《闭合电路中的功率和效率》闭合电路中的功率和效率 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《闭合电路中的功率和效率》闭合电路中的功率和效率

1多选题

(多选)如图所示的电路中，已知电源的内阻r，固定电阻R_0=r，滑动变阻器R的总电阻为2r，若滑动变阻器的触头P由A向B滑动时，则（　　）

A
电源输出功率由小变大
B
固定电阻R_0消耗的功率由小变大
C
电源内部电势降落由小变大
D
可变电阻消耗的功率变小

题目答案

ABCD

答案解析

分析：

根据结论：电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，分析电源的输出功率如何变化．由电流的变化分析固定电阻R_0消耗的功率的变化．由欧姆定律分析电源内部电势降落变化．将固定电阻R_0看成电源的内阻，由推论分析可变电阻消耗的功率的变化．

解答：

解：A、由题有：R_0=r，若滑动变阻器的触头P由A向B滑动时，电源的外电阻与内阻逐步接近，则电源的输出功率由小变大，故A正确．

B、若滑动变阻器的触头P由A向B滑动时，电路中总电阻减小，电流增大，则固定电阻R_0消耗的功率由小变大，故B正确．

C、电路中电流增大，由欧姆定律知电源内部电势降落由小变大，故C正确．

D、将固定电阻R_0看成电源的内阻，滑片在A端时，等效电源的内外电阻相等，可变电阻消耗的功率最大，当滑动变阻器的触头P由A向B滑动时，可变电阻消耗的功率变小，故D正确．

故选：ABCD

点评：

对于闭合电路中功率问题，要根据定值电阻与可变电阻，定值电阻只要分析电流如何变化，即可判断其功率的变化情况，对于可变电阻，根据结论：当外电阻与电源的内阻相等时，电源输出功率最大，运用等效法进行分析．

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2多选题

(多选)某同学将一直流电源的总功率P_E、输出功率P_R和电源内部的发热功率P_r随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图中的a、b、c所示．则下列说法中正确的是(　　)

A
图线b表示输出功率P_R随电流I变化的关系
B
图中a线最高点对应的功率为最大输出功率
C
在图线上A、B、C 三点的纵坐标一定满足关系P_A=P_B+P_C
D
两个图线交点M与N的横坐标之比一定为1：2，纵坐标之比一定为1：4

题目答案

CD

答案解析

分析：

根据电源消耗的总功率的计算公式P_E=EI可得电源的总功率与电流的关系，根据电源内部的发热功率Pr=I_r可得电源内部的发热功率与电流的关系，从而可以判断abc三条线代表的关系式，在由功率的公式可以分析功率之间的关系．

解答：

解：A、由电源消耗功率和电源内部消耗功率表达式P_E=EI，Pr=I_r，可知，a是直线，表示的是电源消耗的总电功率，b是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率，c表示外电阻的功率即为电源的输出功率P_R，所以AB错误；

C、在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率P_E等于输出功率P_R和电源内部的发热功率P_r的和，所以这三点的纵坐标一定满足关系P_A=P_B+P_C，所以C正确；

D、当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，此时即为b、c线的交点M时的电流，此时电流的大小为$\frac {E}{R+r}$=$\frac {E}{2r}$，功率的大小为$\frac {E}{4r}$，a、b线的交点N表示电源的总功率P_E和电源内部的发热功率P_r随相等，此时只有电源的内电阻，所以此时的电流的大小为$\frac {E}{r}$，功率的大小为$\frac {E}{r}$，所以横坐标之比为1：2，纵坐标之比为1：4，所以D正确．

故选CD．

点评：

当电源的内阻和外电阻的大小相等时，此时电源的输出的功率最大，并且直流电源的总功率P_E等于输出功率P_R和电源内部的发热功率P_r的和．

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3多选题

(多选)某同学将一直流电源的总功率P_E、输出功率P_R和电源内部的发热功率P_r随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图中的a、b、c所示．则下列说法中正确的是(　　)

