12.2 第2课时闭合电路中的U-I关系和功率-【经纶学霸】2026-2027学年高二物理必修第三册4星学霸黑白题（人教版）

第2课时闭合电路 白题 基础过关 题型1电源的U-1图像 1.(2024·吉林长春期中)如图所示为测电源电 动势和内阻时，依据测量数据作出的路端电 压与电流的关系图线，图中DC平行于横坐 标轴，DE平行于纵坐标轴，由图可知，以下说 法错误的是 A.比值DE表示外电路电阻 OE B.比值C表示电源内阻 CD B C比信表示电电动势 D.矩形OCDE的面积表示电源在D点的输出 功率 2.(2025·广东汕头期中)在如图所示的U-1图 像中，直线I为某电源的路端电压与电流的 关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的伏安特 性曲线，曲线Ⅱ与直线I的交点坐标为(1.5， 0.75),曲线Ⅱ在该点的切线与横轴的交点坐 标为(1.0,0)，用该电源直接与小灯泡L连接 成闭合电路，由图像可知 UNV 01.02.0/A A.电源电动势为2.0V B.电源内阻为0.52 C.小灯泡L接人电源时的电阻为1.52 D.小灯泡L实际消耗的电功率为1.125W 题型2闭合电路的功率 3.(2024·广东清远期中)在纯电阻电路中，当 用一个固定的电源（设E、r是定值）向变化的 外电阻供电时，关于电源的输出功率P随外 电阻R变化的规律如图所示.则下列判断错误 的是 ( ) 第十二章 的U-1关系和功率 限时：22min A.当R=r时，电源有最大的输出功率 B.当R=r时，电源的效率7=50% C.电源的功率P'随外电阻R的增大而增大 D.电源的效率η随外电阻R的增大而增大 4. （2025·上海格致中学月考)如图所示，直线 Oac为某一直流电源的总功率P随电流I变 化的图线，虚线Obc为这个电源内部热功率 P,随电流I变化的图线，当电路中电流为2A 时 ( ) A.外电路电阻等于电源↑PW 内阻 B.电源内部热功率P,为 2W A C.电源输出功率为2W D.路端电压为3V 5.(2025·山东临沂期中)如图所示，直线b为 电源的U-I图像，直线a为电阻R的U-I图 像，用两个该电阻并联后与该电源组成闭合 电路时，关于电源的输出功率和效率说法正 确的是 A.电源的输出功率为1UN 6W B.电源的输出功率为 4W C.若改用一个该电阻与 6 I/A 该电源组成闭合电路时电源的输出功率 会减小 D.若改用两个该电阻串联后与该电源组成闭 合电路时电源的效率会减小 黑白题077 黑题 应用提优 1.(2025·江苏常州质 6 检)硅光电池是一种太 阳能电池，具有低碳环 保的优点.如图所示， 0.20.314 图线α是该电池在某光照强度下路端电压U 和电流I变化的关系图像（电池电动势不变， 内阻不是定值)，图线b是某电阻R的U-I图 像.在该光照强度下将它们组成闭合回路时， 下列说法中正确的是 ( A.硅光电池的内阻为122 B.硅光电池的总功率为0.4W C.硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32W D.若将R换成阻值更大的电阻，硅光电池的 输出功率增大 2.(2025·陕西渭南期 P 中)（多选）将一电动 势和内阻恒定的电源 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，则 ( A.电源的内阻为12 B.电源电动势为12V C.电阻箱阻值分别为12和42时，电阻箱 消耗的功率相等 D.电源的最大功率为54W 3.(2024·辽宁大连期中) ↑UW 10 （多选)如图所示，直线 I、Ⅱ分别是电源1与电 源2的路端电压随输出 2H 电流变化的图线，曲线Ⅲ 0246810i2iA 是一个小灯泡的V-1图线.曲线Ⅲ与直线I、 Ⅱ相交点的坐标分别为P(5,3.75)、Q(6,5) 如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连 接，则下列说法正确的是 A.电源1与电源2的内阻之比是2：3 必修第三册：RJ 限时：28min B.电源1与电源2的电动势之比是1：1 C.在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比 是5：6 D.在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率 之比是5：8 压轴挑战川 4.(2025·江苏苏州新区一 考)如图1，电源电动势E=( 内阻r=22,开关S闭合后，将滑动变阻器 的滑片从A端移动到B端，该过程中定值 电阻R、R,消耗的功率与通过该电阻的电 流的关系如图2的P、Q所示.则： (1)图像P是哪个电阻的功率变化曲线？ 说明理由， (2)R1、R2的阻值分别为多大？ (3)R的最大功率为多少？ (4)滑动变阻器的最大阻值为多少？ ↑P/W 0 2.25 E 0.72- 00.60.75 图1 图2 进阶突破拔高练P12 黑白题0782.A解析：由图可知，滑动变阻器上、下部分电阻并联后与R 串联：电压表测量电源两端的电压；电流表测量变阻器P以 下部分的电流.设滑动变阻器中P以上部分的电阻为R,滑 动变阻器的总阻值为R。,则变阻器在电路中的总阻值R'= R(R。-R） ,当R,=时，R'最大，P从最顶端向下滑动时 R。 回路中的总电阻先增大，后减小，则路端电压先增大后减小， 所以电压V的示数先变大后变小.当P滑向中点时，R'增 大，外电路总电阻R:增大，总电流I减小，路端电压增大， U减小，变阻器的电压增大，而下部分的电阻减小，所以电 流表A的示数变大.当P滑过中点后，R减小，外电路总电 阻R急减小，总电流I增大，路端电压减小，U增大，则变阻 器的电压减小，而上部分的电阻增大，则通过变阻器上部分 的电流减小，所以电流表A的示数变大.故A正确，BCD错 误.故选A. 3.C解析：AB.由闭合电路欧姆定律得，满偏时E=I（R+r+ R), 接入R=400卫的电阻时，指针指在3mA,得B=子，(R+ r+R+R1), 联立解得R+r=5802,E=3V,AB错误； C.当电流为2.5mA时，接入电阻为R2= E( 2 6002,C正确； D.当电流刻度为4mA时，接入电阻为R= E 4-(R+r+ R)=150D,D错误.故选C. 4.(1)3A(2)2W16W 解析：(1)由于外电路是并联电路，电源的输出电压U= E-Ir, 则有IB-U,代入数据解得I=3A (2)通过电灯的电流L=R1A, 电动机与电灯并联，则电动机的电流12=-I1=2A, 电动机的热功率为P2=r1=2W, 根据能量转化与守恒定律得，电动机对外输出的机械功率为 P3=UI2-P2=16W. 压轴挑战 5.B解析：A.将R1、R3、E视为一个等效电源(E11),如图虚 线框所示，由闭合电路欧姆定律有I= E +R,+RR增大时，1 减小，电流表A示数减小，故A错误：B.电压表V,的示数为 电源￡的路端电压，R增大时，外电阻增大，干路电流减小，由 闭合电路欧姆定律有U,=E-,可知电压表V,示数增大：由 于电流表的示数减小，即流过R的电流减小，所以R两端的 电压减小，即V,减小，故B正确；C.将除R外的其余部分视为 等效电源(E,2),则有U,=E,-2,所以A0=,-（+,) △==7+R,+R, R2,而不是R,故C错误；D.R消耗的功率为等效电源(E22) ER 的输出功率，即P。=R= (R+P(R-,)户，，可知R从0 -+4r2 R 必修第三册·RJ 逐渐增大到r2过程中，PR逐渐增大；R=,时，PR最大；R继续 增大，PR减小，故D错误故选B. A R 第2课时 闭合电路中的U-I关系和功率 白题 基础过关 1.C解析：A比值E表示路端电压U与电流I的比值，等于 OE 外电路电阻，故A正确，不满足题意要求； B,比值表示图线的斜率绝对值，由闭合电路欧姆定律可 得U=E-h, 可知图线斜率绝对值等于内阻，则比值二表示电源内阻，放 B正确，不满足题意要求； C.由闭合电路欧姆定律可得U=E-F, 可知图线纵轴截距等于电动势，则A0等于电源电动势，可 知比值。不是表示电源电动势，故C错误，满足题意要求； D.矩形OCDE的面积等于路端电压U与电流I的乘积，等 于电源在D点的输出功率，故D正确，不满足题意要求故 选C. 2.D解析：AB.根据题意，由闭合电路欧姆定律有U=E-, 代入题中数据有0.75=E-1.5r,0=E-2.0r, 解得E=3.0V,r=1.5,故AB错误； CD.根据题意可知，当用该电源直接与小灯泡L连接成闭合 电路时，灯泡L两端的电压为0.75V,流过灯泡的电流为 1.5A,由欧姆定律可得，小灯泡L接入电源时的电阻为R= 7=0.50, 小灯泡L实际消耗的电功率为P=U1=1.125W, 故C错误，D正确.故选D. 3.C解析：AB.由图可知，当R=r时，电源有最大的输出功 率，此时电源的效率为 x100%= 71= E ×100%=50%,故AB正确： 2R C.电源的功率为P'=R+r 所以P随外电阻R的增大而减小，故C错误； D.电源的效率为7=×100%=是×100%=1×100%， U E R+r 1*R 所以？随外电阻R的增大而增大，故D正确.本题选错误 的，故选C. 4.C解析：A.电源的总功率P=EI,c点表示I=3A,P=9W, 电源的电动势E=3V,电源的内电阻r==?Q=1卫 、当电路中电流为2A时，根据闭合电路欧姆定律，有1=， 黑白题36 解得R=0.52,且只在纯电阻电路成立，故A错误；B.当电 路中电流为2A时，电源内部热功率P.=r=2×1W=4W, 故B错误：C.当电路中电流为2A时，电源输出功率为P= (E-r)I=(3-2×1)×2W=2W,故C正确：D.