第5章 专题强化练5 闭合电路中的功率、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（粤教版）

**基本信息** 聚焦闭合电路功率效率问题，通过等效电源法、图像斜率分析等科学思维方法，构建“公式推导-动态分析-实际应用”的能量观念逻辑链。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |功率效率综合应用|9题（含U-I图像、等效电源、热敏电阻等）|等效电源法、功率极值条件（R外=r）、效率公式（η=R外/(R外+r)×100%）|闭合电路欧姆定律→功率公式推导→外电阻变化对功率/效率影响→图像与实际应用|

第五章　电能与能源的可持续发展 专题强化练5　闭合电路中的功率、效率问题 1.(2025辽宁沈阳二中月考)如图所示,电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,已知R0=r,滑动变阻器的最大阻值是2r。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,下列说法中正确的是 (　　) A.滑动变阻器两端的电压变大 B.电源的输出功率先变大后变小 C.滑动变阻器消耗的功率变小 D.定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小 2.如图所示,U-I图线上,a、b、c各点分别表示该电路中一个确定的工作状态,b点时α=β,则关于a、b、c三点,下列说法中正确的是(　　) A.在c点时,电源有最大输出功率 B.在b点时,电源的总功率最大 C.从a到b时,β角增大,电源的总功率和输出功率都将增大 D.从b到c时,β角增大,电源的总功率和输出功率都将减小 3.(2025山东淄博月考)某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源的发热功率Pr随电流变化的图线画在了同一坐标系中,如图中的a、b、c所示。下列判断正确的是 (　　) A.直线a表示电源的输出功率 B.曲线b表示电源的输出功率 C.电源的最大输出功率Pm=2.25 W D.电源的电动势E=9 V,内电阻r=1 Ω 4.(多选题)(2025广东深圳期中)如图所示,电源电动势为E、内阻为r,R为定值电阻,RT为负温度系数热敏电阻(其阻值随温度升高而减小),L为小灯泡。当温度升高时,下列说法正确的是 (　　) A.电流表示数变大 B.小灯泡的亮度变暗 C.流过热敏电阻RT的电流减小 D.电源的输出功率变大 5.(多选题)(2024广东广州期末)在如图所示的电路中,电阻箱的阻值为R2,定值电阻、电源的内阻分别为R1、r。则下列说法正确的是(　　) A.如果R2=R1+r,则电阻箱消耗的功率最大 B.如果R2=R1+r,则定值电阻消耗的功率最大 C.当电阻箱的阻值调为零时,定值电阻消耗的功率最大 D.当电阻箱的阻值调为零时,电源的输出功率最大 6.(多选题)在如图所示的电路中,滑动变阻器的滑片向b端移动时(　　) A.电压表V的读数增大,电流表A的读数减小 B.电压表V和电流表A的读数都增大 C.电源的输出功率一定增大 D.电阻R2的功率一定增大 7.(多选题)(2025广东广州期中)交警使用的某型号酒精测试仪工作原理如图所示,传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,电源的电动势为E,内阻为r,定值电阻R0=r,电路中的电表均为理想电表。当某人饮酒驾驶后对着测试仪吹气时,下列说法正确的是 (　　) A.电压表的示数变大,电流表的示数变小 B.饮酒量越多,电源的效率越低 C.饮酒量越多,电源的输出功率一定越大 D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变 8.如图所示将电源、电阻箱、理想电压表和理想电流表组成电路,改变电阻箱的阻值,记录电阻箱的阻值R、电压表的示数U和电流表的示数I。当电阻箱阻值为2 Ω和8 Ω时,U和I乘积相等,且均为2 W。求: (1)电源电动势E和内阻r; (2)电阻箱阻值分别为2 Ω和8 Ω时,电源的效率之比。 9.(2024山东济宁实验中学月考)在图甲的电路中,R1是可变电阻,R2=3 Ω,是定值电阻,电源内阻不可忽略。实验时调节R1的阻值,得到多组电压表和电流表数据,用这些数据在坐标纸上描点、拟合,作出的U-I图像如图乙中AB所示。 (1)电源的电动势和内阻各是多少? (2)电流为0.1 A时电源的效率为多大? (3)实验过程中R2的最大功率是多少?R1此时电阻为多少? 　 答案与分层梯度式解析 1.C 2.D 3.C 4.AB 5.AC 6.AD 7.BCD 1.C　当滑动变阻器滑片P由a端向b端滑动时,电路中的总电阻变小,总电流变大,内阻r和定值电阻R0分得的电压变大,滑动变阻器分得的电压变小,故A错误;当外电阻等于内电阻时,电源的输出功率最大,由题意可知,R外≥r,当滑片P由a端向b端滑动时,外电路总电阻从3r减小到r,由于整个过程中,外电阻一直大于电源内阻,随着外电阻阻值的减小,电源的输出功率不断增大,故B错误;把R0与电源组成的整体看成等效电源,电源内电阻变为2r,滑动变阻器消耗的功率可看成电源的输出功率,外电阻从2r减到0的过程中,输出功率减小,故C正确;当滑片P由a端向b端滑动时,电路中总电阻变小,总电流变大,R0不变,根据P=I2R0知,定值电阻R0上消耗的功率变大,故D错误。 