届高考物理一轮复习计划热点题型专题2.5闭合电路功率及效率问题学案.docx

精品文档 精品文档 PAGE PAGE15 精品文档 PAGE 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 W＝qU＝ UIt 电功率 单位时间内电流做的功，表示电流做功的 快慢 W UI ＝＝ Pt 焦耳 电流经过导体产生的 热量跟电流的二次方成正 Q＝ I2Rt 定律 比，跟导体的电阻及通电时间成正比 Q 2 热功率 单位时间内的发热量 P＝t＝ IR 2．电源的总功率 随意电路：P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内． 2 纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝E. R＋r 3．电源内部消耗的功率： P内＝I2r＝U内I＝P总－P出． 4．电源的输出功率 随意电路：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内． 2 E2R 2＝ － E2 2。 (2)纯电阻电路：P出＝IR＝ ＋ r r R R ＋4r R 输出功率随R的变化关系 ①当R＝r时，电源的输出功率最大为 m E2 P＝4. r 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． 出 m 1 2 1 2 2 . ④当P <P时，每个输出功率对应两个可能的外电阻 R 和R，且R ·R ＝r ⑤P出与R的关系如下图． 5．电源的效率 P出 U (1)随意电路：η＝P总×100%＝E×100%. 1 R 1 (2)纯电阻电路：η＝R＋r×100%＝ r×100% 1＋R 因此在纯电阻电路中 R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%. 【典例 1】一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为 220V的沟通电源上 (其内电阻可忽略不计 )，均 正常工作。用电流表分别测得经过电饭煲的电流是 5.0A，经过洗衣机电动机的电流是 0.50A，则下列说 法中正确的选项是 ( ) A．电饭煲的电阻为 44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为 440Ω B．电饭煲消耗的电功率为 1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为 155.5W C．1min内电饭煲消耗的电能为 6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为 6.6×103J D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的 10倍 【答案】 C 【典例 2】如下图，R1为定值电阻， R2为可变电阻，E为电源电动势， r为电源内电阻，以下说法中正确 的是( ) A．当R2＝R1＋r时，R2获得最大功率 B．当R1＝R2＋r时，R1获得最大功率 C．当R2＝0时，R1获得最大功率 D．当R2＝0时，电源的输出功率最大 【答案】 AC 【解析】 在议论R2的电功率时，可将 R1视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻 R2与电动势为 E、内阻为(R1＋r)的电源(等效电源)连成的闭合电路 (如图甲所示)，R2的电功率是等效电源的输出功率．显 2 1 2 1 1 2 R知， 然当R＝R＋r时，R获得的电功率最大，A项正确；议论R的电功率时，由于 R为定值，根据P＝I 电路中电流越大， R1上的电功率就越大(P1＝I2R1)，所以，当R2＝0时，等效电源内阻最小 (等于r，如图乙 所示)，R获得的电功率最大，故 B项错误，C项正确；议论电源的输出功率时， (R＋R)为外电阻，内电阻 1 1 2 2 r 恒定，由于题目没有给出 1和 r 的详细数值，所以当 2＝0时，电源输出功率不一定最大，故 D项错误． R R 【典例3】已知电源内阻 r ＝2Ω，灯泡电阻 L＝2Ω， 2＝2Ω，滑动变阻器 1的最大阻值为3Ω，如图 R R R 所示，将滑片 P置于最左端，闭合开关 S、S，电源的输出功率为 P，则( ) 1 2 0 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 【答案】D 【解析】闭合开关 S1、S2，外电路总电阻 R＝R1＋R并＝R1＋1Ω，当R＝r＝2Ω时，电源输出功率最大，根 据电源输出功率与外电路电阻的关系图像 (如图)可知， 【追踪训练】 1．(2018·滕州检测 )额定电压为 4.0V的直流电动机的线圈电阻为 1.0Ω，正常工作时，电动机线圈每秒 产生的热量为 4.0J，下列计算结果正确的选项是 ( ) A．电动机正常工作时的电流强度为 4.0A B．电动机正常工作时的输出功率为 8.0W C．电动机每分钟将电能转变成机械能为 240.0J D．电动机正常工作时的输入功率为 4.0W 3 【答案】C 【解析】电动机正常工作时的电流强度为 I＝ Q 4.0 Q W， rt＝ 1.0×1.0A＝2.0A，选项A错误；P 内 ＝t＝4.0 电动机正常工作时的输出功率为 P出＝IU－P内＝2.0×4.