专题2　闭合电路的功率、效率和故障判断 学案（含解析）.docxVIP

2025年

专题2闭合电路的功率、效率和故障判断

1.会计算闭合电路的功率和效率．

2.会判断闭合电路中的故障．

eq\a\vs4\al(活动一：计算闭合电路的功率)

1.闭合电路的功率

在闭合电路的欧姆定律E＝U外＋U内的等号两边同时乘以电流I，有EI＝U外I＋U内I，我们就得到了闭合电路中的三种功率：

(1)电源的总功率：P总＝，指电路消耗的总功率．

(2)电源的输出功率：P出＝，指外电路消耗的功率．

(3)电源的内耗功率：P内＝＝，指内电路消耗的功率．

电源的总功率＝电源的输出功率＋电源的内耗功率，这三种功率的大小及分配与电源电动势、内阻及外电路有关．

2.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如图中的a、b、c所示，下列说法错误的是()

A.反映Pr变化的图线是c

B.电源电动势为8V

C.电源内阻为2Ω

D.当电流为0.5A时，外电路的电阻（是纯电阻）为6Ω

3.如图甲所示的纯电阻电路中，电源的输出功率P出与外电路的电阻R的关系为P出＝I2R＝eq\f(E2,(R＋r)2)R＝eq\f(E2,(R－r)2＋4Rr)R＝eq\f(E2,\f((R－r)2,R)＋4r).电源输出功率随外电阻变化曲甲

线如图乙所示，由图像可以看出：

(1)当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝．

(2)当Rr时，随着R增大，P出（选填“增大”或“减小”）.

(3)当Rr时，随着R增大，P出（选填“增大”或“减小”）.乙

(4)当P出Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，可得eq\f(E2,(R1＋r)2)R1＝eq\f(E2,(R2＋r)2)R2，解得r2＝．

4.如图所示，电路中E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，变阻器的最大阻值R＝10Ω.

(1)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？

(2)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？

总结：电路中最大功率的计算技巧

(1)电源的最大输出功率

纯电阻电路中，在外电阻等于时电源的输出功率最大．若不能相等，外电阻小（大）于内阻时，外电阻越大（小），电源的输出功率越（选填“大”或“小”）.

(2)电路中可变电阻的最大功率

当电路中有一个电阻变化而其他电阻恒定时，可以把这个电阻看作（选填“内”或“外”）电路，把其他的定值电阻当作的一部分，当R变＝R定＋r时，P变有最大值．

(3)电路中定值电阻的最大功率

定值电阻的阻值不变，根据P＝I2R，当电路中最大时，其功率最大．

eq\a\vs4\al(活动二：计算闭合电路的效率)

1.电源的效率

电源的效率指电源的输出功率与电源的总功率之比．即η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(IU,IE)×100%＝×100%.

纯电阻电路η＝eq\f(I2R,I2(R＋r))×100%＝eq\f(R,R＋r)×100%＝eq\f(1,1＋\f(r,R))×100%，当R（选填“增大”或“减小”）时，效率η提高．当R＝r（电源有最大输出功率）时，效率仅为%，效率并不高．当R为无穷大时，效率为100%，但此时外电路断路，无实际意义．

2.如图甲所示，线段A为某电源的UI图像，线段B为某电阻的UI图像，用上述电源和电阻组成闭合电路（图乙）时，问：

(1)电源的输出功率P出为多大？

(2)电源的内耗功率P内为多大？

(3)电源的效率η为多大？

甲乙

总结：电路U-I图像的分类

图像有两种：一是电源的U-I图像（图线a）；二是用电器的U-I图像，而用电器的U-I图像又分两类：线性（图线b）和非线性（图线c）.两种图像的交点坐标表示该用电器单独与电源串联的工作电流和路端电压（也是用电器两端的电压）.如图所示，电源的输出功率分别为Pb＝U1I1，Pc＝U2I2.

eq\a\vs4\al(活动三：判断闭合电路中的故障)

在闭合电路中，常因为某元件发生断路或短路，从而引起电路无法正常工作，需要我们使用测量工具进行故障判断，判断电路故障常使用电压表判断．当电压表有读数时，说明电压表两接线柱至电源两极未发生断路；当电压表无读数又无断路时，说明与电压表并联的元件短路．

1.如图所示的电路中，电源的电动势为6V，当开关S接通后，灯泡L1、L