第十章 微专题30 电源输出功率的问题（课件PPT）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

第十章　电路　电能 微专题30　电源输出功率的问题 返回导航 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 第1轮 物理 第十章　电路　电能 微专题30 返回导航 第1轮 物理 第十章　电路　电能 谢谢观看！ 微点一　电源的功率和效率 电源总功率 任意电路：P总＝EI＝P出＋P内 纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝ eq \f(E2,R＋r) 电源内部消耗的功率 P内＝I2r＝P总－P出 电源的输 出功率 任意电路：P出＝UI＝P总－P内 纯电阻电路：P出＝I2R＝ eq \f(E2R,（R＋r）2) 电源的效率 任意电路：η＝ eq \f(P出,P总) ×100%＝ eq \f(U,E) ×100% 纯电阻电路：η＝ eq \f(R,R＋r) ×100% 如图所示，曲线C1、C2分别是纯电阻直流电路中，内、外电路消耗的电功率随电流变化的图像．由该图像可知下列说法错误的是(　　) A．电源输出功率最大值为8 W B．电源的电动势为4 V C．电源的内电阻为1 Ω D．电源被短路时，电源消耗的最大功率可达16 W A　解析：当内电阻等于外电阻时，电源的输出功率最大，最大值为4 W，A错误；根据P＝UI可得，当I＝2 A时，外电压为2 V，内电压也为2 V，电源的电动势为4 V，B正确；电源的内电阻为r＝ eq \f(U内,I) ＝1 Ω，C正确；电源被短路时，电源消耗的最大功率可达P＝ eq \f(E2,r) ＝16 W，D正确． 微点二　电源的输出功率与外电阻的关系 对纯电阻外电路：P出＝UI＝I2R＝ eq \f(E2,（R＋r）2) R＝ eq \f(E2R,（R－r）2＋4Rr) ＝ eq \f(E2,\f(（R－r）2,R)＋4r) ，则P出与外电阻R的函数关系如图所示． 由P出与外电阻R的关系图像可知： (1)当R＝r时，电源的输出功率最大，最大值Pmax＝ eq \f(E2,4r) . (2)当R＞r时，随着R的增大，输出功率P出越来越小． (3)当R＜r时，随着R的增大，输出功率P出越来越大． (4)当P出＜Pmax且不为0时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2. [特别提醒]　当R“接近”r时，P出增大；当R“远离”r时，P出减小． 如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω，R为电阻箱．求： (1)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？最大输出功率是多少？ (2)此时电源的效率． 答案：(1)0.5 Ω　9 W　(2)50% 解析：(1)由电源的输出功率最大的条件可知，当R外＝r时，P出最大，即R＝r－R0＝0.5 Ω时，P出max＝ eq \f(E2,4r) ＝ eq \f(62,4×1) W＝9 W． (2)此时电源的效率η＝ eq \f(R外,R外＋r) ×100%＝50%. [拓展变式1]　[例2]中的条件不变，当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值． 答案：0　8 W 解析：保护电阻消耗的电功率为P0＝I2R＝ eq \f(E2R0,（r＋R＋R0）2) ，因R0和r是常量，而R是变量，所以R最小时，P0最大，即R＝0时，P0max＝ eq \f(E2R0,（r＋R0）2) ＝ eq \f(62×0.5,1.52) W＝8 W． [拓展变式2]　 在[例2]中，求当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值． 答案：1.5 Ω　6 W 解析：把保护电阻R0与电源内阻r的串联值当成电源的“等效内阻”，据电源输出功率最大的条件知，当R＝R0＋r，即R＝1 Ω＋0.5 Ω＝1.5 Ω时，电阻箱R消耗的功率最大，PRmax＝ eq \f(E2,4（r＋R0）) ＝ eq \f(62,4×1.5) W＝6 W． [拓展变式3]　在[例2]中，若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，求：当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值． 答案：3 Ω　 eq \f(4,3) W 解析：把R0＝5 Ω当作电源内阻的一部分，则电源的“等效内阻”r等为 6 Ω，而电阻箱R的最大