第三節(jié) 閉合電路電功率-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理專項(xiàng)訓(xùn)練

第三節(jié)閉合電路電功率需要掌握的內(nèi)容1.閉合電路歐姆定律圖像。由I=ER+r可得，U=-rI+E。圖像與U軸交點(diǎn)為E電動(dòng)勢(shì)，與I軸交點(diǎn)為E如果與燈泡的UI圖像畫在一起，那么交點(diǎn)的含義為燈泡單獨(dú)接入此電路。閉合電功率以及效率公式。（1）總功率P總=EI,其中E為電動(dòng)勢(shì)，I干路電流。（2）有用功率P有=UI，其中U路端電壓，I干路電流。（3）損耗功率P損==I2r，其中I干路電流，r為電源內(nèi)阻。（4）電源效率η=UE，如果電路為純電阻電路那么還有η=R3.有用功率P有與外電路電阻R之間的關(guān)系。P有=UI=I2R=ER+r2R=E2R+r2R=E2R?r2R+4經(jīng)典習(xí)題單選題1．如圖所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖像；直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖像；直線C為一個(gè)電阻R兩端的電壓與電流的關(guān)系圖像。如果將這個(gè)電阻R分別接到a、b兩電源上，那么（）

A．R接到a電源上，電源的效率較高B．R接到b電源上，電源的輸出功率較大C．R接到a電源上，電源的輸出功率較大D．R接到b電源上，電阻的發(fā)熱功率較高單選題2．鋰電池因能量密度高、綠色環(huán)保而廣泛使用在手機(jī)等電子產(chǎn)品中．現(xiàn)用充電器為一手機(jī)鋰電池充電，等效電路如圖所示，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，下列說法不正確的是(

)A．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UI－I2rB．充電器輸出的電功率為UI＋I(xiàn)2rC．電池產(chǎn)生的熱功率為I2rD．充電器的充電效率為×100%多選題3．在如圖甲所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)，L1、L2為相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，R為定值電阻，阻值為7.5Ω.當(dāng)開關(guān)S閉合后()A．L1的電阻為ΩB．L1消耗的電功率為0.75WC．L2的電阻為7.5ΩD．L2消耗的電功率為0.075W單選題4．如圖所示，直線A為電源的圖線，直線B和C分別為電阻R1、R2的圖線．現(xiàn)用該電源分別與R1、R2組成閉合電路甲和乙．由圖像一定能確定的是()A．<B．電源與R1組成回路時(shí)，電源輸出功率較大C．電源與R1組成回路時(shí)，電源內(nèi)阻消耗的功率較小D．兩種情況下電源效率相同多選題5．如圖，直線A為某電源的圖線，曲線B為某小燈泡的圖線，用該電源和小燈泡組成閉合電路，則（）A．電源的電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為0.5Ω B．此時(shí)小燈泡的電阻大于1ΩC．電源的發(fā)熱功率為1W D．電源的效率約為66.7%單選題6．硅光電池具有低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，如圖所示，圖線a是該電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像，圖線b是某電阻R的U-I圖像。在該光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路，則硅光電池的（）A．電動(dòng)勢(shì)為5V B．內(nèi)阻為5.5ΩC．輸出功率為0.72W D．效率為50%單選題7．如圖（a）所示電路，R1為滑動(dòng)變阻器，R2為定值電阻。從左向右移動(dòng)變阻器的滑片，根據(jù)電表數(shù)據(jù)得到U-I圖像如圖（b）所示，則（）A．R1的最大功率為4WB．R2的最大功率為3WC．電源的最大輸出功率為4WD．電源的輸出功率先增大后減小單選題8．圖示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為、內(nèi)阻為，為滑動(dòng)變阻器（P為滑片，、為其兩端），為光敏電阻（阻值隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而減少），為電容器，G為靈敏電流計(jì)，、為開關(guān)。下列說法正確的是（）

