微专题9 闭合电路的功率 故障分析 跟踪练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

微专题9 闭合电路的功率 故障分析 跟踪练习 基础强化练 1、 选择题: 1.如图所示，电源的内阻不可忽略，在滑片从最右端向最左端滑动的过程中，下列说法正确的是(　　) A．电源的内耗功率减小 B．电源消耗的总功率增大 C．电阻R1的功率增大 D．电源的输出功率减小 2.如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线．若A、B点的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为(　　) A．1 W B．6 W C．2 W D．2.5 W 3.如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高，故障可能是(假设电路中仅有一处故障)(　　) A．a、c间断路 B．c、d间断路 C．b、d间断路 D．b、d间短路 4.(多选)在如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，电表均为理想电表，下列说法正确的是(　　) A．在P向右移动的过程中，电流表的示数变大 B．在P向右移动的过程中，电压表的示数变大 C．当P移到滑动变阻器的右端时，电源内部消耗的电功率最大 D．当P移到滑动变阻器的右端时，电源的效率最高 5.(多选)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示．当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时(　　) A．车灯的电流变小 B．路端电压变小 C．电路的总电流变小 D．电源的总功率变大 二、计算题: 6.如图所示，电路中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，滑动变阻器的最大阻值为10 Ω. (1)滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？ (2)滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，滑动变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？ 7.如图所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求： (1)电源的输出功率P出是多大？ (2)电源内部损耗的电功率P内是多少？ (3)电源的效率η是多大？ 能力综合练 一、选择题: 8.如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1、L2都正常发光，后来由于某种故障，灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的读数增大，由此可推断，该故障可能是(　　) A．电阻R1断路 B．电阻R2短路 C．灯L1两接线柱间短路 D．电阻R2断路 9.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗的功率P随电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知(　　) A．电源最大输出功率可能大于45 W B．电源内阻一定等于5 Ω C．电源电动势为45 V D．电阻箱所消耗的功率P最大时，电源效率大于50% 10.(多选)如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像，直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像，直线C为一个电阻R两端的电压与电流的关系图像．将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么(　　) A．R接到b电源上，电源的输出功率较大 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，但电源效率较低 D．R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高 11.(多选)如图所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是(　　) A．R2短路 B．R2断路 C．R3断路 D．R4断路 12．(多选)如图所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是(　　) A．电源的电动势为50 V B．电源的内阻为 Ω C．电流为2.5 A时，外电路的电阻为15 Ω D．输出功率为120 W时，输出电压是30 V 参考答案： 1.答案　B解析　滑片向左移动，R3减小，电路总电阻减小，总电流I增大，由Pr＝I2r，P＝IE，可知电源的内耗功率和电源消耗的总功率均增大，故A错误，B正确；由于总电流增大，因此内电压变大，路端电压减小，则电阻R1的功率将减小，故C错误；当外电路的电阻与电源的内阻相等时，电源的输出功率最大，由于电阻的阻值情况未知，因此输出功率的变化无法确定，故D错误． 2.答案　C解析　电源的总功率P＝EI，C点表示I＝3 A，P＝9 W，则电源的电动势E＝3 V，由题图知，C点表示外电路短路，电源内部热功率等于电源的总功率，则有P＝I2r，代入解得，r＝1 Ω，所以AB段表示的功率为PAB＝EI′－I′2r＝3×1 W－12×1 W＝2 W，故C正确，A、B、D错误． 3.答案　B解析　因电路中L1、L2、R及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，故电路中必是断路，D错误．电路中无电流，但c、d间电压升高，是因为c、d间断路，c、d两点分别与电源正、负极等电势，故B正确． 4.答案　AC解析　滑动变阻器的滑片P向右移动，电路总电阻减小，根据I＝可知，电流表的示数变大，根据E＝U＋Ir可知电压表的示数减小，故A正确，B错误；当P移到滑动变阻器的右端时，外电阻R最小，根据I＝可知，电路中的电流最大，根据P内＝I2r可知此时电源内部消耗的电功率最大，故C正确；根据效率η＝×100%可知，此时电源的效率最低，故D错误． 5.答案　ABD解析　汽车启动时，车灯变暗，I灯减小，U灯减小，路端电压变小，则电路的总电流变大，故A、B正确，C错误；由P＝IE知电源的总功率变大，故D正确． 6.答案　(1)0　 W　(2)2 Ω　 W 解析　(1)定值电阻R0上消耗的功率：P＝I2R0， R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R＝0时，R0上消耗的功率最大： P0m＝R0＝×1.5 W＝ W. (2)将电阻R0和电源等效成新的电源，滑动变阻器上消耗的功率就是等效电源的输出功率． 当R＝r＋R0＝2 Ω时，滑动变阻器上消耗的功率最大，为： Pm＝＝ W＝ W. 7.答案　(1)4 W　(2)2 W　(3)66.7% 解析　(1)从图线A可读出，电源的电动势E＝3 V，内阻r＝＝ Ω＝0.5 Ω 从图像的交点可读出：路端电压U＝2 V，电路电流I＝2 A， 则电源的输出功率为P出＝UI＝2×2 W＝4 W. (2)电源内部损耗的电功率P内＝I2r＝22×0.5 W＝2 W (3)电源的总功率为P总＝IE＝2×3 W＝6 W 故电源的效率为η＝×100%＝×100%≈66.7%. 8.答案　D解析　因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源的内电压减小，说明总电流减小，则电路的总电阻增大，若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，灯L2变暗，选项A错误．若电阻R2短路，灯L2将不亮，选项B错误．若灯L1两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，电压表的读数减小，不符合题意，选项C错误．若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大，因为总电流减小，所以内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2两端电压增大，灯L2变亮，选项D正确． 9.答案　B解析　由题图可知，电阻箱所消耗的功率P的最大值为45 W，所以电源最大输出功率为45 W，选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻的阻值等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5 Ω，选项B正确；由题图可知，电阻箱所消耗的功率P为最大值45 W时，电阻箱读数为R＝5 Ω，电流I＝＝3 A，电源电动势E＝I(R＋r)＝30 V，选项C错误；电阻箱所消耗的功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误． 10.答案　BC解析　电源的效率η＝×100%＝×100%＝×100%，由电源U－I图像斜率的绝对值表示内阻可知，b电源的内阻r较小，R接到b电源上，电源的效率较高，故B正确；当电阻R与电源组成闭合电路时，电阻R的U－I图线与电源的U－I图线的交点表示电阻R的工作状态，交点的纵坐标表示路端电压，横坐标表示电流，两者乘积表示电源的输出功率，由题图知，R接到a电源上，电源的输出功率较大，故C正确，A、D错误． 11.答案　BC解析　由于A灯串联于干路中，且故障发生后A灯变暗，可知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路且电路仍然接通，故选项A、D错误；若R2断路，R1和B灯所在支路的电压增大，而R2的断路又使B灯分得的电压增大，故B灯变亮，推理结果与现象相符，故选项B正确；若R3断路，引起与之并联的支路(即R1所在支路)中的电流增大，B灯中分得的电流变大，B灯变亮，故选项C正确． 12.答案　ACD解析　电源的路端电压和电流的关系为：U＝E－Ir，显然直线①的斜率的绝对值等于r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出E＝50 V，r＝ Ω＝5 Ω，A正确，B错误；当电流为I1＝2.5 A时，由回路中电流I1＝，解得外电路的电阻R外＝15 Ω，C正确；当输出功率为120 W时，由题图中P－I关系图线看出对应干路电流为4 A，再从U－I图线读取对应的输出电压为30 V，D正确． 学科网（北京）股份有限公司 $