第二章 专题强化练7 闭合电路的功率及效率问题（word同步练习）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（教科版）

**基本信息** 聚焦闭合电路功率效率问题，通过分层梯度训练构建"概念-推导-应用"逻辑链，融合等效内阻法等核心方法，强化科学思维与能量观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |功率分析|3、7题|等效内阻法、图像斜率法|从电源总功率到输出功率的公式推导| |效率判断|2、5题|效率公式η=R/(R+r)应用|外电阻变化对效率影响的规律总结| |最值计算|3、9题|功率极值条件（R=r）|定值电阻与可变电阻功率最值的推导过程|

专题强化练7　闭合电路的功率及效率问题 1.(多选题)(2024四川成都双流中学月考)在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻r=1.5 Ω,定值电阻R1=R2=R3=1 Ω,电流表和电压表均为理想电表,当滑动变阻器R4的滑片由a端滑到b端,下列说法正确的是(　　) A.电流表示数增大　　　　B.电压表示数增大 C.电源的效率增大　　　　D.电源的输出功率增大 2.(多选题)(2024广东清远名校期中)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,电源的输出功率P随外电阻R变化的规律如图所示。则下列判断正确的是(　　) 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η=50% C.电源的总功率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 3.(2023四川泸州泸县一中月考)如图所示,已知电源电动势为6 V,内阻为1 Ω,保护电阻R0=0.5 Ω,则当电阻箱R消耗的电功率最大时,这个电阻箱R的读数和电阻R0消耗的电功率为(　　) A.1.5 Ω,2 W　　　　B.1.5 Ω,6 W C.1 Ω,2.88 W　　　　D.1 Ω,5.96 W 4.(2024山东临沂临沭一中月考)如图所示,图线AB是某电源的路端电压与通过的电流的关系图线,OM是定值电阻R两端的电压与通过的电流的关系图像,由图可知(　　) A.该电源的电动势为6 V,内阻是2 Ω B.R的阻值为1 Ω C.该电源的最大输出功率为8 W D.当该电源只向电阻R供电时,其效率约为66.7% 5.(2023四川凉山冕宁中学月考)如图所示,直线A、B分别为电源a、b的路端电压与干路电流关系的图像,直线C为一电阻R两端的电压与通过的电流的关系图像。若将这个电阻R分别接到电源a、b上,下列说法正确的是(　　) A.电源b的内阻较大 B.R接到a电源上时,电源的效率较高 C.R接到a电源上时,电源内阻消耗的功率较大 D.R接到b电源上时,电源的输出功率较大 6.(多选题)(2023四川资阳中学期中)如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内阻,且r>R1。以下说法正确的是(　　) A.当R2+R1=r时,R2获得最大功率 B.当R1+r=R2时,R2获得最大功率 C.当R2=0时,R1获得最大功率 D.当R2由0逐渐变大时,电源的输出功率变大 7.(多选题)(2024四川雅安开学考试)物理实验室中,天天同学在老师的指导下利用各种物理实验器材,将一直流电源的总功率PE、电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在了同一坐标系中,如图中的a、b、c所示。以下判断正确的是(　　) A.图线b为输出功率PR随电流I变化的图线 B.图线a为总功率PE随电流I变化的图线 C.当电流I=1.5 A时,电源的输出功率最大 D.电流越大,电源的效率越高 8.(多选题)(2024四川绵阳开学考试)将一电源与一电阻箱连接成闭合回路,测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示,由此可知(　　) A.当电阻箱的电阻增大时,电源的输出功率一定增大 B.电源内阻一定等于5 Ω C.电源电动势为9 V D.电阻箱所消耗的功率P最大时,电源效率等于50% 9.(2024四川宜宾四中月考)如图所示的电路,电源的电动势与内阻分别为E=15 V、r=3 Ω,电容为C=5×10-8 F的电容器与阻值为R0=2 Ω的定值电阻并联,滑动变阻器R的阻值的调节范围是0~5 Ω。闭合开关S,调节R的接入值,求: (1)电容器带的最大电荷量; (2)滑动变阻器的最大功率。 10.(2024四川宜宾月考)某电动汽车的电源、理想电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,当汽车的电动机启动时,车灯亮度变小。若该汽车电源的电动势E=15 V,内阻r=0.1 Ω。 (1)只闭合S2,电流表示数为I1=10 A,此时车灯的功率P1多大? (2)在(1)的基础上,再闭合S1,电动机启动瞬间,电流表示数达到I2=50 A,电动机启动时车灯的功率减少量ΔP多大?(结果保留1位小数) (3)在(2)所述情况下,电动机的功率P3多大?