如图1所示，线段A为某电源的U-I图线，线段B为某电阻R的U-I图线， 由上述电源和电阻组成闭合电路时，则：

(1)电源的输出功率P出是多大?

(2)电源内部损耗的电功率P内是多少?

变式训练2　电路图如图2甲所示，图乙中的图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为15 Ω，定值电阻R0=3 Ω.

图2

(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大?最大值为多少?

(2)当R为何值时，电源的输出功率最大 ?最大值为多少?

思路点拨　求解本题应把握以下三点：

(1)由U-I图象求电源的电动势和内阻.

(2)电路中的电流最大时，R0消耗的功率最大.

(3)利用电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出功率.

【即学即练】

1.下列求解电热的公式中，对所有电路均适用的是(　　)

A.Q=UIt B.Q=I2Rt

C.Q=U2Rt D.W=Pt

2.一台电动机的输出功率是10 kW，这表明该电动机工作时(　　)

A.每秒消耗10 kW电能

B.每秒对外做10 kW功

C.每秒消耗10 kJ电能

D.每秒对外做10 kJ功

3.电动机的电枢阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是(　　)

A.电动机消耗的电能为UIt

B.电动机消耗的电能为I2Rt

C.电动机线圈产生的热量为I2Rt

D.电动机线 圈产生的热量为U2tR

4.电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐变小的过程中，下列说法错误的是(　　)

A.路端电压一定逐渐变小

B.电源的输出功率一定逐渐变小

C.电源内部消耗的电功率一定逐渐变大

D.电源的输出电流一定变大

高二物理教案：电功率参考答案

课前自主学习

一、

1.电流所做　电压U　电流I　通电时间t　UIt

2.单位时间内电流所做的功　Wt　UI

二、

1.热量Q　UIt　I2Rt　2.Q/t　I2R

3.UIt　I2Rt　大

三、

1.EI　U外I　U内I　外电路　内电路

2.其他形式的能量　电功率

核心知识探究

一、

[问题情境]

1.因电流是自由电荷在电场力作用下定向移动形成的，电流做的功，实质上是电场力对自由电荷做功.

2.推导：t时间内流过电路的电荷总量q=It，电场力移动电荷做的功为W=qU，所以t时间内电流做功W=UIt.

[要点提炼]

1.W=UIt　2.P=UI

二、

[问题情境]

1.只含白炽灯、电炉等电热元件的电路是纯电阻电路.电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能.

2.在纯电阻电路中，两者相等;在非纯电阻电路中，两者不相等.

3.非纯电阻电路中，电能一部分转化为内能，其他部分转化为机械能、化学能等其他形式的能，这时电功仍然等于UIt，电热仍为I2Rt，此时电功大于电热.

[要点提炼]

1.Q=I2Rt　2.W=Q　W>Q

三、

[问题情境]

1.E=U内+U外

2.根据E=U内+U外可得EI=U内I+U外I，式中EI表示电源提供的电功率，U外I表示外电路上消耗的电功率;U内I表示内电路上消耗的电功率.

[要点提炼]

1.EI=U内I+U外I　EI=I2r+I2R

2.其他形式 的能　电能

[问题延伸]

1.电源的输出功率是指外电路消耗的功率.

当外电路为纯电阻电路时，

(1)电源的输出功率

P出=I2R=E2R+r2R=E2RR-r2+4Rr=E2R-r2R+4r，由此可知当R=r时，电源有最大输出功率P出max=E24r.

(2)P出与外电阻R的函数关系图象如图所示 ，从图中看出当Rr时，若R增大，P出减小.对一个确定的电源，除R=r外，外电阻 有两个值对应的输出功率相等，即(ER1+r)2R1=(ER2+r)2R2，化简后得到这两个阻值的关系为R1R2=r2.

2.η=P出P=IUIE=UE=IRIR+r=RR+r=11+rR，可见，外电阻R越大，电源的效率越高，当电源有最大输出功率时，η=50%，此时电源的效率并不是最高.

解题方法探究

例1　(1)1.5 W　(2)8 W

解析　(1)电动机不转时，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能完全转化为内能，此时电动机可看做纯电阻电路，则R=UI=0.5 Ω

当 加电压为2 V、电流为1 A时，电动机正常工作，有机械能输出，此时电动机为非纯电阻电路，消耗的电能等于转化的机械能和内能之和.

转化的热功率为P热=I2R =0.5 W

总功率P总=UI=2 W，则输出功率P出=P总-P热=1.5 W.

(2)若在电动机正常工作时被卡住，电动机无机械能输出，看做纯电阻电路，此时的电热功率为：

P热′=U2R=220.5 W=8 W.

变式训练1　22 0 W　1 W　219 W

例2　(1)4 W　(2)2 W

解析　(1)根据题意，从图线A可读出

E=3 V，r=EI=36 Ω=0.5 Ω.

从图线B可读出R=ΔUΔI=1 Ω.

由电源E=3 V，r=0.5 Ω与电阻R=1 Ω组成的闭合电路中，I′=ER+r=31.5 A=2 A，则P出=I′2R=4 W.

(2)P内=I′2r=2 W.

变式训练2　(1)0　10.9 W

(2)4.5 Ω　13.3 W

即学即练

1.B　[A、D两选项适合于任何电路电功的计算.B选项适合于任何电路电热的计算.C选项只适合于纯电阻电路电热的计算.]

2.D　[输出功率是指电动机单位时间内对外所做的功，D项正确.]

3.AC　[电动机 为非纯电阻元件，由电功、电热的计算公式知A、C正确.]

4.B　[外电路的电阻逐渐变小的过程中，由U外=RR+rE知，路端电压一定逐渐变小.内电压变大，输出电流一定变大，电源内部消耗的电功率一定逐渐变大，但输出功率不一定变大.]

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