专题30 电源的功率和效率问题高考物理一轮复习专题详解原卷版.docx
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专题30电源的功率和效率问题高考物理一轮复习专题详解原卷版
知识回顾:
1.电路中的电功、电热、电功率和热功率
(1)纯电阻电路:
①Q=W=UIt=I2Rt
②P=UI=I2R
(2)非纯电阻电路
①W>Q(W=Q+E其他)
②P电>P热(P电=P热+P其他)
2.闭合电路欧姆定律中的功率的最值问题
(1)定值电阻的功率:
P定=I2R.
R为定值电阻,P定只与电流有关系,
当R外最大时,I最小P定最小,
当R外最小时,I最大P定最大.
(2)电源的输出功率:
P=
=
.
当R外=r时,P出功率最大.
(3)变化电阻的功率的最大值,利用等效思想,把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻r′,则变化电阻的功率即为等效以后的电源的输出功率,即当R变=r′时,P变有最大值.
例题分析
【例1】 已知电源内阻r=2Ω,灯泡电阻RL=2Ω,R2=2Ω.滑动变阻器R1的最大阻值为3Ω,如图所示,将滑片P置于最左端,闭合开关S1、S2,电源的输出功率为P0,则( )
A.滑片P向右滑动,电源输出功率一直减小
B.滑片P向右滑动,电源输出功率一直增大
C.断开S2,电源输出功率达到最大值
D.滑片P置于最右端时,电源输出功率仍为P0
【例2】 如图所示,电源内阻不可忽略,电路中接有一小灯泡和一电动机.小灯泡L上标有“6V12W”字样,电动机的线圈电阻RM=0.50Ω.若灯泡正常发光时,电源的输出电压为12V,此时( )
A.整个电路消耗的电功率为24W
B.电动机的热功率为12W
C.电动机的输出功率为12W
D.电动机的输入功率为12W
专题练习
1.如图所示,直线AOC为某一电源的总功率P总随电流I变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图象.若A、B对应的横坐标为2A,那么线段AB表示的功率及I=2A时对应的外电阻是()
A.2W,0.5ΩB.4W,2Ω
C.2W,lΩD.6W,2Ω
2.如图所示,直线OAC的某一直线电源的总功率随总电流变化的曲线,抛物线OBC为同一电源内部消耗的功率随总电流的变化曲线,若A、B对应的横坐标为1.5,则下面判断正确的是( )
A.线段AB表示的功率为2.25W
B.电源的电动势为3V,内阻为1.5Ω
C.电流为2A时,电源的输出功率最大
D.电流为1A时,路端电压为1V
3.如图所示,两只灯泡L1、L2分别标有“110V,60W”和“110V,100W”,另外有一只滑动变阻器R,将它们连接后接入220V的电路中,要求两灯泡都正常发光,并使整个电路消耗的总功率最小,应使用下面哪个电路?
( )
A.
B.
C.
D.
4.如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,R为电阻箱.图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图象,电流表为理想电表,其中电流为I1、I2时对应的外电阻分别为R1、R2,电源的效率分别为η1、η2,输出功率均为P0.下列说法中正确的是( )
A. R1<R2B. I1+I2>
C. R1R2=r2D. η1=η2
5.如图所示,图线a是某一电源的U-I曲线,图线b是一定值电阻的U-I曲线.若将该电源与该定值电阻连成闭合电路(已知该电源的内阻r=2.0Ω),则说法错误的是( )
A.该定值电阻为6Ω
B.该电源的电动势为20V
C.将2只这种电阻串联作为外电阻,电源输出功率最大
D.将3只这种电阻并联作为外电阻,电源输出功率最大
6.如图所示,直线a为某电源的路端电压随电流的变化图线,曲线b为小灯泡R两端的电压随电流强度的变化图线,用该电源和该小灯泡R组成的闭合电路,电源的输出功率和电源的内电阻分别是( )
A.0.6W,5Ω
B.0.6W,
Ω
C.0.8W,5Ω
D.0.8W,
Ω
7.(多选)如图所示,图中直线①表示某(外电路为纯电阻电路)电源的路端电压与电流的关系图线,图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线,则下列说法正确的是( )
A.电源的电动势为50V
B.电源的内阻为
Ω
C.电流为2.5A时,外电路的电阻一定为15Ω
D.输出功率为120W时,路端电压一定是30V
8.(多选)如图(甲)所示的电路中,将滑动变阻器R2的滑动片由a端向b端移动,用两个电表分别测量电压和电流,得到部分U﹣I关系图象如图(乙)所示,则( )
A.电源的电动势为6V
B.滑动变阻器的总阻值为20Ω
C.当电压表示数为5.0V时,电源效率最高
D.当电压表示数为5.0V时,R2消耗的总功率最大
