高考物理核心高频考点专题备考专题40 电路中的功率及效率问题（原卷版）

专题40电路中的功率及效率问题1.电源的功率及效率问题电源总功率任意电路:P总=EI=P出+P内纯电阻电路:P总=I2(R+r)=E电源内部消耗的功率P内=I2r=P总-P出电源的输出功率任意电路:P出=UI=P总-P内纯电阻电路:P出=I2R=E电源的效率任意电路:η=P出P总纯电阻电路:η=RR+r2.纯电阻电路中电源的输出功率P出与外电阻R的关系(1)表达式:P出=I2R=E2R((2)关系图象①根据如图所示图象可知:随着外电阻的增大,输出功率先增大后减小,即a.当②当R=r时,输出功率最大,为Pmax=E2③P出<Pmax时,每个输出功率对应两个不同的外电阻R1和R2,且满足R1R2=r2,因此需要注意题目可能出现多解的情况。【典例1】[纯电阻电路的功率及效率问题]如图所示，E=8V，r=2Ω，R1=8Ω，R

(1)要使变阻器获得的电功率最大，则R2的取值应是多大？这时R2的功率是多大？

(2)要使R1获得的电功率最大时，则R2的取值应是多大？R1的最大功率是多大？这时电源的效率是多大？

(3)调节R【典例2】[非纯电阻电路的功率及效率问题]如图所示，电源电动势E=10 V，内阻r=1 Ω，闭合开关S后，标有“8 V，12 W”的灯泡恰能正常发光，电动机M的内阻R0=4Ω，求：(1)电源的输出功率P出(2)10 s内电动机产生的热量Q；(3)电动机的机械功率．【典例3】[利用P出-R图象分析电路的功率及效率问题]已知电源内阻r=2Ω,灯泡电阻RL=2Ω,R2=2Ω,滑动变阻器R1的最大阻值为3Ω,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【典例4】[涉及I-U图象的电路功率及效率问题]（多选）如图甲所示的电路中定值电阻R=60Ω，电源电动势E=100V，内阻r=10Ω.图乙中曲线为灯泡L的伏安特性曲线，直线为电源的路端电压与干路电流的关系图线，以下说法不正确的是（）A.S断开时电源的效率为60%

B.S闭合后电源的总功率会变小

C.S闭合后灯泡的亮度增强

D.S断开时小灯泡消耗的功率为240W【典例5】[涉及P-I图象的电路功率及效率问题]（多选）某同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如图所示，根据图线可知(    )A.反映发热功率变化的图线是a

B.电源电动势为8 V

C.电源内阻为2 Ω

D.当电流为0.5 A时，外电路的电阻为6 Ω【典例6】[涉及P-U图象的电路功率及效率问题]（多选）如图所示，直线a、抛物线b和c分别为某一稳定恒压直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内阻发热功率Pr随路端电压U变化的图线，但具体对应关系未知，根据图象可判断A.PE−U图象对应图线a，由图知电源电动势为9 V，内阻为3 Ω

B.外电路电阻为1.5 Ω时，输出功率有最大值为2.25 W

C.Pr−U图象对应图线b，由图知电源电动势为3 V，内阻为1 Ω

D.P【典例7】[涉及图象类的电路功率及效率问题综合分析]（多选）如图所示，电源由几个相同的干电池组成。合上开关S，变阻器的滑片从A端滑到B端的过程中，电路中的一些物理量的变化，如图甲、乙、丙所示，图甲为电压表示数与电流表示数关系，图乙为干电池输出功率跟电压表示数关系，图丙为干电池输出电能的效率η与变阻器接入电路电阻大小的关系，不计电表、导线对电路的影响，则A.串联电池的总内阻为2 Ω B.串联的干电池节数为6节

C.变阻器的总电阻为8 Ω D.乙图上b点的横坐标为3【点对点01】如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源的内电阻，以下说法中不正确的是(

A.当R2=R1+r时，R2上获得最大功率

B.当R1=R2+r时，R【点对点02】在如图所示的U−I图像中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻元件的电压与电流的关系。现用该电源直接与元件连接成闭合电路。则此时A.电源将其它能转化为电能的功率为18W

B.该元件的电阻为2Ω

C.该元件发热功率为6W

D.电源外电路与内电路消耗功率之比为2:3【点对点03】如图所示，曲线C1、C2分别是纯电阻直流电路中，内、外电路消耗的电功率随电流变化的图象。由该图象可知下列说法错误的是A.电源输出功率最大值为8 W

B.电源的电动势为4 V

C.电源的内电阻为1 Ω

D.电源被短路时，电源消耗的最大功率可达16 W【点对点04】如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量G=500 N，电源电动势E=90 V，电源内阻为2 Ω，不计各处摩擦，当电动机以v=0．A.电源的输出功率为450w B.电动机线圈的电阻为16 Ω

C.电源的效率为66.7【点对点05】（多选）硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点．如图10所示，图线a是该电池在某光照射强度下路端电压U和电流I的关系图(电池电动势不变，内阻不是常量)，图线b是某电阻的U−I图象，倾斜虚线是过a、b交点的切线．在某光照强度下将它们组成闭合回路时，下列相关叙述正确的是A.此时硅光电池的内阻为12.5 Ω

B.此时硅光电池的总功率为0.72 W

C.【点对点06】（多选）如图甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R=8Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示。下列说法正确的是(

)A.电源的电动势E=2105V，内阻r =2Ω

B.图乙中Rx=25Ω

C.滑动变阻器的滑片向左移动时，R上消耗的功率先增加后减小【点对点07】如图所示，M为一线圈电阻rM=0.4Ω电动机，R=24Ω，电源电动势E=40V。当S断开时，电流表的示数I1=1.6A，当开关S(2)开关S闭合时电动机输出的机械功率；(3)开关S闭合时电源的输出功率。【点对点08】如图所示，线段A为某电源的U−I图线，线段B为某电阻的U−I图线。现把该电阻接在该电源的两端，求：(1)