高中物理新教材同步必修第三册 第12章 专题强化9　闭合电路的功率　故障分析 （学生版）

高中物理新教材特点分析及教学策略（一）趣味性强，激发学生学习兴趣：在新时代教育制度的改革深化下，学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。（二）实践性高，高效落实理论学习：在现代化教育课程的背景之下，新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面，新教材逐步的显现出强大影响力。（三）灵活性强，助力课程目标达成：随着教育制度体系的改革，通过新时代新教材内容的融入，教师不断地革新教学手段，整合线上以及线下的教育资源内容，可以为物理课堂增添新的活力与生机。闭合电路的功率故障分析[学习目标]1.会计算闭合电路的功率和效率，掌握电源的输出功率随外电阻变化的图像.2.会结合闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律分析电路故障．一、闭合电路的功率问题1.电源的输出功率对于纯电阻电路，P出＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R＝eq\f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)，当R＝r时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm＝eq\f(E2,4r).电源输出功率随外电阻变化曲线如图1所示．图12．电源的效率指电源的输出功率与电源的总功率之比，即η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(IU,IE)×100%＝eq\f(U,E)×100%.对于纯电阻电路，电源的效率η＝eq\f(I2R,I2R＋r)×100%＝eq\f(R,R＋r)×100%＝eq\f(1,1＋\f(r,R))×100%，所以当R增大时，效率η提高．当R＝r(电源有最大输出功率)时，效率仅为50%，效率并不高．如图2所示，电路中E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，滑动变阻器的最大阻值为10Ω.图2(1)滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？(2)滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，滑动变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？功率最大值的求解方法1．对定值电阻来说，其电流最大时功率也最大．2．电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的输出功率越大．3.如图3，求解滑动变阻器R2消耗的最大功率时，可把定值电阻R1等效为电源内阻的一部分，则R2＝R1＋r时，R2上消耗的功率最大．图3针对训练1如图4所示，电源的内阻不可忽略，在滑片从最右端向最左端滑动的过程中，下列说法正确的是()图4A．电源的内耗功率减小B．电源消耗的总功率增大C．电阻R1的功率增大D．电源的输出功率减小(2020·河北鸡泽县期末)如图5所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：图5(1)电源的输出功率P出是多大？(2)电源内部损耗的电功率P内是多少？(3)电源的效率η是多大？1.稳定电路的U－I图像有两种：一是电源的U－I图像(如图6中a)；二是用电器的U－I图像，而用电器的U－I图像又分两类：线性(图中b)和非线性(图中c)．图62．两种图像的交点坐标表示该用电器单独与电源串联的工作电流和路端电压(也是用电器两端的电压)．如图，电源的输出功率分别为Pb＝U1I1，Pc＝U2I2.二、电路故障分析1．常见故障：断路、短路．2．常用方法：假设法假设某电阻发生断路(或短路)，根据闭合电路动态分析方法判断实际现象与题中情景是否相符，进而找出电路故障．如图7所示的电路中，闭合开关S后，灯L1、L2都正常发光，后来由于某种故障，灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的读数增大，由此可推断，该故障可能是()图7A．电阻R1断路B．电阻R2短路C．灯L1两接线柱间短路D．电阻R2断路针对训练2如图8所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高，故障可能是(假设电路中仅有一处故障)()图8A．a、c间断路 B．c、d间断路C．b、d间断路 D．b、d间短路

1.(多选)(2020·湖北十堰市期末)在如图1所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，电表均为理想电表，下列说法正确的是()图1A．在P向右移动的过程中，电流表的示数变大B．在P向右移动的过程中，电压表的示数变大C．当P移到滑动变阻器的右端时，电源内部消耗的电功率最大D．当P移到滑动变阻器的右端时，电源的效率最高2.(多选)(2020·江苏卷)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图2所示．当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时()图2A．车灯的电流变小B．路端电压变小C．电路的总电流变小D．电源的总功率变大3.(2020·长沙一中期中)如图3所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线．若A、B点的横坐标均为1A，那么AB线段表示的功率为()图3A．1W B．6WC．2W D．2.5W4.(多选)(2021·泉州泉港区一中高二期末)如图4所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像，直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像，直线C为一个电阻R两端的电压与电流的关系图像．将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么()图4A．R接到b电源上，电源的输出功率较大B．R接到b电源上，电源的效率较高C．R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低D．R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高5.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗的功率P随电阻箱读数R变化的曲线如图5所示，由此可知()图5A．电源最大输出功率可能大于45WB．电源内阻一定等于5ΩC．电源电动势为45VD．电阻箱所消耗的功率P最大时，电源效率大于50%6.(多选)如图6所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是()图6A．R2短路B．R2断路C．R3断路D．R4断路的电流增大，B灯中分得的电流变大，B灯变亮，故选项C正确．7．(多选)如图7所示，图中直线①表示某电源