第五章 电能与能源的可持续发展 第一节 电路中的能量 第2课时 闭合电路的功率及电源效率问题 两种U-I图像的综合应用 [科学思维] 1.×100% 2.×100% 例1 C [解析] 电动机恰好能正常工作,所以通过电动机的电流等于电动机的额定电流,所以电动机的发热功率为I2R,故A错误;电源的输出电压等于电动机的额定电压,所以电源的输出功率为UI,故B错误;电源的输出电压U=E-Ir,则电源的效率为η====1-,故C正确;电动机消耗的总功率为P=UI,故D错误. 例2 (1)0.32 W (2)0.2 W (3)0.33 W [解析] (1)当R2=0时,通过R1的电流最大,电阻R1消耗的功率最大 电路中电流为I== A=0.4 A 电阻R1消耗的功率最大值为 P1=I2R1=0.42×2 W=0.32 W (2)将R1看成电源的内阻,当R2=R1+r=2 Ω+3 Ω=5 Ω时,滑动变阻器R2消耗的功率最大 ,此时电路中电流为 I2== A=0.2 A 滑动变阻器R2消耗的功率最大值为 P2=R2=0.22×5 W=0.2 W (3)当R1+R2=r时,即R2=1 Ω时,电源的输出功率最大,且最大值为Pm=r== W≈0.33 W 例3 B [解析] 直线a的纵轴截距表示电源的电动势,斜率绝对值表示电源的内阻,由直线a可以看出,电源的电动势为E=6 V,电源内阻为r=||= Ω=2 Ω,故B正确,A错误;直线b的斜率表示电阻,可得电阻为R== Ω=1 Ω,故C错误;该电源直接与电阻R连接成闭合电路时,电源的输出功率P=UI=2×2 W=4 W,故D错误. 变式 AC [解析] 由U-I图像的物理意义可知电源的电动势E=50 V,内阻r== Ω=5 Ω,故A正确,B错误;由题图得,该导体直接与该电源相连时,电阻两端的电压、电流分别为U=40 V,I=2 A,则R==20 Ω,此时,电路消耗的总功率P总=EI=100 W,故C正确,D错误. 随堂巩固 1.C [解析] 灯泡正常发光时的电压等于其额定电压,电动机电压UM=U-UL=8 V-3 V=5 V,故A错误;灯泡正常发光,则电路电流 I== A=2 A,故B错误;电动机的热功率PQ=RM=(2 A)2×1 Ω=4 W,则电动机的输入功率为P=UMIL=5×2 W=10 W,电动机的效率是 η=×100%=×100%=60%,故C正确;整个电路消耗的功率P总=UI1=8 V×2 A=16 W,故D错误. 2.AD [解析] 根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,可知,图线与纵轴交点坐标表示电源的电动势,则电源的电动势E=6.0 V,图线的斜率绝对值表示电源的内阻,则电源的内阻为r== Ω=2 Ω,故A正确,B错误;当外电阻与内电阻相等时,即R=r=2 Ω时,电源的输出功率最大,故C错误;当电流为0.4 A时,根据闭合电路欧姆定律可得I=,代入数据解得R=13 Ω,故D正确.第五章 电能与能源的可持续发展 第一节 电路中的能量 第2课时 闭合电路的功率及电源效率问题 两种U-I图像的综合应用 学习任务一 闭合电路的功率及电源效率问题 [科学思维] 1.电源的效率:电源的输出功率与电源总功率的比值.η= . 2.电动机的效率:η= . 例1 近年来,机器人逐渐走入我们的生活.一款微型机器人的直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为R,将它接在电动势为E,内阻为r的直流电源的两极间,电动机恰好能正常工作,下列说法正确的是( ) A.电动机消耗的热功率为UI B.电源的输出功率为I2R C.电源的效率为1- D.电动机消耗的总功率为EI 例2 [2024·中山一中月考] 如图所示,电源的电动势E为2 V不变,内阻r为3 Ω,定值电阻R1为2 Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为7 Ω,求: (1)电阻R1消耗的功率最大值; (2)滑动变阻器R2消耗的功率最大值; (3)电源的输出功率最大值. 学习任务二 两种U-I图像的综合应用 [科学思维] 两类U-I图像的比较 分类 电源的U-I图像 电阻的U-I图像 图形 物理意义 电源的路端电压随电路中电流的变化关系 电阻两端的电压随电阻中电流的变化关系 截距 ①纵截距表示电源电动势E ②横截距表示电源短路电流 过坐标原点,表示电流为零时电阻两端的电压为零 图线上每一点 坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 图 ... ...
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