二、电源的功率、效率及三类曲线

1、恒定电流二、电源的功率、效率及三类曲线【知识要点】IO U O IU1 2 1 2图1一、导体的伏安特性曲线 导体中的电流跟电压的关系用图线表示出来，就称为导体的伏安特性曲线。分析时要注意以下两点：（如图1） 1、注意I-U曲线和U-I曲线的区别。（斜率的含义不同） 2、对于线性元件伏安特性曲线是 ，对于非线性元件伏安特性曲线是 或 直线。图2二、电源的功率、效率 1、闭合电路中各部分的功率 （1）电源的功率（电源的总功率）P总= （2）电源的输出功率P出= （3）电源内部消耗的功率P内= 2、电源的效率：= = 3、若外电路为纯电阻电路 （1）电源输出功率随外电阻变化的图线如图2所示。由图可

2、知，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为= 。由图像还可知，当R<r时，若R增加，则P出增大；当R>r时，若R增大，则P出减小。对应于电源的非最大输出功率可以有两个不同的外电阻Rl和R2使得电源输出功率相等，且 ； （2）电源的效率随外电路电阻的增大而增大，当R=r时效率为 。 图3三、电源的伏安特性曲线 如图3所示，路端电压U与电流I的关系曲线，也就是U =EIr式的函数图象，称为电源的伏安特性曲线。当电路断路即I0时，纵坐标的截距为电动势E；当外电路电压为U0时，横坐标的截距I短=E/r为短路电流；图线斜率的绝对值为电源的内阻。四、两类曲线的综合U0 IEU0 M（I0,U

3、0）b aNI0 Im图4如图4中a为电源的U-I图象；b为外电路电阻的U-I图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a的斜率的绝对值表示电源内阻的大小；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时，即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大，可以得出此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半。【专项练习】I I I I1、实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示（ ）o U o U o U o UA. B. C. D.P U2oPU2oPU2oPU2o2、下图所列的4个图象中，最能正确地表示

4、家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象 （ ） A. B. C. D.3、将阻值为R且不随温度而变化的电阻接在电压为U的电源两端，则描述其电压U、电阻R及流过电流I间的关系图象中，正确的（ ）4、两电阻R1，R2的伏安特性曲线如图所示，可知两电阻的大小之比R1:R2等于（ ） A、1:3 B、3:1 C、 D、5、如图所示，电源的电动势是6V，内阻是0.5,小电动机M的线圈电阻为0.5，限流电阻R0为3，若电压表的示数为3V，试求：（1）电源的总功率和电源的输出功率（2）电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率E rR2R16、如图，E =6V

5、，r =4，R1=2，R2的最大值为10。求：（1）电源的最大输出功率；（2）R1上消耗的最大功率；（3）R2上消耗的最大功率；（4）若r=12，R2的最大值为6，求电源的最大输出功率。7、如图中所示的是路端电压U随电池的内电压U/变化的图像，当内电压U/=1.2V时，路端电压和电池的电动势为多少？8、如图所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1100，R2的阻值未知，R3是一个滑动变阻器，在其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图所示，其中图线上的A、B两点是滑片在变阻器两个不同的端点时分别得到的。求：（1）电源的电动势和内电阻；（2）定值电阻R2的阻

6、值；（3）滑动变阻器R3的最大值；（4）上述过程中R1上得到的最大功率以及电源的最大输出功率。9、如图所示，图线I为电源的路端电压随电流变化的图线。图线II为一导体两端的电压和导体中电流关系的图线。若将该导体和电源连接成闭合回路，求路端电压和电源的输出功率。U/VI/Ao2015105ab10、如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线。若已知该蓄电池组的内阻为2.0，则这只定值电阻的阻值为多少？现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，电源输出功率最大时是多少？2.510.07.

7、55.0参考答案1、解：灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，。U越大I-U曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小，选A。2、解：此图象描述P随U 2变化的规律，由功率表达式知：，U越大，电阻越大，图象上对应点与原点连线的斜率越小。选C。3、CD4、A5、解：在串联电路中,电压表读R0两端的电压,由欧姆定律得I=1A电源的总功率：P总=EI=6W由能量转化和守恒定律得：P输出=P总-Pr=6-12×0.5=5.5W

8、电源的输出功率为电动机和限流电阻获得功率之和，P输出=PM+PO PO=I2RO=3WPM= P输出- PO=5.5-3=2.5W有PM=P机+PMr得P机=PM-PMr=2.5-I2r=2.5-0.5=2W6、解：R2=2时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W；R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W；把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6，所以，当R2=6时，R2上消耗的功率最大为1.5W。当R2为6时，电源输出功率最大，为1.62w。7、0.8，2.0.8、解：由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir将图象中A、B两点的电压和电流代入和得E=1

9、6+0.2r E=4+0.8r 联立解得E=20V r=20当R3的滑键自左向右滑时，R3阻值变小，使电路总电阻变小，而总电流变大。由此可知，图线上的A、B两点是滑键分别位于最左端和最右端时所得到的。当滑键位于最右端时，R3=0，R1被短路，外电路总电阻即为R2，故由B点的U、I值可求出R2。R2=当滑键在最左端时，其阻值最大，并对应着图线上的A点，故由A点的U、I值可求出此时外电路总电阻，再根据串、并联电路的规律可求出R3的最大值。R总=又R总=代入数值解得滑动变阻器的最大值R3=300当R1消耗的功率最大时，它两端电压最大，由UR1=E-I（R2+ r）知，这时电路的总电流I应最小，故应把滑动变阻器的阻值调到最大，再结合上面求出的有关数据，便不难得出R1消耗的最大功率。当R3=300时，I=此时R