机线圈电阻R0=0.15Ω,则电源的输出功率为()A.16WB.440WC.80WD.400W2、如图所示电路中,定值电阻R2=r(r为电源内阻),滑动变阻器的最大阻值为R1且R1>R2+r。在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中,以下说法正确的是()A.电源的输出功率变小B.R2消耗的功率先变大后变小C.滑动变阻器消耗的功率先变大后变小D.以上说法都不对3、如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线;直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线。将这个电阻分别接到a、b两电源上,那么()A.R接到b电源上时电源的效率低B.R接到b电源上时电源的输出功率较大C.R接到a电源上时电源的输出功率较大,但电源效率较低D.R接到a电源上时电阻的发热功率较大,电源效率也较高4、如图所示电路中,L1、L2为两只完全相同、阻值恒定的灯泡,R为光敏电阻(光照越强,阻值越小)。闭合开关S后,随着光照强度逐渐增强()A.L1逐渐变暗,L2逐渐变亮B.L1逐渐变亮,L2逐渐变暗C.电源内电路消耗的功率逐渐减小D.光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率逐渐增大5、如图所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.2Ω，标有“8V16W”的灯泡L恰好正常发光，电动机线圈电阻R0＝0.15Ω，则电源的输出功率为()A．16WB．440WC．80WD．400W6.如图所示,A为电源的U-I图线,B为电阻R的U-I图线,用该电源和电阻组成闭合电路时,电源的输出功率和效率分别是()A.4W,B.2W,C.4W,D.2W,7、如果滑动变阻器的最大阻值R1<R2+r,其他条件不变,则在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中,以下说法正确的是()A.电源的输出功率变小B.R2消耗的功率先变大后变小C.滑动变阻器消耗的功率变大D.以上说法都不对8、如图所示,电源电动势E=3V,小灯泡L标有“2V0.4W”,开关S接1,当滑动变阻器调到R=4Ω时,小灯泡L正常发光,现将开关S接2,小灯泡L和电动机M均正常工作。则()A.电源内阻为2ΩB.电动机的内阻为4ΩC.电动机正常工作电压为1VD.电源效率约为93.3%二、多项选择题9、直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源的()A.总功率一定减小B.效率一定增大C.内部损耗功率一定减小D.输出功率一定先增大后减小10、某直流电源与电阻R构成闭合电路,电阻R两端的电压为U,通过它的电流为I,如图所示。图线上,a、b、c各点均表示该电路中某一个确定的工作状态,在b点α=β,则下列说法中正确的是 ()A.在b点时,电源内阻消耗的功率最大B.在b点时,电源有最大输出功率C.从a到b时,β角增大,电源的输电效率与输出功率均增大D.从b到c时,β角增大,电源的总功率将减小11、电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐变小的过程中，下列说法正确的是()A．路端电压一定逐渐变小B．电源的输出功率一定逐渐变小C．电源内部消耗的电功率一定逐渐变大D．电源的输出电流一定变大12、如图所示电路,电源电动势为E,内阻为r。当开关S闭合后,小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知指示灯L的电阻为R0,额定电流为I,电动机M的线圈电阻为R,则下列说法中正确的是()A.电动机的额定电压为IRB.电动机的输出功率为IE-I2(R0+R+r)C.电源的输出功率为IE-I2rD.整个电路的热功率为I2(R0+R)13、两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一位同学记录电流表和电压表的测量数据，另一位同学记录电流表和电压表的测量数据。两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条U­I图线。