专题2：闭合电路的功率 故障分析 导学案-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

专题2：闭合电路的功率　故障分析

[学习目标]　

1.会计算闭合电路的功率和效率，掌握电源的输出功率随外电阻变化的图像.（重难点）

2.会结合闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律分析电路故障．

一、闭合电路中的功率和效率

【知识整理】

1．闭合电路中的功率

 

2.电源输出功率P出随外电阻R的变化规律

(1)电源的输出功率P出＝U外I＝I2R＝R＝＝，当R＝r时，电源有最大输出功率，Pmax＝.

(2)电源的输出功率随外电路电阻R变化的图像如图所示．

 

(3)电源的效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%.

由此可见，外电路电阻R越大，电源的效率越高，当R＝r时电源的输出功率最大，电源的效率η＝50%.

【例题】

1．市面上有一种带小电扇的遮阳帽，电扇由太阳能电池供电。已知该款太阳能电池的电动势为E，内阻为r，给小电扇供电时，电路中的电流为I，电扇两端的电压为U。下列说法正确的是（     ）

A．电路的总功率为UI B．小电扇的电阻为

C．太阳能电池的输出功率为EI D．太阳能电池内阻消耗的功率为

2．图甲为某电源的U﹣I图线，图乙为某小灯泡的U﹣I图线，则下列说法正确的是（     ）

A．电源的内阻为5Ω

B．小灯泡的电阻随着功率的增大而减小

C．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为0.3W

D．把电源和小灯泡组成闭合回路，电路的总功率约为0.3W

3．如图所示，电路中电源的电动势为6V，内阻为0.5Ω，不考虑温度对小灯泡阻值的影响，电压表视为理想电表。开关闭合时，电压表示数为5V。求开关闭合时：

(1)电路中的电流；

(2)小灯泡的电阻；

(3)若在灯泡右侧串联一滑动变阻器，接入电路电阻为2Ω，求电源的输出功率。

4．如图所示，电源电动势，，内电阻，小灯泡标有“3V；3W”字样，小灯泡标有“2V；4W”字样，电动机D的内阻，当闭合电键S，将滑动变阻器R的阻值调到时，两灯泡和电动机均能正常工作。求：

 

(1)流过电动机的电流；

(2)电动机输出的机械功率；

(3)电动机效率；

(4)电源的输出功率。

 

5．如图甲所示的电路中，、为定值电阻，且，阻值未知，为一滑动变阻器，当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电流源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的，求：

(1)电源的电动势和内阻，以及的最大阻值；

(2)接入电路的阻值为多少时，的功率最大，最大功率是多少；

(3)接入电路的阻值为多少时，的功率最大，最大功率是多少。

二、电路故障分析

【知识整理】

（1）常见故障：断路、短路．         

（2）常用方法：假设法

假设某电阻发生断路(或短路)，根据闭合电路动态分析方法判断实际现象与题中情景是否相符，进而找出电路故障．

【例题】

6．如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（     ）

A．R1断路 B．R2断路 

C．R3短路 D．R4短路

 

7．某同学按照如图所示的电路图进行实验。连接电路元件后，闭合开关，发现两个灯均不亮。已知线路连接完好，某个元件发生了故障，该同学用多用电表的直流电压挡来检测故障元件。他在闭合开关的情况下把多用电表的一个表笔始终接在电路的点上，用另一个表笔依次接触电路中的、、、点，关于该操作下列说法正确的是（     ）

 

 

A．应该用黑表笔始终接触点

B．测量未知电压时，多用电表应先用小量程再逐渐增大到合适的量程

C．若测得，，，不为零，则电路中滑动变阻器断路

D．多用电表使用结束时，应把选择开关置于直流电压最高挡或者“OFF”挡