9.(多选)在如图甲所示的电路中,L1、L2和L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关S闭合后,电路中的总电流为0.25A,则此时( )
A.通过L1的电流为L2电流的2倍
B.此时L1、L2和L3的电阻均为12Ω
C.L1消耗的电功率为0.75W
D.L1消耗的电功率为L2电功率的4倍
10.(多选)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
11.(多选)如图所示,一台电动机提着质量为m的物体,以速度v匀速上升.已知电动机线圈的电阻为R,电源电动势为E,通过电源的电流为I,当地重力加速度为g,忽略一切阻力及导线电阻,则( )
A.电源内阻r=
-R
B.电源内阻r=
-
-R
C.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变大
D.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变小
12.(多选)小张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纸上,如图中的 a、b、c所示,则下列判断正确的是( )
A.直线 a 表示电源的总功率
B.曲线 b 表示电源的输出功率
C.电源的电动势E =3V,内电阻r=1Ω
D.曲线 c 表示电源消耗的功率
13.(多选)如图所示的电路中,电源电动势为12V,内阻为2Ω,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10V
B.电源的总功率为10W
C. a、b间电压的大小为5V
D. a、b间用导线连接后,电路的总电流为1A
14.(多选)在如图所示的电路中,圈①、②、③处可以接小灯、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R1∶R2∶R3∶R4=4∶3∶2∶1,小灯电阻RL=R1,R1>r,电路中有电流通过,下列说法中正确的是( )
A.要使电源总功率最大,则应该①接电流表,②接电压表,③接小灯
B.要使电源输出功率最大,则应该①接电流表,②接小灯,③接电压表
C.要使闭合电路中路端电压最大,则应该①接小灯,②接电压表,③接电流表
D.要使闭合电路中电源效率最高,则应该①接小灯,②接电流表,③接电压表
15.(多选)如图所示,直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线,如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,则下列说法正确的是( )
A.电源1与电源2的内阻之比是11∶7
B.电源1与电源2的电动势之比是1∶1
C.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是1∶2
D.在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是1∶2
16.如图所示,电源电动势E=14V,内电阻r=1Ω,小灯泡标有:
“2V,4W”,
电动机D的内阻r=0.5Ω,当滑动变阻器的阻值R调到1Ω时,电灯和电动机均能正常工作,求:
(1)通过小灯泡中的电流;
(2)电路消耗的总功率;
(3)电动机输出的机械功率.
17.如图所示的电路中,电源电动势E=6.0V,内阻r=0.6Ω,电阻R2=0.5Ω,当开
关S断开时,电流表的示数为1.5A,电压表的示数为3.0V,试求:
(1)电阻R1和R3的阻值;
(2)当S闭合后,电压表的示数、以及R2上消耗的电功率.
18.受动画片《四驱兄弟》的影响,越来越多的小朋友喜欢上了玩具赛车.某玩具赛车充电电池的输出功率P随电流I变化的图象如图所示.
(1)求该电池的电动势E和内阻r;
(2)求该电池的输出功率最大时对应的外电阻R(纯电阻);
(3)由图象可以看出,同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2,即对应两个不同的外电阻(纯电阻)R1、R2,试确定r、R1、R2三者间的关系.
19.如图所示,线段A为某电源的U-I图线,线段B为某电阻的U-I图线,以上述电源和电阻组成闭合电路时,求:
(1)电源的输出功率P出为多大?
(2)电源内部损耗的电功率是多少?
(3)电源的效率η为多大?
20.(多选)(2017年上海杨浦区一模)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的滑片在ab的中点时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑片向a端移动,则( )
A.电源的总功率减小
B.R3消耗的功率增大
C.I1增大,I2减小,U增大
D.I1减小,I2不变,U减小
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