专题2.5 闭合电路的功率及效率问题-2019届高考物理一轮复习之热点题型

专题2.5 闭合电路的功率及效率问题 1．电功、电功率、焦耳定律和热功率 内容 表达式 电功 电路中电场力移动电荷做的功 W＝qU＝UIt 电功率 单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢 P＝＝UI 焦耳 定律 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比 Q＝I2Rt[来源:学+科+网] 热功率 单位时间内的发热量 P＝＝I2R 2．电源的总功率 (1)任意电路：P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内． (2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝. 3．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出． 4．电源的输出功率 (1)任意电路：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内． (2)纯电阻电路：P出＝I2R＝。 ＝ (3)输出功率随R的变化关系 ①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝. ②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小． ③当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大． ④当P出<Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2. ⑤P出与R的关系如图所示． 5．电源的效率 (1)任意电路：η＝×100%. ×100%＝ (2)纯电阻电路：η＝×100% ×100%＝ 因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%.[来源:学,科,网Z,X,X,K] 【典例1】一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法中正确的是(　　) A．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω B．电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W C．1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为 6.6×103 J D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍 【典例2】如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是(　　) A．当R2＝R1＋r时，R2获得最大功率 B．当R1＝R2＋r时，R1获得最大功率 C．当R2＝0时，R1获得最大功率[来源:学§科§网Z§X§X§K] D．当R2＝0时，电源的输出功率最大 【典例3】已知电源内阻r＝2 Ω，灯泡电阻RL＝2 Ω，R2＝2 Ω，滑动变阻器R1的最大阻值为3 Ω，如图所示，将滑片P置于最左端，闭合开关S1、S2，电源的输出功率为P0，则(　　) A．滑片P向右滑动，电源输出功率一直减小 B．滑片P向右滑动，电源输出功率一直增大 C．断开S2，电源输出功率达到最大值 D．滑片P置于最右端时，电源输出功率仍为P0 【跟踪训练】 1．(2018·滕州检测)额定电压为4.0 V的直流电动机的线圈电阻为1.0 Ω，正常工作时，电动机线圈每秒产生的热量为4.0 J，下列计算结果正确的是(　　) A．电动机正常工作时的电流强度为4.0 A B．电动机正常工作时的输出功率为8.0 W C．电动机每分钟将电能转化成机械能为240.0 J D．电动机正常工作时的输入功率为4.0 W 2．两个电池1和2的电动势E1>E2，它们分别向同一电阻R供电，电阻R消耗的电功率相同。比较供电时电池1和2内部消耗的电功率P1和P2及电池的效率η1和η2的大小，则有(　　) A．P1>P2，η1>η2 B．P1>P2，η1<η2 C．P1<P2，η1>η2 D．P1<P2，η1<η2 3.如图所示，电阻R和电动机串联接到电路中，已知电阻R跟电动机线圈的电阻相等，开关闭合后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2；经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生的热量为Q1；电流通过电动机做功为W2，产生的热量为Q2，则有(　　) A．U1＝U2，Q1<Q2 B．W1<W2，Q1＝Q2 C．W1<W2，Q1<Q2 D．U1>U2，Q1＝Q2[来源:学。科。网] 4. 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.电源最大输出功率可能大于45 W B.电源内阻一定等于5 Ω C.电源电动势为45 V D.电阻箱所消耗功率P最大时,电源效率大于50% 5．如图所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断，某余用电器均不会损坏，则下列说法正确的是(　　) A．电流表、电压表的读数均变小 B．电源内阻消耗的功率变大 C．液滴将向上运动 D．电源的输出功率变大 6．如图甲所示，