电功与电功率及电源功率最值问题 专项训练 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

电功与电功率及电源功率最值问题 一、单选题 1．如图甲为手控可调节亮度的台灯，其内部电路可简化为如图乙所示的电路图。通过调节图乙所示电位器接入电路的阻值，即可调节电源的输出功率。若电源电动势，内阻，灯泡电阻（固定不变），调节电位器即可改变台灯亮度，电位器接入电路中的阻值可在之间调节，则（　　） A．当时，电源输出的功率最大 B．电源的最大输出功率为 C．灯泡L消耗的最大功率为 D．电位器的最大功率为 2．如图所示，电源电动势E＝6V，内阻，定值电阻，电容器的电容。初始时，开关闭合，断开，下列说法正确的是（     ） A．电路稳定后，电容器上极板带正电 B．电路稳定后，消耗的功率为3.0W C．闭合开关，电路稳定后消耗的功率为1.5W D．闭合开关，电路稳定后电容器所带的电荷量为 3．灯泡和定值电阻接在如图甲所示的电路中，两者的关系图像如图乙所示，下列说法中正确的是（     ） A．图乙中曲线表示电阻的关系图像 B．当电流表示数为0.4 A时，电源电压为4 V C．当电源电压为6 V时，小灯泡的实际功率为3.6 W D．如果将小灯泡和电阻串联接在电压为的电源两端，电路消耗的总功率为 4．如图所示电路里，r是电源内阻，，是外电阻，如果，，分别表示电阻r，，上消耗的电功率，当时，则为（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，是定值电阻R和小灯泡L中电流随电压变化的图像，由图像可知（     ） A．乙是小灯泡的图像 B．定值电阻的阻值为5Ω C．定值电阻R和小灯泡L并联接在4 V的电源上，甲、乙消耗的电功率之比为 D．定值电阻R和小灯泡L串联接在5 V的电源上，电路的总功率为4W 6．在如图所示电路中，当变阻器的滑片P向a端移动时（     ） A．电流表示数变小 B．上消耗的功率变大 C．电压表示数变小 D．电源内部消耗的热功率变大 7．普通电饭锅工作时有加热和保温两种状态。如图为电饭锅的电路图，为电阻，是加热用的电阻丝，为开关。若电饭锅在保温状态下的功率是加热状态下功率的一半，则下列描述正确的是（　　） A． B． C．开关S闭合时，电饭锅处于保温状态 D．开关断开时，与的功率之比为1∶2 8．如图，输电线路两端的电压，每条输电线的电阻，电热水器的电阻，电热水器的电阻。开关S断开时，电热水器消耗的功率为，开关S闭合时，电热水器消耗的功率为，则的值为（　　） A． B． C． D． 9．将四个完全相同的灯泡按如图所示的电路连接，闭合开关后各灯泡均发光，则（    ） A．灯泡最亮 B．灯泡最亮 C．灯泡最亮 D．四个灯泡一样亮 10．如图，图线a、b分别表示a、b两粗细均匀的电阻丝的I—U图线，它们的阻值分别为 R1、R2，下列说法正确的是（　　） A．两个电阻丝的阻值之比 B．若把电阻丝b对折，使其横截面积变为原来的2倍，则其阻值与R1相等 C．a与b 串联后接于恒定电源上，它们的功率之比为 D．a与b 并联后接于恒定电源上，通过它们的电流之比为 二、多选题 11．在如图所示的并联电路中，保持通过干路的电流不变，仅增大的阻值，则（     ） A．MN两端电压变大 B．通过的电流不变 C．所消耗的功率变大 D．并联电路消耗的总功率不变 12．图所示为某款电热水壶的简化电路图，额定电压为为感温开关，1、2是开关连接的触点，和为加热电阻，且阻值保持不变。已知该电热水壶加热挡的额定功率为，保温挡正常工作时的电流为。下列说法正确的是（     ） A．电阻的阻值为 B．加热挡正常工作时的电流为 C．加热挡和保温挡正常工作时功率之比为10：1 D．保温挡正常工作，产生的热量为 三、填空题 13．如图所示的电路，电源电压不变，滑动变阻器R₁标有“100Ω、0.75A”，灯泡标有“12V、6W”，电压表量程（“0~3V”或“0~15V”），虚线框a、b内为电流表（量程0~0.6A）和导线其中之一，且不相同。在保证电路安全的前提下，已知：①闭合 S₁、S₃，调节滑动变阻器，电路中的最小电流为0.4A；②闭合所有开关，滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω；③将b内的元件与电压表互换，闭合所有开关，灯泡恰能正常发光，且无论怎样移动滑片，灯泡亮度都不变。