则图像中两图线的交点表示的物理意义是()图(a)图(b)A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端B．电源的输出功率最大C．定值电阻R0消耗的功率为0.5WD．电源的效率达到最大值三、非选择题14、如图所示,电路中E=3V,r=0.5Ω,R0=1.5Ω,滑动变阻器的最大阻值R=10Ω。(1)在滑动变阻器的阻值R为多大时,滑动变阻器上消耗的功率最大?最大为多大?(2)在滑动变阻器的阻值R为多大时,定值电阻R0上消耗的功率最大?最大为多大?15、为了充分利用旧电池,小明使用一节新电池搭配一节旧电池共同为手电筒供电。已知新旧电池的电动势均为1.5V,新电池内阻为1Ω,旧电池内阻为8Ω,手电筒采用的灯泡参数为“3V,1.5W”。探究:(1)新旧电池的输出功率分别为多少?(2)结合计算结果思考,新旧电池能否搭配使用呢?16、如图所示的电路中,电源电动势E=10V,内阻r=0.5Ω,电动机的电阻R0=1.0Ω,定值电阻R1=1.5Ω。电动机正常工作时,理想电压表的示数U1=3.0V。求:(1)电源总功率;(2)电源的输出功率;(3)电动机消耗的电功率,以及将电能转化为机械能的功率。17、如图所示是某温控装置的简化电路图,工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88Ω的电热丝组成;控制电路由电源(内阻不计)、电磁铁(线圈电阻R0=20Ω)、开关、滑动变阻器R2(取值范围0～80Ω)和热敏电阻R1组成;R1阻值随温度变化的关系如表所示,当控制电路电流I≥50mA时,衔铁被吸合切断工作电路;当控制电路电流I≤40mA时,衔铁被释放接通工作电路。温度/℃908066605046403635R1/Ω102040507080100120130(1)工作电路正常工作时,R在1min内产生的热量是多少?(2)当温度为60℃,滑动变阻器R2=50Ω时,衔铁恰好被吸合,控制电路的电源电压是多少?(3)若控制电路的电源电压不变,此装置可控制的温度最大范围是多少?答案与解析1、C解析：干路的电流I=E-U额r=10-80.2A=10A,则电源的输出功率为P2、C解析：滑片向右移动,滑动变阻器接入电路部分电阻变小,电路中的电流变大,电源内阻和电阻R2都是定值电阻,所以消耗的功率变大,故B项错误;在滑动的过程中内阻始终小于外电阻,所以电源的输出功率增大,故A项错误;考虑滑动变阻器上的功率消耗时可以把R2看成电源的一部分,当滑动变阻器的阻值等于2r时,消耗的功率最大,当滑动变阻器阻值小于2r时,消耗的功率变小,故C项正确。3、C解析：由图像可知,电源a给电阻R供电时,R两端的电压大,通过R的电流大。由P出=IU知,R接到a电源上,电源的输出功率大。因为电源的效率η===,而ra>rb,所以电源a的效率低,选项C正确。4、A解析：当光照增强时,光敏电阻的阻值减小,电路的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知,电路中总电流增大,则灯L2逐渐变亮,由U=E-Ir可知路端电压减小,灯L2两端的电压增大,则L1两端的电压减小,故灯L1逐渐变暗,A正确,B错误;总电流增大,由P内=I2r知电源内电路消耗的功率逐渐增大,故C错误;将灯L2看成电源内电路的一部分,光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率是等效电源的输出功率,由于等效电源的内阻大于外电阻,所以当光敏电阻的阻值减小时,等效电源的输出功率减小,即光敏电阻R和L1消耗的总功率逐渐减小,故D错误。5、C解析：电路的总电流I＝eq\f(E－U额,r)＝eq\f(10－8,0.2)A＝10A，则电源的输出功率为P＝IU额＝10×8W＝80W。6.C解析：从题图可知E=3V,图线A和图线B的交点是电源和电阻R构成闭合电路的工作点,因此P出=UI=4W,P总=EI=6W。电源的效率η==,故C项正确。7、D解析：R1的取值与A、B两项无关,故A、B两项仍然错误;考虑滑动变阻器上的功率消耗时可以把R2看成电源的一部分,由于R1<R2+r,随着滑动变阻器电阻的减小,滑动变阻器消耗的功率一直减小,故C项错误,D项正确。8、D解析：小灯泡的额定电流为I==A=0.2A,电阻为RL==Ω=10Ω。