当电路中电流 为2A时，路端电压为U=E-r=3V-2×1V=1V,故D错 误.故选C. 5.C解析：AB.由闭合电路欧姆定律U=E-r,可得该电源的 电动势和内阻分别为E=3V,r=名0=05n,由欧姆定律 △U 可知，该电阻的阻值为R=A1D,若用两个该电阻并联后 与该电源组成闭合电路时，电源的输出功率为P出= (及)广，英中风4=受-Q50,联立解得P=45取， 放AB结误：C电源的输出功率P-(,虎)广 (R一当%=r=05n时，电源的输出功率最大，则 2 -+4r R外 若改用一个该电阻与该电源组成闭合电路时，外电阻从 R#=0.52增大，故电源的输出功率会减小，故C正确； R外 D.电源的效率n=r(R%+r) R外 ×100%= ×100%=1 -X R外+ 100%,若改用两个该电阻串联后与该电源组成闭合电路时， 外电阻变大，则电源的效率会变大，故D错误.故选C. 黑题应用提优 1.C解析：A.根据闭合电路欧姆定律，有U=E-r,当I=0时， 有U=E,即图线a的纵截距表示电源的电动势，故硅光电池 的电动势为E=3.6V,根据两图线交点处的状态可知，将它 们组成闭合回路时U=2V,I=0.2A,则硅光电池的内阻为 ,-B-36,20=8n,故A皓误：B.硅光电池的总功率为 10.2 P=E1=3.6×0.2W=0.72W,故B错误；C.硅光电池的内阻 消耗的热功率为P内=r=0.22×8W=0.32W,故C正确； D.若将R换成阻值更大的电阻，电路中电阻两端的电压变 大，但电流变小，硅光电池的输出功率不一定增大，故D错 误，故选C 2.BC解析：A.设电源电动势为E、内阻为r,根据闭合电路输 出功率P与外电阻R的关系可得电源的输出功率P=PR= (E)R= R-,则当R=r时，输出功率最大P。 E2 -+4r ,由图像的最大值对应的横坐标可得r=2,A错误； 据A选项分析可知P=上，代入题图中数据 18W、r=2D,解得E=12V,B正确；C.根据闭合电路输出 功率P与外电阻R的关系的规律可得，当P<P时，每个输 出功率对应两个外电阻R1和R2,且满足RR2=2,代人题中 数据1×4=22，满足结论，C正确；D.根据闭合电路P总=EI I=。E可得，当电源短路即R=0时，电源总功率最大P R+r 二，代人数据可得Ps=72W,D错误.故选BC 参考答案与解析 3.BD解析：A.在电源的U-I图像中，图像斜率的绝对值表示 电源的内电阻，由图线I、Ⅱ可知，电源1、电源2的内阻分 5 5 别为=40，=60，即电源1与电源2的内阻之比是 3:2,选项A错误； B.电源的U-I图像纵轴截距表示电源电动势E,=E,=10V, 则电源1与电源2的电动势之比是1：1，选项B正确； CD.小灯泡的U-I图线与电源的U-I图线的交点即为小灯 泡与该电源连接时的工作状态，则连接电源1时，U1= 3.75V,11=5A,故小灯泡消耗的功率为P1=U1I1=18.75W, 4=0.750: 小灯泡的电阻R 连接电源2时，U2=5V,I2=6A,故灯泡消耗的功率P2= U212=30W, 灯泡的电阻R,,6 则R1:R2=9:10,P1:P2=5:8, 选项C错误、D正确故选BD. 压轴挑战 4.(1)R2,理由见解析(2)4222(3)4W(4)62 解析：(1)图像P是电阻R2的功率变化曲线.因为当滑动变 阻器的滑片移动到B端时，电阻R2和滑动变阻器被短路，流 经电阻R2电流为零.而滑动变阻器的滑片从A端移动到B 端的过程中，流经R,的电流不能为零图像P电流值能取到 零，所以图像P是电阻R2的功率变化曲线. (2)R2上电流由0.6A到0变化，即滑片置于A端时R2上的 功率为0.72W,电流为0.6A.根据P=PR得R2= 0.72=20. 0.62 滑片从A向B移动过程中，总电阻减小，通过R的电流逐渐 增大，即滑片置于A端时，R1上的功率为225W,电流为 0.75A.根据P=1PR得R1= 2.25 .752 n=4n. (3)当滑片置于B端时，通过R,的电流最大，即R,的功率 最大，此时正R,+42A=1A,则R,上的最大功率P. PR1=12×4W=4W. (4)滑片置于A端时，滑动变阻器的全部电阻和R2并联，流 经R2的电流I,=0.6A,两端电压和R2相等，U=I,R2= 0.6×2V=1.2V. 滑片置于A端时，设干路电流为I意，由闭合电路欧姆定律得 E=U+la(R+r),解得Ia=0.8A, 则流经滑动变阻器的电流'=1急-11=0.8A-0.6A=0.2A, 滑动变阻器最大阻值R=2n=6n 0.2 专题探究八闭合电路的动态分析 黑题 专题强化 1.AD解析：AC.设电源内阻为r,甲图中，当环境变暗时，R阻 值变大，电路总电阻变大，干路电流减小，根据闭合电路欧姆 定律U=E-I(R+r)可知灯泡两端电压变大，灯泡亮度变 亮；当环境变亮时，R阻值变小，电路总电阻变小，干路电流 黑白题37