则： (1)电源电压为________V； (2)虚线框中b为_________（选填“电流表”或“导线”）； (3)②中电路的最小总功率为 __________W。 四、解答题 14．如图甲所示，电动势为、内阻为的电源与的定值电阻、滑动变阻器、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。当=10时滑动变阻器消耗的功率达到最大值0.4W；滑动变阻器接入阻值为4与时，消耗的功率相等。 (1)求电源的电动势E和内阻r； (2)求图乙中Rx的大小； (3)调节滑动变阻器，求该电源能够获得的最大输出功率。 15．如图所示，已知电源电动势，内阻，保护电阻，电表为理想电表。 (1)当电阻箱阻值为多少时，保护电阻消耗的电功率最大，并求这个最大值； (2)若电阻箱的最大值为3Ω，，当电阻箱阻值为多少时，电阻箱的功率最大，并求这个最大值； (3)电源的最大输出功率。 16．如图所示，电源电动势E＝10V，内阻，闭合开关S后标有“8V，16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机线圈的电阻R0＝1Ω，求： (1)电动机的总功率； (2)电动机的输出功率。 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 《电功与电功率及电源功率最值问题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D B C C B B A A C 题号 11 12 答案 AC BC 1．D 【详解】AB．根据闭合回路的欧姆定律得 电源的输出功率 根据二次函数的性质，可得输出功率最大时 即 解得（不可取） 根据二次函数的单调性，可得当时，电源的输出功率最大。 代入公式计算得，，故A错误，B错误； C．灯泡L消耗的最大功率，故C错误； D．电位器的功率 根据均值不等式得 当且仅当时，公式成立。 解得 代入公式得，故D正确。 故选D。 2．D 【详解】A．开关闭合，断开，电容器的下极板与电源的正极相连，所以上极板带负电，A错误； B．由闭合电路欧姆定律有，的功率，B错误； C．闭合开关稳定后，电阻串联后与并联， 并联电阻，干路电流， 由电流分配可知流过电流为，消耗的功率，C错误； D．闭合开关，电路稳定后电容器的电压， 电容器所带的电荷量，D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．图乙中斜率，B直线表示定值电阻的关系图像，故A错误； B．图甲中灯泡和定值电阻并联，把竖线从开始向左平移，当时，两支路中的电流之和刚好为0.4A，即 故B正确； C．当电源电压为6 V时，小灯泡的实际功率为，故C错误； D．如果将小灯泡和电阻串联接在电压为的电源两端，因串联电路电流相等，同时两者电压之和为，从开始向下移，由图乙知 ，故D错误。 故选B。 4．C 【详解】、并联，则有 可得 令，则， 则，， 联立可得。 故选C。 5．C 【详解】A．由图像可知乙的斜率不变，由可知乙的电阻值不变，乙为定值电阻的图像，故A错误； B．当时，，定值电阻的阻值，故B错误； C．将定值电阻R和小灯泡L并联接在4 V的电源上，它们两端的电压均为4 V，由图像可知对应的电流，。 由可得甲、乙消耗的电功率之比为，故C正确； D．串联电路中各处电流相等，由图可知当通过电路的电流为0.4A时，小灯泡L两端的电压为1V，定值电阻R两端的电压为4V，串联电路总电压等于各部分电压之和，所以此时的电源电压 符合题目条件，则电路的总功率，故D错误。 故选C。 6．B 【详解】AC．当变阻器的滑动头P向a端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路外电阻变大，根据闭合电路欧姆定律 可知电路总电流减小，路端电压满足 可知路端电压增大，所以电压表示数变大。、并联电路电压满足 因电路总电流减小，可知并联电路两端的电压增大，电流表示数满足 可知电流表示数变大。故A、C错误； B．上消耗的功率满足 电流表示数变大可知上消耗的功率变大，故B正确； D．电源内部消耗的热功率满足 因电路总电流减小，可知电源内部消耗的热功率变小，故D错误。 故选B。 7．B 【详解】C． 电源电压恒定，根据功率公式，开关S闭合时，被短路，电路只有加热电阻丝，总电阻小，功率大，电饭锅处于加热状态； 开关S断开时，与串联，总电阻大，功率小，电饭锅处于保温状态，C错误； AB．