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题组1 闭合电路的功率
1.(多选)如图所示,电源电动势E=14 V,内阻r=1 Ω,小灯泡L标有“2 V 4 W”字样,电动机的内阻rM=1 Ω,当变阻器调到R=1 Ω,小灯泡和电动机正常工作,则( )
A.电动机的热功率为1 W
B.电动机两端电压为8 V
C.电动机的总功率为16 W
D.电动机的输出功率为15 W
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2.(多选)在如图所示的电路中,电源电动势为12 V,电源内阻为1.0 Ω,电路中电阻R0为1.5 Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω。闭合开关S后,电动机转动,理想电流表的示数为2.0 A,则以下判断正确的是( )
A.电动机两端的电压为7.0 V
B.电动机的输出功率为14 W
C.电动机的发热功率为2.0 W
D.电动机的工作效率约为83.3%
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3.(2023·北京西城统考期末)如图所示的U-I图像中,直线a为一个电源的路端电压与电流的关系,直线b是电阻R两端电压与电流的关系。下列判断正确的是( )
A.该电源的电动势为3 V
B.该电源的内阻为2 Ω
C.该电阻R为2 Ω
D.若该电阻与电源连接成闭合电路,电源的输出功率为12 W
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若该电阻与电源连接成闭合电路,a、b图线的交点即为电路的电流及电源输出电压,则电源的输出功率P=2 V×2 A=4 W,D错误。
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题组2 电源的最大输出功率和效率
4.(多选)(2023·天津红桥区期末)在闭合电路中,下列叙述正确的是( )
A.外接电阻增大时,电源的输出功率可能减小
B.当外电路断开时,路端电压等于电源电动势
C.当电源短路时,电路中的电流趋近于∞
D.当外电阻增大时,路端电压可能减小
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解析:根据电源输出功率随外电阻变化图像可知外接电阻增大时,电源的输出功率可能减小,故A正确;
路端电压表达式为U=E-Ir,当外电路断开时,电流I变为0,则U=E,故B正确;
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5.(多选)(2024·河北石家庄二十一中期中)如图所示,a、b分别表示一个电池组和一只电阻的U-I曲线。以下说法正确的是( )
A.电池组的内阻是1 Ω
B.电阻的阻值为2 Ω
C.改变外电阻的阻值时,该电池组的最大输出功率为4 W
D.将该电阻与该电池组组成闭合回路,电池组的输出功率是4 W
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该电阻与该电池组组成闭合回路,则两图线的交点表示将该电阻接在该电池组两端的工作状态,此时电阻两端U=1 V,I=3 A,电池组的输出功率P=UI=3 W,故D错误。
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题组3 功率和效率的动态分析
6.(2024·福建宁德统考期末)智慧城市路灯系统配备相关传感设备,主要通过光敏仪器感知光的强度,并自主调节灯的亮度,实现自动化。某兴趣小组为了研究路灯的感光系统,设计了甲、乙两个电路,如图所示。RT为光敏电阻(光照越强,电阻越小),R0与R1为定值电阻,下列说法正确的是( )
A.环境变亮时,甲电路的灯泡亮度变亮
B.环境变亮时,甲电路的R1电功率减小
C.环境变亮时,乙电路的灯泡亮度变暗
D.环境变亮时,乙电路的R1电功率增大
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解析:环境变亮时,光敏电阻RT阻值变小,则甲电路的总电阻变小,总电流变大,R0以及内阻r上的电压变大,则灯泡两端电压及电流均减小,则灯泡亮度变暗;通过R1的电流变大,则R1电功率增大,A、B错误。
环境变亮时,光敏电阻RT阻值变小,则乙电路的总电阻变小,总电流变大,则R1以及灯泡L上的电流都变大,则灯泡亮度变亮,R1电功率增大,C错误,D正确。
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7.(多选)(2024·山东潍坊期中)如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电容器的电容为C,闭合开关S, 滑片P向下滑动的过程中( )
A.电流表A1示数增大
B.电流表A2示数减小
C.电容器的带电荷量减小
D.电源内阻消耗的电功率减小
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解析:选AC。闭合开关S,当滑片P向下滑动时,R2阻值变小,总电阻变小,总电流变大,电流表A1的示数变大,根据P=I2r可知,电源内阻消耗的电功率变大,又有内电压变大,所以路端电压变小,则通过R1的电流变小,根据I2=I1-IR1,则电流表A2的示数变大,而电容器两端电压变小,所以带电荷量减小,故A、C正确,B、D错误。
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8.(多选)(2023·福建泉州月考)如图所示,电源电动势为E,内电阻为r,C为电容器,R0为定值电阻,电表均为理想电表,R为滑动变阻器,闭合开关后灯泡正常发光,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A.电压表、电流表示数均变大,灯泡L将变暗
B.定值电阻R0中将有从右向左的电流
C.电压表示数改变量与电流表示数改变量之比不变
D.电源输出功率一定变小
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解析:电路稳定时,与电容器串联的电路没有电流,R0两端的电压为零,当滑动变阻器的滑片向右移动时,变阻器接入电路电阻减小,外电阻减小,电路中总电流增大,则灯L将变亮,电流表示数增大,电源的内电压增大,则路端电压减小,电压表读数减小,A错误;
而电容器的电压等于路端电压,所以电容器的电压减小,由Q=CU分析可知其电荷量将减小,电容器放电,则定值电阻R0中将有从右向左的电流出现,B正确;
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因不清楚外电路电阻与电源内阻的大小关系,则不能确定电源输出功率的变化,D错误。
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9.(多选)(2024·河北张家口联考)直线a表示某电源路端电压与电流的关系图像,直线1和2分别为两定值电阻R1和R2的U-I图像。由图像可知( )
A.R1的阻值大于R2的阻值
B.电源电动势为4.0 V,内阻为2 Ω
C.电源只接入R2时,电源的输出功率为3 W
D.电源只接入R1时,电源的输出功率为2 W
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10.图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=9 Ω,R3为滑动变阻器。当其滑片P从最左端滑至最右端时,测得电源的路端电压随干路电流变化图线如图乙所示。求:
(1)定值电阻R2的阻值;
(2)电源的内阻;
(3)电源输出的功率最大时,R3接入电路的阻值。
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答案:(1)0.5 Ω (2)2 Ω (3)1.8 Ω
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11.如图所示的电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω,电动机的电阻R0=1.0 Ω,定值电阻R1=1.5 Ω。电动机正常工作时,理想电压表的示数U1=3.0 V。求:
(1)电源总功率;
(2)电源的输出功率;
(3)电动机消耗的电功率,以及将电能转化为机械能的功率。
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答案:(1)20 W (2)18 W (3)12 W 8 W
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