当接1时,由闭合电路欧姆定律:E=I(RL+R+r),代入数据解得r=1Ω,故A项错误;当接2时灯泡正常发光,流过的电流为I=0.2A,电源内阻分得的电压为U内=Ir=0.2×1V=0.2V,故电动机分得的电压为U动=E-UL-U内=3V-2V-0.2V=0.8V,故C项错误;电动机对外功率未知,不能求出电动机的电阻,故B项错误;电源的效率η=×100%=×100%=93.3%,故D项正确。9、ABC解析：滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器连入电路部分的阻值变大,因而电流减小,由P总=IE可知电源的总功率减小,选项A正确。滑动变阻器连入电路部分阻值变大,路端电压变大,由η=IUIE可知电源的效率增大,选项B正确。内部损耗功率为P内=I2r,电流减小,因而内部损耗功率减小,选项C正确。电源输出功率为外电阻消耗功率,但外电阻与内电阻的大小关系未知,因而不能判断输出功率的变化情况,选项D10、BCD解析：根据Pr=I2r知,电流最大时,电源内阻消耗的功率最大,b点电流不是最大,内阻上消耗的功率不是最大,故A错误;在b点时,因为α=β,所以直线Ob的斜率大小与直线ac的斜率大小相等,所以此时外电阻和电源的内电阻的大小相等,此时电源的输出功率最大,故B正确;从a→b时β角变大,电流变小,电源的总功率变小,由P出=I2R=()2R=,可知a→b时外电阻越来越接近内电阻,(R-r)2越来越小,输出功率增大,电源的输电效率η=×100%=×100%,外电阻增大,输电效率增大,故C正确;b→c,β角增大,外电阻增大,电流减小,电源的总功率P总=IE减小,故D正确。故选B、C、D。11、ACD解析：外电路的电阻逐渐变小的过程中，由U外＝eq\f(R,R＋r)E知，路端电压一定逐渐变小。内电压变大，输出电流一定变大，电源内部消耗的电功率一定逐渐变大，但输出功率不一定变小，故选A、C、D。12、BC解析：电动机不是纯电阻,不能满足欧姆定律,IR不是电动机的额定电压,故A错误;根据能量守恒定律可知,电动机总功率为IE-I2(R0+r),内部消耗功率为I2R,故输出功率为IE-I2(R0+R+r),故B正确;电源的总功率为IE,内部消耗功率为I2r,则电源的输出功率为IE-I2r,故C正确;整个电路的热功率为I2(R0+R+r),故D错误。13、BC解析：由题图可得，电源电动势E＝1.5V，内阻r＝1Ω，在交点位置有R＋R0＝eq\f(U1,I)＝2Ω，R0＝eq\f(U2,I)＝2Ω，则R＝0，滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端，选项A错误；当电路中外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，但R0>r，故改变滑动变阻器的阻值时无法使电路中外电阻等于电源内阻，此时外电阻越接近电源内阻，电源的输出功率越大，故选项B正确；P0＝U2I＝0.5W，选项C正确；电源的效率η＝eq\f(EI－I2r,EI)，电流越小，电源的效率越大，可见滑动变阻器的滑动触头P滑到最右端时电源的效率最大，选项D错误。14、解析：(1)把R0归入电源内电阻,则滑动变阻器上消耗的功率,也就是电源的输出功率。即当R=r+R0=2Ω时,R消耗功率最大为:Pm==W=W。(2)定值电阻R0上消耗的功率可以表示为:P=I2R0,因为R0不变,当电流最大时功率最大,此时应有电路中电阻最小,即当R=0时,R0上消耗的功率最大。Pm′=R0=×1.5W=W。答案:(1)2ΩW(2)0W15、解析：(1)由题意可知,灯泡内阻为:R==6Ω;由闭合电路欧姆定律知,电路中的电流为:I==0.2A;新电池的输出功率:P1=EI-I2r1=0.26W;旧电池的输出功率:P2=EI-I2r2=-0.02W。(2)新旧电池搭配使用时,旧电池的输出功率为负值,不向外输出、反而消耗能量,充当用电器,故新旧电池不能搭配使用。答案:(1)0.26W-0.02W(2)不能16、解析：(1)已知电压表的示数U1=3.0V和定值电阻R1=1.5Ω,根据欧姆定律可求出电路中的电流I==2.0A电源的总功率P总=EI=20W。(2)电源的输出功率P出=EI-I2r=18W。(3)根据闭合电路欧姆定律,电动机两端的电压U2=E-U1-Ir=6V电动机消耗的电功率P电=U2I=12W电动机将电能转化为机械能的功率,就是电动机的输出功率P机=U2I-I2R0=8W。答案:(1)20W(2)18W(3)12W