高中物理 第二章 恒定电流 2_11闭合电路的功率问题学案新人教版选修3-1

2.11闭合电路的功率问题【学习目标】 1. 理解闭合电路欧姆定律中的功率，包括电源总功率、电源内耗功率、电源输出功率。 2. 推导得出电源输出功率的最大值的条件，并能灵活运用。 3. 知道电源的效率。【学习过程】学习任务1：闭合电路的功率和效率 情景： 如图电路 问题： 电源的内部发热功率应该如何计算？ 问题： 电源的外部发热功率应该如何计算？ 问题： 电源的总功率功率应该如何计算？ 问题： 如何计算电源的供电效率？ 总结： 电源功率是描述电源_的物理量。P=_ 电源内耗功率是_消耗的功率：P内=_ 电源输出功率是_消耗的功率：P外=_ 应用： 如图所示电路中，R1=14，R2=9，当开关S切换到位置1时，电流表 的读数为；I1=0.2A，当开关S切换到位置2时，I2=0.3A。求： （1）电源的电动势和内电阻。 （2）当开关S切换到位置1时，电源的总功率及输出功率分别为多少？ （3）画出该电源的图线。 学习任务2：电源最大输出功率 情景： 如图电路中 探究： 电路外电阻R满足怎样的条件，电源的输出功率最大？最大输出功率是 多少？ 问题： 输出功率最大时是否意味着电源的供电效率最大？为什么？ 尝试： 画出电源输出功率随外电阻的变化关系图 总结： 当_时，电源输出功率最大，最 大值为_。此时电源的供电效率为 _ _。 当Rr时，电源输出功率随外电阻R的增 大而_，随外电阻R减小而_ _。 当Rr时，电源输出功率随外电阻R增大 而_，随外电阻R减小而_ _。 应用： 如图所示固定电阻R的阻值为1，滑动变阻器的总阻值为10，电池 的电动势为3V，内电阻为1。合上电键S后求： （1）滑动变阻器的阻值为多少时，滑动变阻器上消耗的功率最大？最大功 率为多少？ ( 2 ) 滑动变阻器的阻值为多少时，固定电阻上消耗的功率最大？最大功率 为多少？ 拓展： 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而增大。某同学通过实验测量描绘得 到了小灯泡的伏安特性曲线如图1所示（I和U分别表示小灯泡上的电流和电 压）。接下来该同学将此小灯泡L连接在图2所示电路中，电源电动势E=2.0V， 内阻r=0.5不计，电阻R=4.5，则此时小灯泡的电功率P=_W。（保留 2位有效数字）【课后作业】 ( )1. 如下左图所示的电路中，R1是定值电阻，R2是光敏电阻。已知光敏电阻的 阻值随着光照强度的增加而减小，电源的内阻不能忽略。闭合开关S，当光敏电阻上的 光照强度增大时，下列说法中不正确的是 A通过R2的电流增大 B电容器C所带的电荷量减小 C电源的路端电压增大 D电源的效率减小( )2.在如上右图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合开关S， 将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是 A灯泡L变亮 B电源的输出功率变小 C电容器C上的电荷量减少 D电流表读数变小，电压表读数变大 ( )3.如下左图所示直线OAC为某一直流电源的总功率P随总电流I变化的图线； 抛物线OBC为同一电源内部消耗的功率Pr随总电流I变化的图线，则当通过电源的电流 为1A 时，该电源的输出功率为 A1W B3W C2W D2.5W( )4.如上右图所示，直线oac为某一直流电源的总功率P随电流I变化的图线， 虚线obc为这个电源内部热功率Pr随电流I变化的图线，当电路中电流为2A时 A外电路电阻等于电源内阻 B电源内部热功率Pr为2W C电源输出功率为2 W D路端电压为3V( )5.如图所示电路，电源内阻不可忽略在滑动变阻器触头由a滑向b的过程中， 下列说法中正确的是 A电流表示数减小 B小灯泡L亮度增加 C电源内电阻消耗功率减小 D电源输出功率一定增加( )6.如图1所示电路，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同 规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图2所示当开关闭合后，下列说法中正确的 是 AL3的电流为L1电流的2倍 BL3的电阻约为0.17 CL1的电功率约为0.60W DL2的电功率约为1.5W7. 如图所示，变阻器R2的最大电阻是10 ，R35 ，电源的内电阻r1 ，当电键S闭 合，变阻器的滑片在中点位置时，电源的总功率为16 W，电源的输出功率为12 W。 此时电灯R1正常发光，求： （1）电灯阻值R1是多少?（设R1阻值恒不变） （2）当电键S断开时，要使电灯正常工作，应使变阻器 的电阻改变多少?、8.如图所示电路，当变阻器的滑动片从一端滑到另一端的过程中两电压表的读数随电流表 读数的变化情况如图中的A、B两直线所示，不考虑电表对电路的影响。 （1）电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图象应分别为U-I图象中的哪一条直线？ （2）定值电阻R0、变阻器的总电阻分别为多少？ （3）试求出电源的电动势和内电阻 （4）变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率为多少？