A．閉合、斷開，僅減小的光照強(qiáng)度，電源內(nèi)部消耗的熱功率增大B．閉合、斷開且，僅將P從緩慢滑向，電源的輸出功率減小C．閉合、接a，電路穩(wěn)定后，的上極板帶正電D．閉合、接b，僅緩慢減小的光照強(qiáng)度，G表中有從上到下的電流多選題9．如圖所示，電源由幾個(gè)相同的干電池組成。合上開關(guān)S，變阻器的滑片從A端滑到B端的過程中，電路中的一些物理量的變化，如圖甲、乙、丙所示，圖甲為電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)關(guān)系，圖乙為干電池輸出功率跟電壓表示數(shù)關(guān)系，圖丙為干電池輸出電能的效率η與變阻器接入電路電阻大小的關(guān)系，不計(jì)電表、導(dǎo)線對(duì)電路的影響，則（）A．串聯(lián)電池的總電阻為2ΩB．串聯(lián)的干電池節(jié)數(shù)為6節(jié)C．變阻器的總電阻為8ΩD．乙圖上b點(diǎn)的橫坐標(biāo)為3單選題10．如圖所示為某閉合電路電源的輸出功率隨電流變化的圖像，由此圖像可以判斷（）A．電源的輸出功率最大時(shí)，電源效率為100%B．電源的內(nèi)阻為3ΩC．輸出功率最大時(shí)，外電路的總電阻一定為4ΩD．電源的電動(dòng)勢(shì)為12V單選題11．2021年2月24日，我國(guó)以“一箭三星方式成功將遙感三十一號(hào)03組衛(wèi)星送入預(yù)定軌道發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功衛(wèi)星兩翼的太陽電池板把太陽能轉(zhuǎn)化為電能供衛(wèi)星使用。如圖所示，圖線a是太陽能電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像（電池內(nèi)阻不是常量），圖線b是某電阻R的U-I圖像在該光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路時(shí)，則（）A．電源的電動(dòng)勢(shì)為E=5V B．電阻兩端的電壓為U=3VC．電阻的電流為I=0.4A D．硅光電池的內(nèi)阻為3Ω單選題12．電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r的電源與固定電阻R0、可變電阻R串聯(lián)，如圖所示，設(shè)R0=r，Rab=2r，當(dāng)變阻器的滑片自a端向b端滑動(dòng)時(shí)，下列各物理量中隨之減小的是（）A．電源的輸出功率 B．變阻器消耗的功率C．固定電阻R0上消耗的功率 D．電池內(nèi)電阻上消耗的功率單選題13．如圖甲所示的電路，其中電源電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻，定值電阻，已知滑動(dòng)變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值的關(guān)系如圖乙所示。則下列說法中正確的是（）A．圖乙中滑動(dòng)變阻器的最大功率B．圖乙中，C．滑動(dòng)變阻器消耗功率P最大時(shí)，定值電阻R也消耗功率最大D．調(diào)整滑動(dòng)變阻器的阻值，可以使電源的輸出電流達(dá)到多選題14．在如圖甲所示的電路中，電源的U－I圖象如圖乙中的圖線a所示，定值電阻R0的U－I圖象如圖乙中的圖線b所示，滑動(dòng)變阻器Rx的總電阻為1Ω，下列說法正確的是（）A．定值電阻R0的阻值為4ΩB．電源的內(nèi)阻為0.5ΩC．當(dāng)Rx＝0時(shí)電源輸出的功率最大D．在Rx＝0.25Ω時(shí)電源輸出的功率最大單選題15．在生活中經(jīng)常用電池作直流電源，探究電源的功率和內(nèi)阻消耗功率如何隨電流變化是一個(gè)重要課題。如圖所示，直線OMQ為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線，拋物線ONQ為該直流電源內(nèi)部的熱功率Pr隨電流I變化的圖線，M、N兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)均為2A。隨著外電路電阻的增大（）A．電源輸出功率一直增大B．電源輸出功率一直減小C．電源內(nèi)阻消耗的功率一直增大D．MN表示的功率為4W16．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)，電源內(nèi)阻，電阻，，，電容器的電容，。電路中均斷開，當(dāng)合上，求該過程通過的電量。

17．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝27V，內(nèi)阻r＝2Ω，固定電阻R2＝4Ω，R1為光敏電阻．C為平行板電容器，其電容C＝3pF，虛線到兩極板距離相等，極板長(zhǎng)L＝0.2m，間距d＝1.0×10－2m．P為一圓盤，由形狀相同透光率不同的二個(gè)扇形a、b構(gòu)成，它可繞AA′軸轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)細(xì)光束通過扇形a、b照射光敏電阻R1時(shí)，R1的阻值分別為12Ω、3Ω.有帶電量為q＝－1.0×10－4C微粒沿圖中虛線以速度v0＝10m/s連續(xù)射入C的電場(chǎng)中．假設(shè)照在R1上的光強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)R1阻值立即有相應(yīng)的改變．重力加速度為g＝10m/s2.(1)求細(xì)光束通過a照射到R1上時(shí)，電容器所帶的電量；(2)細(xì)光束通過a照射到R1上時(shí)，帶電微粒剛好沿虛線勻速運(yùn)動(dòng)，求細(xì)光束通過b照射到R1上時(shí)帶電微粒能否從C的電場(chǎng)中射出．18．如圖所示的電路中，電路消耗的總功率為40W，電阻R1為4；R2為6，電源的內(nèi)阻r為0.6，電源的效率為94，求：（1）a、b兩點(diǎn)間的電壓（2）電源的電動(dòng)勢(shì)19．如圖所示的電路中，電表均為理想電表，R1=1Ω，R2=5Ω，電容器的電容C=100μF，變阻器R3最大阻值為10Ω，閉合開關(guān)S電路穩(wěn)定后：當(dāng)R3的阻值為1Ω時(shí)，電壓表的示數(shù)為3V；當(dāng)R3的阻值為7Ω時(shí)，電流表的示數(shù)為1A，求：（1）電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；（2）調(diào)節(jié)變阻器R3的阻值，當(dāng)R3消耗的功率最大時(shí)，求電容器上容納的電量。20．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器的最大阻值，定值電阻，。開關(guān)S閉合電路穩(wěn)定后，求：（1）滑動(dòng)變阻器滑片滑到最右端時(shí)，電壓表的示數(shù)；（2）滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為多大時(shí)電源有最大輸出功率，并求出最大輸出功率；

答案第三節(jié)1．C【詳解】A．由題圖可判斷出電源a的內(nèi)阻大，在純電阻電路中，電源效率為內(nèi)阻越大，效率越低，故R接在a電源上電源的效率較低，A錯(cuò)誤；BCD．當(dāng)電阻R與電源組成閉合電路時(shí)，電阻R的U-I圖像與電源的U-I圖像的交點(diǎn)表示工作狀態(tài)，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電壓，橫坐標(biāo)表示電流，兩者乘積表示電源的輸出功率，由圖看出，R接到a電源上，電壓與電流的乘積較大，電源的輸出功率較大，電阻的發(fā)熱功率較高，BD錯(cuò)誤，C正確。故選C。2．B【詳解】ABC．由可知充電器輸出的電功率為，根據(jù)熱功率公式可得電池產(chǎn)生的熱功率為，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和熱能，根據(jù)能量守恒定律有電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為：，故A、C正確，B錯(cuò)誤；D．充電器的充電效率為，故D正確；3．BC【分析】電源內(nèi)阻不計(jì)，路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)不變．燈泡是非線性元件，根據(jù)L1、L2的電壓，由伏安特性曲線可讀出電流，由R算出它們的電阻．【詳解】A項(xiàng)：電源電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)，路端電壓為3V．L1和兩端的電壓為3V，由圖可知，此時(shí)的電流為0.25A，所以電阻值：，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)：由伏安特性曲線可以讀出L1和兩端的電壓為3V，由圖可知，此時(shí)的電流為0.25A，L1消耗的電功率為：P=UI=3.0×0.25=0.75W，故B正確；C項(xiàng)：在乙圖上做出電阻R的伏安特性曲線如圖，由于R與L2串聯(lián)，所以二者的電流值是相等的，由圖可以讀出，此時(shí)二者的電壓都是1.5V時(shí)，二者電壓的和等于3.0V，此時(shí)的電流值是0.2A．所以，故C正確；D項(xiàng)：L2消耗的電功率為：P′=U′?I′=1.5×0.2=0.3W，故D錯(cuò)誤．故應(yīng)選：BC．【點(diǎn)睛】在分析電阻的I-U與U-I圖線問題時(shí)，關(guān)鍵是搞清圖象斜率的物理意義，也就是說是還是K=R．對(duì)于線性元件，R=，但對(duì)于非線性元件，R．4．C【詳解】A項(xiàng)：U-I圖象中圖線的斜率表示電阻大小，由圖象可知，B直線的斜率大于C圖線，所以R1>R2，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)：當(dāng)外電阻與電源內(nèi)阻相等或越接近時(shí)，電源的輸出功率越大，由于不知道電源內(nèi)阻與兩電阻的大小關(guān)系，所以無法判斷哪種情況下的電源輸出功率較大，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)：由于R1>R2，所以電源與R1組成回路時(shí)電流較小，由公式可知，電源與R1組成回路時(shí)，電源內(nèi)阻消耗的功率較小，故C正確；D項(xiàng)：電源效率，所以外電阻越大，電源效率越大，故D錯(cuò)誤．故應(yīng)選：C．5．AD【詳解】A．直線A的縱截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻，根據(jù)圖像可得故A正確；B．電源的圖線與小燈泡的圖線的交點(diǎn)為小燈泡接在電源兩端的工作電壓，此時(shí)小燈泡的工作電壓為2V，工作電流為2A，所以小燈泡的電阻為故B錯(cuò)誤；C．電源的發(fā)熱功率故C錯(cuò)誤；D．電源的效率為故D正確。故選AD。6．B【詳解】A．由圖可知，硅光電池的電動(dòng)勢(shì)為3.6V，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)閉合電路歐姆定律可得故B正確；C．由題意可知P=UI輸出功率為a、b兩條圖線交點(diǎn)之積，由P=UI可得P=UI=2.5V×0.2A=0.5W故C錯(cuò)誤；D．由題意可知，硅光電池的總功率為由上述分析可知，電池的效率為故D錯(cuò)誤。故選B。7．B【詳解】根據(jù)歐姆定律可知所以圖（b）中斜率為正的圖線反映R2的伏安特性。設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r。根據(jù)閉合電路歐姆定律有所以所以圖（b）中斜率為負(fù)的兩條圖線中，斜率絕對(duì)值較大的圖線反映了V1表示數(shù)隨I的變化，則斜率絕對(duì)值較小的圖線反映了V3表示數(shù)隨I的變化，則，A．R1的輸出功率為根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知當(dāng)時(shí)，P1有最大值為故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)電路中電流最大時(shí)，R2的功率最大，此時(shí)R1接入電路的阻值為零，所以故B正確；CD．電源的輸出功率為從左向右移動(dòng)變阻器的滑片，R1增大，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知當(dāng)時(shí)，P隨R1的增大而減小，當(dāng)R1=0時(shí)，P有最大值為故CD錯(cuò)誤。故選B。8．D【詳解】A．閉合、斷開，僅減小的光照強(qiáng)度，光敏電阻的阻值增大，電路總阻值增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路電流減小，根據(jù)可知，電源內(nèi)部消耗的熱功率減小，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)電源的輸出功率可知當(dāng)外電阻等于內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大，閉合、斷開且，僅將P從緩慢滑向，滑動(dòng)變阻器接入電路阻值減小，電路外電阻減小，即外電阻與內(nèi)阻越來越接近，故電源的輸出功率增大，B錯(cuò)誤；C．閉合、接a，電容器與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，電路穩(wěn)定后，由電路圖可知的上極板帶負(fù)電，C錯(cuò)誤；D．閉合、接b，電容器與光敏電阻并聯(lián)，的上極板帶正電，僅緩慢減小的光照強(qiáng)度，阻值變大，電路電流減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得可知光敏電阻兩端電壓增大，即電容器電壓增大，電容器電荷量增大，可知G表中有從上到下的電流，D正確。故選D。9．ACD【詳解】AB．通過圖甲可知短路電流為3A，即當(dāng)外電路的阻值和內(nèi)阻相等時(shí)，輸出功率最大，此時(shí)解得，由于每節(jié)干電池的電壓為1.5V，故電源由四節(jié)干電池組成。A正確，B錯(cuò)誤；C．電源的效率故滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路時(shí)，電源的效率最高。解得，C正確；D．