物理学习进阶：闭合电路的功率效率

【知识梳理】

1.电源的功率和效率

续表

2.纯电阻电路中，P出与外电阻R的关系

输出功率随R的变化关系：

②当R＞r时，随着R的增大，输出功率越来越小；

③当R＜r时，随着R的增大，输出功率越来越大；

④当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2=r2；

⑤P出与R的关系如图所示.

【例题与变式】

例题1.如图所示，E=8V，r=2Ω，R1=8Ω，R2为变阻器接入电路中的有效阻值，问：

（1）要使变阻器获得的电功率最大，则R2的取值应是多大？这时R2的功率是多大？

（2）要使R1得到的电功率最大，则R2的取值应是多大？R1的最大功率是多少？这时电源的效率是多大？

变式1.（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

例题2.（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的变化的特性图线，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

变式2.如图所示，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两端电压与电流的关系图像.如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么有（　）.

A.R接到a电源上，电源的效率较高

B.R接到b电源上，电源的输出功率较大

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

【高考对接】(www.xing528.com)

1.（2016·江苏单科）（多选）如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，4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

2.（2016·全国甲卷）阻值相等的4个电阻、电容器C及电池E（内阻可忽略）连接成如图所示电路.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为（　）.

3.（2014·天津理综）如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置.闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是（　）.

A.增大R1的阻值

B.增大R2的阻值

C.增大两板间的距离

D.断开电键S

练　习

1.如图所示的电路中，电源电动势、内阻一定，R1、R2为定值电阻，当滑动变阻器R3的滑片P向上端a滑动时，电流表、及电压表示数的变化情况是（　）.　

A.示数增大，示数减小，示数减小　B.示数减小，示数增大，示数减小

C.，示数增大，示数增大　D.，示数减小，示数增大

2.（多选）如图所示的电路中，电源内阻一定，电压表和电流表均为理想电表.现使滑动变阻器R滑片向左滑动一小段距离，测得电压表的示数变化大小为ΔU1，电压表的示数变化大小为ΔU2，电流表的示数变化大小为ΔI.对于此过程，下列说法正确的是（　）.

3.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45W

B.电源内阻一定等于5Ω

C.电源电动势为45V

D.电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%

4.如图所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图像，设两个电源的内阻分别为ra和rb，若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上，通过R0的电流分别为Ia和Ib，则以下结论错误的是（　）.

A.ra＞rb

B.Ia＞Ib

C.R0接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源的效率较低

D.R0接到b电源上，电源的输出功率较小，但电源的效率较低

5.如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，外电路中电阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3=7.5Ω，电容器的电容C=4μF.开始时开关S断开，从开关合上到电路稳定的过程中，通过电流表的电荷量是多少？