A
图线a表示总功率P_E随电流I变化的关系
B
图线b表示电源内部的发热功率P_r随电流I变化关系
C
电源的最大输出功率为1.5W
D
电源的内阻为0.75Ω

题目答案

ABC

答案解析

分析：

根据电源消耗的总功率的计算公式P_E=EI可得电源的总功率与电流的关系，根据电源内部的发热功率Pr=I_r可得电源内部的发热功率与电流的关系，从而可以判断abc三条线代表的关系式，在由功率的公式可以分析功率之间的关系．

解答：

解：A、B、由电源的总功率和电源内部发热的功率表达式分别为：P_E=EI，P_r=I_r，可知，a是直线，表示的是电源的总功率，b是抛物线，表示的是电源内部的发热功率，c表示外电阻的功率即为电源的输出功率P_R，故A正确，B正确；

C、c表示外电阻的功率即为电源的输出功率P_R，从图看出最大输出功率为1.5W，故C正确；

D、当电流为4A时，电源内部的发热功率P_r=6W，由P_r=I_r，得到r=0.375Ω，故D错误；

故选：ABC．

点评：

当电源的内阻和外电阻的大小相等时，此时电源的输出的功率最大，并且直流电源的总功率P_E等于输出功率P_R和电源内部的发热功率P_r的和．

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4多选题

(多选)如图所示，电源电动势为E，内阻为r．当滑动变阻器R′的滑动片向右滑动时，以下结论正确的是

(　　)

A
R$_1$两端的电压增大
B
流过电源的电流增大
C
内阻r的功率增大
D
变阻器R′两端的电压增大

题目答案

BC

答案解析

分析：

当滑动变阻器R′的滑动片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析电路中电流的变化和路端电压的变化．再根据串并联的知识和部分电路的欧姆定律判断各个支路中电流和电压的变化．

解答：

解：A、当滑动变阻器R′的滑动片向右滑动时，变阻器接入电路的阻值变小，则外电路的总电阻变小，根据路端电压与外电路电阻的变化关系可知，路端电压变小．故A错误．

B、根据闭合电路的欧姆定律，外电路的总电阻变小，电流的总电流增大．故B正确．

C、内阻r上的功率为P_内=I_r，电流I增大，则内阻r的功率增大．故C正确．

D、因为R$_1$两端的电压减小，故R$_1$中的电流减小，由于总电流是增大的，所以R$_2$中的电流增大，所以R$_2$两端的电压增大．根据串并联的知识可知，变阻器R′两端的电压加上R$_2$两端的电压等于R$_1$两端的电压．所以变阻器R′两端的电压减小．故D错误．

故选BC．

点评：

本题是简单的电路动态分析问题，按“部分→整体→部分”的思路进行分析，并不难．

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5多选题

(多选)手电筒中的干电池的电动势为1.5V，用它给某小灯泡供电时，电流为0.3A，在某次接通开关的10s时间内，下列说法正确的是（　　）

A
干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2V的蓄电池强
B
干电池在10s内将4.5J的化学能转化为电能
C
电路中每通过1C的电量，电源把1.5J的化学能转化为电能
D
该干电池外接电阻越大，输出功率越大

题目答案

BC

答案解析

分析：

电源的电动势是描述电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领；电动势越大，则转化能力越强；由W=Eq=EIt可明确转化的大小．

解答：

解：A、电动势越大则将其他形式的能转化为电能的本领越大；故A错误；

B、由W=EIt可知，10s内转化的电能W=1.5×0.3×10=4.5J；故正确；

C、由W=Eq可知，电路中每通过1C的电量，电源把1.5J的化学能转化电能；C正确；

D、电源的输出功率取决于内外电阻的关系，因本题中不明确二者关系；故无法确定功率变化；故D错误；

故选：BC．

点评：

本题考查电动势的性质以及输出功率问题，要注意明确当内外电阻相等时，输出功率最大．

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