2.D　在b点时α=β,所以直线Ob的斜率大小与直线ac的斜率大小相等,此时电源的输出功率最大,选项A错误;电源的总功率为P=EI,因此在电路中电流最大的时候,电源的功率最大,a、b、c三点中,在a点时电流最大,所以此时的总功率最大,选项B错误;在b点时,电源的输出功率最大,在a点时电源的总功率最大,因此从a到b时,β角增大,电源的总功率减小,输出功率增大,从b到c时,β角增大,电源的总功率和输出功率都将减小,选项C错误,D正确。 3.C　闭合电路中,电源电动势E和内电阻r不变,外电阻的变化引起电路中的电流I变化,电源消耗的总功率PE=IE,E一定时,PE与I成正比,故直线a表示电源的总功率与电流的关系,且a图线的斜率大小为电源电动势,E=3 V,选项A、D错误;电源内电阻消耗的功率Pr=I2r,r一定时,Pr与I2成正比,所以曲线b表示电源内电阻消耗的功率与电流的关系,当I=3 A时,Pr=I2r=9 W,则r=1 Ω,外电阻消耗的功率PR=I2R=IE-I2r,故曲线c表示外电阻消耗的功率与电流的关系,选项B错误;图线b、c的交点也是抛物线c的顶点,该处纵坐标表示外电阻消耗功率的最大值,此时R=r,PR=Pr,PR===2.25 W,选项C正确。 4.AB　当温度升高时,热敏电阻的阻值减小,则并联总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律,可知干路电流增大,则电流表示数增大,A正确;并联部分电压减小,则通过小灯泡的电流减小,亮度变暗,又因干路电流增大,可知通过热敏电阻的电流增大,B正确,C错误;因电源内阻和外电阻大小关系未知,故无法判断电源输出功率的变化情况,D错误。 5.AC　在讨论电阻箱的功率时,可将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为R1+r的电源(等效电源)连成的闭合电路,当外电阻等于等效电源的内电阻时,电阻箱消耗的功率最大,即R2=R1+r时,电阻箱的功率最大,选项A正确;由P=I2R1可知,因R2=0时,电路中的电流最大,R1获得的功率最大,故选项C正确,B错误;在讨论电源的输出功率时,R1+R2为外电阻,内阻r恒定,当外电阻等于内电阻时,电源的输出功率最大,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源的输出功率并不一定最大,选项D错误。 6.AD　滑动变阻器的滑片向b端移动时,R1连入电路的阻值增大,电路中总电阻增大,干路电流减小,由闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir,路端电压增大,电压表V的读数增大,由欧姆定律可知,流过R2的电流增大,则流过R1的电流减小,电流表A的读数减小,A正确,B错误;由P=可知,电阻R2的功率一定增大,D正确;电源的输出功率随外电阻的变化如图所示,由于不知道内、外电阻具体的阻值关系,故无法确定电源的输出功率是否增大,C错误。 7.BCD　由于传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,而酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,酒精气体浓度变大,R变小,由闭合电路欧姆定律可知电流表示数I=,电压表示数U=E-I(R0+r),则电流表示数变大,电压表示数变小,故A错误;电源的效率η=×100%=×100%=×100%=×100%,饮酒量越多,R外越小,则电源的效率越低,故B正确;电源的输出功率与外电阻R外的关系图像如图所示,由图可知,当R外=r时电源的输出功率最大,而酒精气体浓度增大导致R外减小,又R外=R+R0>r,故输出功率一定增大,故C正确;电压表示数与电流表示数关系为U=E-I(R0+r),则=r+R0,故无论R怎么变,电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变,故D正确。 8.答案　(1)6 V　4 Ω　(2) 解析　(1)当电阻箱阻值为2 Ω时,由闭合电路欧姆定律得 I1= 电源的输出功率为P1=R1 化简得P1= 当电阻箱阻值为8 Ω时,同理得电源的输出功率为 P2= 由题意可知P1=P2=2 W 联立解得r=4 Ω,E=6 V。 (2)当电阻箱阻值为2 Ω时,电源的总功率为P总1=EI1=6 W 当电阻箱阻值为8 Ω时,电源的总功率为P总2=EI2=3 W 两种情况下电源的效率之比为==。 9.答案　(1)2.5 V　2 Ω　(2)92%　(3)0.75 W　0 解析　(1)根据图甲可得E=U+I(R2+r) 故U=E-I(R2+r) 得U-I图像的斜率绝对值|k|=R2+r= Ω=5 Ω 又R2=3 Ω,故r=2 Ω 代入I=0.1 A,U=2 V,有2 V=E-5×0.1 V 解得E=2.5 V。 (2)电源的效率为η=×100%=×100% 故η=×100%=×100%=92%。 (3)根据=I2R2=R2,将r、R2的数值代入可得=3 知R1=0时,R2功率最大,可得=×3 W=0.75 W。 8 学科网（北京）股份有限公司 $