第10.7节 电功、电功率及焦耳定律（2）-【帮课堂】2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海必修第三册）

第十章 电路及其应用 第7节 电功、电功率及焦耳定律（2） 🧭目标导航 知识要点 难易度 1. U-I图像：电源U-I，电阻U-I 2. P-R图像：最大功率处R=r 3. P-I图像：电源功率、外功率、内功率I的变化规律 4. 电源的效率和电源输出功率随R的变化规律不同 5. 串联R等效电源： = 0，r = r0 + R0 6. 并联R等效电源： = 0 R0/( r0 + R0) r = R0 r0/ ( r0 + R0) ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★★★★ 📚知识精讲 一、U-I图像含义 ①电源效率η== ②α变大（R增大），电流减小，端电压增大，总功率变小，效率增大 α变小（R增小），电流增大，端电压减小，总功率变大，效率减小 ③如果是电源或电阻图像是曲线，斜率的含义有变化，但D、A、F的含义不变，矩形面积含义不变 例1. 如图所示，直线A为电源的U-I图线，直线B为电阻丝的U-I图线，用该电源和电阻丝组成闭合电路，下列说法正确的是（ ） （A）电源的电动势为3V，内阻为1Ω （B）电阻丝的电阻为2Ω （C）电路的路端电压为2V （D）电阻丝的电功率为9W 例2. 由某种材料制成的电器元件接在电路中时，通过的电流I与两端电压U的关系如图所示。现将该元件接在电动势为8V，内阻为4Ω的电源两端，则通过该元件的电流为_______A；若将两个这样的元件并联接在该电源上，则每一个元件消耗的功率为_________W。 二、电源输出功率P出与外电路电阻R关系 在电路中，电源输出功率P出与外电路电阻R关系如下图： ①当R=r时，电源的输出功率最大，Pm （利用均值不等式证明） ②当外电路电阻为R1和R2，且R1R2=r2时，电源具有相同的输出功率P1=P2 物理含义，例：r=2Ω，R1=1Ω时输出功率为P1，R2=4Ω时输出功率为P2，则P1=P2 ③R增大，电源的效率一直增大，但输出功率不是一直增大 ④在R<r时，输出功率随R增大而增大；在R>r时，输出功率随R增大而减小 ⑤等效内阻分析法：电源串联一个定值电阻时，r’=r+R0,分析方法同上 例3. 如图甲所示的电路，其中电源电动势，内阻，定值电阻，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（ ） （A）图乙中滑动变阻器的最大功率 （B）图乙中， （C）滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R也消耗功率最大 （D）调整滑动变阻器的阻值，可以使电源的输出电流达到 三、电路中功率和电流的关系图像 ① P总= P出+P内 ② P总和P内交点处：外电阻R=0，此时P总=P内=EI=I2r，可求得E，r ③ P出和P内交点处：R=r 例4.（多选）某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如右图中的a、b、c所示，根据图线可知（ ） A.反映Pr变化的图线是c B.电源电动势为8V C.电源内阻为2Ω D.当电流为0.5A时，外电路的电阻为6Ω 🚀考点题型 题型01 电功率动态分析 1，动态电路分析（含功率）：并同串反。 2，并联电路R1+R2为定值时，即滑片在中间时总电阻最大，在两端时总电阻最小 例5.（多选）如图，三个电阻R1、R2、R3的阻值均为R，电源的内阻r＜R，c为滑动变阻器的中点。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，下列说法正确的是(　　) A.R2消耗的功率变小 B.R3消耗的功率变大 C.电源输出的功率变大 D.电源内阻消耗的功率变大 例6. 如图（a）所示电路中，当滑动变阻器R的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图（b）所示。不考虑电表对电路的影响，则（ ） A．定值电阻R0为2Ω B．电源内阻r为10Ω C．电源电动势E为3.4V D．定值电阻R0的最大电功率为0.9W 题型02 等效电源的电动势及内阻 【归纳总结】 1.等效思想： 等效电动势为系统输出端不接外电路时两端的电压，等效内电阻为从系统输出端向里看的总电阻。 2. n个相同电源串联,每个电动势为0,内电阻为r0, 则等效电动势为 = n0，等效内电阻为r = nr0 3. n个相同电源并联,每个电动势为0,内电阻为r0, 则等效电动势为 = 0，等效内电阻为r = r0 /n 4.一个电动势为0,内电阻为r0的电池与一个电阻R0串联组成的等效电源的等效电动势为 = 0 等效内电阻为r = r0 + R0 5.一个电动势为0,内电阻为r0的电池与一个电阻R0并联组成的等效电源的等效电动势为 = 0 R0/( r