(结果保留1位小数) 答案与分层梯度式解析 专题强化练7　闭合电路的功率及效率问题 1.AD 2.ABD 3.A 4.D 5.C 6.BC 7.BC 8.BD 1.AD　当滑动变阻器R4的滑片由a端向b端移动时,R4接入电路的电阻减小,电路的总电阻减小,总电流变大,则电源内阻和R1上分得的电压变大,并联部分的电压减小,通过R3的电流减小,则通过R2和R4的电流变大,即电流表示数变大,R2两端的电压变大,则R4两端的电压减小,即电压表示数减小,选项A正确,B错误;电源的效率η====,因外电阻R减小,则电源的效率减小,C错误;外电路电阻等于电源内阻时电源输出功率最大,可知当滑动变阻器R4的滑片在b端时外电阻减小到1.5 Ω,电源输出功率达到最大,D正确。 2.ABD　由题图可知,当R=r时,电源有最大的输出功率,此时电源的效率η1=×100%=×100%=50%, 故A、B正确;电源的总功率为P'=,所以P'随外电阻R的增大而减小,故C错误;电源的效率η=×100%=×100%,所以η随外电阻R的增大而增大,故D正确。 3.A　将保护电阻R0等效为电源内阻,则电阻箱R消耗的电功率最大时,电阻箱阻值为R=R0+r=1.5 Ω,电路中的电流为I==2 A,电阻R0消耗的电功率为P=I2R0=2 W,故A正确。 方法技巧　功率的最值问题 (1)P定=I2R,其中R为定值电阻,P定只与电流有关,当R外最大时,I最小,P定最小;当R外最小时,I最大,P定最大。 (2)电源的输出功率:当R外=r时,P出最大,最大值P出m=。 (3)变化电阻的功率的最大值 利用等效思想,把除变化电阻之外的定值电阻等效成电源的内阻r',则变化电阻的功率即等效以后的电源的输出功率,即当R变=r'时,P变有最大值。 4.D　由图线AB可知,电源的电动势E=6 V,短路电流为I短=6 A,则电源内阻r==1 Ω,故A错误;根据OM图线可得R= Ω=2 Ω,故B错误;当外电路电阻等于内阻时,电源的输出功率最大,所以该电源的最大输出功率为Pmax==9 W,故C错误;当该电源只向电阻R供电时,根据图像交点的纵坐标可得此时电源的输出电压为4 V,则该电源的效率η=×100%=×100%≈66.7%,故D正确。 5.C　 解题关键　解此题的关键是利用图像获取以下信息 根据电源的U-I图线的斜率的绝对值等于电源的内阻,可知电源a的内阻较大,A错误;电源的效率η===,因电源a的内阻较大,则R接到a电源上时,电源的效率较低,B错误;电阻的U-I图线与电源的U-I图线交点的坐标表示电阻与该电源连接时的电流和电压,根据P内=I2r可知,R接到a电源上时,电源内阻消耗的功率较大,C正确;根据P=IU可知,R接到a电源上时,电源的输出功率较大,D错误。 6.BC　把R1看作电源内阻的一部分,当R1+r=R2时,R2获得最大功率,故B正确,A错误;根据P=I2R1可知,当R2=0时,电路中总电流最大,所以此时R1获得最大功率,故C正确;外电阻从零逐渐增大,电源的输出功率先增大再减小,当外电阻等于电源的内阻时,电源的输出功率最大,由于r>R1,当R2由0逐渐变大时,电源的输出功率先变大后变小,故D错误。 7.BC　由题意得,电源的输出功率为PR=EI-I2r,可知PR随电流I变化的图线为开口向下的曲线,则电源的输出功率图线为图线c,故A错误;电源的总功率PE=EI,可知PE与I成正比,所以电源的总功率图线为图线a,故B正确;由图线c可知,当电流I=1.5 A时,电源的输出功率最大,故C正确;电源的效率为η==1-,可知电流越大,电源的效率越低,故D错误。故选B、C。 8.BD　将一电源与一电阻箱连接成闭合回路,测得电阻箱所消耗功率等于电源的输出功率,当电阻箱的电阻小于电源内阻时,电阻箱的电阻增大,电源的输出功率逐渐增大;当电阻箱的电阻大于电源内阻时,电阻箱的电阻增大,电源的输出功率逐渐减小,故A错误;当电阻箱的电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大,即电阻箱消耗的功率最大,电源内阻r=5 Ω,故B正确;电阻箱所消耗的最大功率为Pm=I2R=45 W,解得电流为I= A=3 A,根据闭合电路欧姆定律可知,电源电动势E=I(R+r)=3×(5+5) V=30 V,故C错误;电阻箱消耗的功率最大时,电源效率η====50%,故D正确。故选B、D。 9.答案　(1)3×10-7 C　(2)11.25 W 解析　(1)滑动变阻器接入的阻值最小时,电容器两端的电压最大,则电容器带的电荷量最大,此时电容器两端的电压为U=R0=×2 V=6 V,电容器带的最大电荷量为Q=CU=5×10-8×6 C=3×10-7 C。 (2)滑动变阻器的功率为P=I2R=R=,当R=R0+r=5 Ω时,滑动变阻器的功率最大,最大功率为Pm=R=×5 W=11.25 W。 10.答案　(1)140 W　(2)68.6 W　(3)428.6 W 解析　(1)闭合S2后,车灯、电流表和电源串联,根据闭合电路欧姆定律可知此时的路端电压U1=E-I1r=15 V-10×0.1 V=14 V 车灯两端电压即路端电压,则车灯的功率P1=U1I1=14×10 W=140 W (2)根据欧姆定律可知,车灯的电阻R== Ω=1.4 Ω 电动机启动瞬间,车灯两端电压U2=E-I2r=15 V-50×0.1 V=10 V 则车灯的功率P2== W≈71.4 W 车灯的功率减少量ΔP=P1-P2=140 W-71.4 W=68.6 W (3)电动机启动瞬间,电源的输出功率为P出=U2I2=10×50 W=500 W 电动机的功率等于电源输出功率P出减去车灯的功率P2,即P3=P出-P2=500 W-71.4 W=428.6 W 7 学科网（北京）股份有限公司 $