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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，故电源的效率降低，故D错误；故选C. 13（2018玉溪市江川一中高二下3月月考）如图所示，直线a为电源的UI图线，直线b为电阻R的UI图线，用该电源和该电阻组成闭合电路时，下列说法中正确的为（）A 电源的电动势为3 V，其输出功率为2 W，其效率为67%B 电源的电动势为3 V，其输出功率为4 W，其效率为33.3%C 电源的内阻为0.5 ，其输出功率为2 W，其效率为67%D 电源的内阻为0.5 ，其输出功率为4 W，其效率为67%【答案】D两图线的交点表示该电源与电阻串联时的工作，此时电路中电流为，电压为，输出功率为电源的效率，故ABC错误，D正确。
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