加热状态功率 保温状态下的功率 已知 解得，A错误，B正确； D．S断开时与串联，串联电路电流相等，根据，故功率比为，D错误。 故选B。 8．A 【详解】开关S断开时，根据闭合电路的欧姆定律可得电路中的电流 电热水器消耗的功率 开关S闭合时，根据闭合电路的欧姆定律可得干路电流 其中 代入解得 根据并联电路的分流原理可得 解得 则可得电热水器消耗的功率 则 故选A。 9．A 【详解】因四个灯泡完全相同，干路上的电流比各支路电流都大，故通过的电流最大，根据可知，灯泡的功率最大，灯泡最亮。 故选A。 10．C 【详解】A．电阻 图像的斜率代表电阻的倒数，所以。故A错误； B．根据电阻定律 若把电阻丝b对折，长度变为原来的一半，横截面积变为原来的2倍，则阻值变为原来的，即，故B错误； C．a与b串联，电流相等，根据 功率之比。故C正确； D．a与b并联，电压相等，根据 电流之比。故D错误； 故选C。 11．AC 【详解】A．根据并联电路，增大，则电路中的总电阻增大 根据欧姆定律，通过干路的电流不变 得两端的电压变大，A正确； B．上的电流，根据前面分析，知两端的电压增大，所以通过的电流增大 根据并联电路电流关系 有上的电流，因为通过干路的电流不变，通过的电流增大，所以通过的电流减小，B错误； C．根据，因为电压增大，所以消耗的功率增大，C正确； D．并联电路消耗的总功率为，因为通过干路的电流不变，电压增大，所以并联电路消耗的总功率增大，D错误。 故选AC。 【点睛】 12．BC 【详解】A．因电源电压不变，由 可知总电阻最小时功率最大，故当开关接时，被短路，只有接入电路，为加热挡，故可得 当接时，与串联，总电阻最大，功率最小，为保温挡。保温挡总电阻 因此 故A错误； B．加热挡正常工作电流，故B正确； C．保温挡功率，因此功率比：，故C正确。 D． ，保温挡产生的热量，故D错误。 故选BC。 13．(1)27 (2)导线 (3)10.8 【详解】（1）由 可得灯泡的额定电流为 ③将b内的元件与电压表互换，闭合所有开关，灯泡恰能正常发光，此时灯泡与定值电阻串联，滑动变阻器被短路，由串联电路电压特点可知电源电压 闭合、，定值电阻与变阻器串联，电压表测量变阻器的电压，当电压表的示数最大为时，变阻器接入电路中电阻最大，电路电流最小。当闭合所有开关时，定值电阻与变阻器串联，变阻器接入电路中电阻最小时，电路电流最大。 若为导线，为电流表，由于电流表的量程为，则电路的最大电流为。此时电源电压为 联立解得， 闭合、，电路最小电流 不符合题意； 若为导线，为电流表，则闭合所有开关，电路的最大电流为。此时电源电压为 联立解得， 闭合、，电路最小电流 符合题意，故电源电压为 （2）由以上分析可知，虚线框中为导线 （3）②闭合所有开关，定值电阻与变阻器串联，已知电压表的最大量程为，则当电压表的示数为时，电路中的电阻最大，根据 可知电功率最小，此时定值电阻两端电压为 电路中的电流 电路的最小总功率为 【点睛】 14．(1)4V,4 (2)25 (3)0.96W 【详解】（1）当=10时，滑动变阻器消耗的功率达到最大值0.4W。滑动变阻器消耗的功率为 当时有最大功率，最大功率为 因此功率最大时满足 代入数据解得电源的内阻为 输出功率最大值满足 代入数据解得电源的电动势为 （2）对于等效电源，若两个不同外阻、对应的输出功率相等，可推导得 代入数据解得 （3）当外电路电阻与内阻相等时，电源输出功率最大，本题中定值电阻的阻值已经大于内阻的阻值，故滑动变阻器的阻值为零时，电源的输出功率最大，最大功率为 【点睛】 15．(1)， (2)， (3) 【详解】（1） 保护电阻消耗的电功率 因和是常量，而是变量，所以当最小时，最大， 即时，保护电阻消耗的电功率最大为 （2）把当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻，而电阻箱的最大值为，小于，由 可知不能满足，所以当电阻箱时，消耗的功率最大， 最大值为 （3） 电源的输出功率 当时，最大，即时有 。 16．(1)16W (2)12W 【详解】（1）灯泡L正常发光，则路端电压等于灯泡的额定电压8V 内阻分得的电压 回路总电流 通过灯泡的电流 通过电动机的电流 电动机和灯泡并联，则有 电动机的总功率 （2）电动机内阻消耗的功率 则电动机的输出功率 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $