专题四 闭合电路电源效率和功率.docx

专题四、闭合电路电源的三种功率、效率和最大输出功率1．电源的三种功率（以如图 8-4-1所示闭合电路为例）（1）电源总功率：P总=EI（2）电源内部消耗功率：P内=I2r （3）电源输出功率： P =UI =I2R出若外电路是纯电阻电路：则有P出= I2 R =E 2(R + r )2E 2(R 一 r)2 + 4rRR:町图 8-4-1由上式并绘出P 出-R图像如图8-4-2所示：出 E2① 当R=r时，电源的输出功率最大为P =47；m 4r② 当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小;③ 当RVr时，随着R的增大输出功率越来越大;2.电源效率：h = p出 = E = R^r， R越大，电源效率n越大；总当R=r时，电源输出功率最大，而效率仅为50%不是最大EL R1R2|-^―1r 例1.如图8-4-3所示，已知电阻r = 2Q,定值电阻R1 = 0.5Q，电动势 E=4V求：（1） 当滑动变阻器r2为多大时电源输出功率最大？最大为多少？图 8-4-3（2） 当滑动变阻器R2为多大时R2上消耗的功率最大？最大为多少？（3） 当滑动变阻器R2为多大时R1上消耗的功率最大？最大为多少？例2.如图8-4-4所示的电路中，电路消耗的总功率为40W,电阻R1为4Q, R2为6Q,电源 内阻r为0.6Q,电源的效率为94%，求：1 ） ab 两点间的电压2）电源的电动势。

b图 8-4-43•利用电源U-I特性图线，电阻U-I特性图线求电源输出功率和效率例3.如图8-4-6所示的U〜I图像中，直线I为某电源的路端电压 与电流的关系，直线II为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与 电阻R连接成闭合电路，由图像可知（）A. R的阻值为1.5QB. 电源电动势为3V,内阻为0.50C. 电源的输出功率为3.0WD. 电源内部消耗功率为1.5W例 4．如图 8-4-7所示，直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象;直线C为一 个电阻R的两端电压与电流关系的图象将这个电阻R分别接到a、 b 两电源上，那么 （ ）A．R 接到 a 电源上，电源的效率较高B．R 接到 b 电源上，电源的效率较高C．R 接到 a 电源上，电源的输出功率较大D．R 接到 b 电源上，电源的输出功率较大专题练习1.某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R］、R2的电压与电流的 关系如图8-4-8所示.用此电源和电阻R］、R2组成电路.R］、R2可以同时 接入电路，也可以单独接入电路.为使电源输出功率最大，可采用的接法 是（ ）A.将R］、R2串联后接到电源两端B•将R］、R2并联后接到电源两端C. 将R］单独接到电源两端D. 将R2单独接到电源两端2•某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 ER功率P随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如图8-4-9所示的a、b、c, r根据图线可知（ ）A. 反映P变化的图线是arB. 电源电动势为8VC. 电源内阻为20D. 当电流为0.5A时，外电路的电阻为60图 8-4-93. 电源的效率n定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。

在测电源电动势和内 电阻的实验中得到的实验图线如图8-4-］2所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为n、n •由图可知n、n的值分别为（ababA．B．C．34131♦ tz/vD．31213广 J—i— r I i f i 厂-厂f广J r till 厂-r- ■■ ■ r I F I I r* -r- —r - rr r * ir-r^r^T-t < « * « « * « i—t— 厂 乡艮二十〒-r i i « »r* —r~ —r r r图 8-4-124. 要测绘一个标有“3V, 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加 到3V,并便于操作已选用的器材有：电池组（电动势为4.5V，内阻约1Q）: 电流表（量程为0〜250mA.内阻约5Q）;电压表（量程为0~3V.内限约3kQ）: 电键一个、导线若干1） 实验中所用的滑动变阻器应选下列中的（填字母代号）A.滑动变阻器（最大阻值200,额定电流1A）B•滑动变阻器（最大阻值17500,额定电流0.3A）（2） 实验的电路图应选用下列的图（填字母代号）H（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。

如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻 为5.00的电源两端，小灯泡消耗的功率 W专题四、闭合电路电源的三种功率、效率和最大输出功率答案例 1．解析(：1)因为外电路是纯电阻电路，则有 P= I2RE2(R + r )2E2(R - r)2+ 4r当R外=厂时,即的+鸟=厂，有R2= r- Ri=1.5°时P出最大；最大值为，Pmi =石=2W(2)把R1等效于电源的新内阻r』R1+r,r2等效为新外阻R'，根据R'=”时，电源输出功2 外 外率达到最大，有R' = R=r= R1+r=2.5Q，外 2 1P即r2上消耗的功率最大；最大值为, 出2E2Pm = = 1.6w2 4r /R(R + r)2 1 外E2(3) R1上消耗的功率Pr1=I2 R1= "1 R1 1(R + R +小R，则当R2=0时，PRi最12大最大值为， PR1=3.2W. 例2.解析：(1)因电源效率"=94%，所以内阻消耗功率P =P (1-n)=40x(1-94%)W=2.4 W.内吒 RR所以总电流I = 内 = 2A由于R R2并联，所以U = I - 1 2 =4.8V.r 1 2 ab R + R1⑵由P总=IE可得电源电动势E = 1 =20V。

总==1.5Q,B 错;例 3. AD解析：图像中直线II为部分电路的U~I线，根据部分电路的欧姆定 U 1.5律R = — = 10 =1.5Q,A对；直线I为闭合电路的U〜I线，纵截距代表 电源电动势E=3V，直线斜率代表电源内阻r = 半AI根据直线I知电源的输出功率P=UI=3.0x2.0W=6.0 W, C错；根据直线I、II知电源内部消 耗功率 P =I2r=1.02x1.5 W=1.5 W, D对r4. BCR解析：由图可知,a、b两电源的内阻ra>rb，对同一个外接电阻R，根据电源的效率n =R^Tx100% 知, nb>na, a错b对；由图及电源的输出功率p=ui知,对于同一个电流2有, ua>ub，得到Pa>Pb, 厶C 对 D 错专题练1． C 2． CD 3． D4•答案：①A ②B ③0.1解析：①实验中所用的滑动变阻器应该便于调节，选择最大阻值小的A② 根据题述灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,并便于操作，实验电路应为分压电路， 电流表外接，实验的电路图应选用图B③ 由闭合电路欧姆定律，E = U + Ir,代入数据变化得：I = 0.3 - 0.2 U。

在小灯泡的伏安特性 曲线上画出电源的伏安特性曲线I = 0.3 - 0.2U,如图二线的交点为电路工作点，交点的纵坐标和横坐标的乘积等于小灯泡消耗的功率是P = UI =1.0x0.1W = 0.1W。