由于電動(dòng)勢(shì)為6V，而b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外電路阻值和內(nèi)阻相等，所以故乙圖上b點(diǎn)的橫坐標(biāo)為3，D正確。故選ACD。10．D【詳解】A．若外電路是純電阻電路，則電源輸出功率可知當(dāng)時(shí)，電源輸出功率最大，最大輸出功率為此時(shí)電源效率為故A錯(cuò)誤；BD．由圖可知當(dāng)輸出功率為零時(shí)，外電路短路解得，故B錯(cuò)誤，D正確；C．電源的內(nèi)阻為，由于不能明確外電路是否為純電阻電路，故無法求得輸出功率最大時(shí)，外電路的總電阻大小，故C錯(cuò)誤。故選D。11．B【詳解】A．由閉合電路歐姆定律得當(dāng)I=0時(shí)，E=U，由圖線a與縱軸的交點(diǎn)讀出電源的電動(dòng)勢(shì)為E=4V選項(xiàng)A錯(cuò)誤；BC．根據(jù)兩圖線交點(diǎn)處的狀態(tài)可知，電阻兩端的電壓為U=3V電流為I=0.2A選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；D．則硅光電池的內(nèi)阻為r==5Ω選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。12．B【詳解】A．當(dāng)外電阻等于電源的內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大，滑動(dòng)片自a端向b端滑動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻減小，由于R0=r，Rab=2r，則得知，電源的輸出功率增大，故A不符合題意；B．將R0看成電源的內(nèi)阻，則有R0＋r=2r，而Rab=2r，利用推論可知，變阻器消耗的功率減小，故B符合題意；CD．滑動(dòng)片自a端向b端滑動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻減小，電路中電流增大，固定電阻R0上和電源的內(nèi)阻上消耗功率增大，故C、D均不符合題意。故選B。13．B【詳解】A．由閉合電路歐姆定律的推論可知，當(dāng)電源外電阻R等于內(nèi)阻r時(shí)，輸出功率最大，最大值為把定值電阻看成電源內(nèi)阻，由圖乙可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大，最大功率為A錯(cuò)誤；B．滑動(dòng)變阻器的阻值為時(shí)與阻值為時(shí)消耗的功率相等，有解得B正確；C．當(dāng)回路中電流最大時(shí)，即時(shí)定值電阻R消耗的功率最大，C錯(cuò)誤；D．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為0時(shí)，電路中電流最大，最大值為則調(diào)整滑動(dòng)變阻器的阻值，不可能使電源的輸出電流達(dá)到，D錯(cuò)誤。故選B。14．BD【詳解】A．由定值電阻R0的U-I圖象知其阻值故A錯(cuò)誤；B．由電源的U-I圖象知電源的電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻r==0.5Ω故B正確；CD．當(dāng)Rx+R0=r即Rx=0.25Ω時(shí)，電源輸出的功率最大，故C錯(cuò)誤D正確。故選BD。15．D【詳解】AB．Q點(diǎn)表示電源的總功率全部轉(zhuǎn)化為熱功率，即Q點(diǎn)表示外電路短路，外電阻為零，電源的總功率P=EI可知電源的電動(dòng)勢(shì)E=6V。在Q點(diǎn)，I=3A、U=E=6V，根據(jù)歐姆定律可知內(nèi)阻r=2Ω。根據(jù)電源內(nèi)外電阻相等時(shí)輸出功率最大知，當(dāng)外電路電阻r=2Ω時(shí)電源輸出功率最大，則電源輸出功率先增大后減小，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；C．電源內(nèi)阻為定值電阻，其功率隨外電路電阻增大而減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．MN段對(duì)應(yīng)電流I0=2A，此段表示功率P0=EI0-r=4WD項(xiàng)正確。故選D。16．【詳解】電路中均斷開，當(dāng)合上，R3相對(duì)于導(dǎo)線，則電路中電阻R1、R2串聯(lián)，電容器C1的電壓等于電阻R2的電壓，即為電容器C2的電壓等于路端電壓，為根據(jù)Q=CU得電容器C1的電量Q1=C1U1=4×10-6×4C=1.6×10-5C電容器C2的電量Q2=C2U=1×10-6×10C=1.0×10-5C電容器C1右側(cè)與電容器C2下側(cè)都帶負(fù)電，電流都通過電阻R3，因此通過R3的電量為17．（1）（2）帶電粒子能從C的