《电源的功率与效率》专题复习导学案

发布时间: 2020-06-28 14:17:39 【浏览字号: 来源: 教育厅新闻办
《电源的功率与效率》专题复习导学案*

郑州外国语学校 司德平
 
  学习目标
 
  1.理解闭合电路中的能量转化、电功率的分配关系及图象描述;
 
  2.理解电源的输出功率随外电阻(负载)的变化规律,理解电源的总功率、内耗功率和输出功率随电流的变化规律;
 
  3.理解电源的效率随外电阻的变化规律
 
  重点难点

  重点:电源的输出功率随外电阻变化规律的理论推导、实验探究和图象分析
 
  难点:电源最大输出功率的理论推导、图象分析与普适条件
 
  知识回顾
 
  1.请分别写出电动势、电势差、电流和功率的定义式
 
  2.根据图1中信息,思考闭合电路中的能量是如何转化的?且满足什么样的数量关系?
 
 
  课堂探究

  问题1:请推导出电源的总功率、电源内部消耗的功率和电源的输出功率(外电路消耗的功率)的表达式
 
  问题2:闭合电路中电源和负载的伏安特性曲线(U-I图象)分别有何特征?
 
  问题3:电源的输出功率随外电阻的改变而如何变化?(P-R图象)
 
实验探究:数据记录
R/Ω                              
P/W                              
 
  理论分析:
 
  问题4:能否利用电源和负载的伏安特性曲线(U-I图象),分析电源最大输出功率的条件?
 
  问题5:电源的总功率、内耗功率和输出功率随电流的变化规律(P-I图象)?
 
  问题6:电源的效率随外电阻的变化规律(η-R图象)?
 
  达标检测
 
  1.如图2所示,电源的电动势E=9.0 V,内阻r=2.0Ω,定值电阻R1=1.0Ω,R2为可调电阻,其阻值在0~10Ω范围内调节,问:
 
 
  (1)当R2=_____时,R1消耗的电功率最大;
 
  (2)当R2=_____时,R2消耗的电功率最大,此时电源的效率为_____
 
  2.如图3所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线;直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线,将这个电阻分别接到a、b两电源上,那么(   )
 
 
  A.R接到a电源上时,电源的效率较高
 
  B.R接到b电源上时,电源的效率较高
 
  C.R接到a电源上时,电源的输出功率较大
 
  D.R接到b电源上时,电源的输出功率较大
 
  3.如图4所示,电源电动势E=12V,内阻r=3Ω,R0= lΩ,直流电动机内阻R0′= lΩ。当调节滑动变阻器R1=2Ω时,图甲电源输出功率最大。调节R2使图乙电源输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定功率为6W),则此时R2的阻值和电动机的热功率P热为(      )
 
 
  A.  R2=2Ω
 
  B.  R2=1.5Ω
 
  C.  P热=2W
 
  D.  P热=4W
 
  4.如图5所示,直线OAC为某一直流电源的总功率随总电流变化的图线,抛物线OBC为同一电源内部消耗功率随总电流的变化图线,若A、B 对应的横坐标为2,则下面判断正确的是(     )
 
 
  A. 电源的电动势为3V,内电阻为1Ω
 
  B. 线段AB表示的功率为2W
 
  C. 电流为2A时,外电路电阻为0.5Ω
 
  D. 电流为3A时,外电路电阻为2Ω
 
  5.电源(E,r)的功率随外电阻变化的曲线如图6所示,其中电源的总功率随外电阻变化的曲线为__,电源的内耗功率随外电阻变化的曲线为__。A点的纵坐标为__,B点的横坐标为__,B点的纵坐标为__。
 
 
  6.加在理想变压器原线圈上的交流电源的电动势为E,内阻为r,与副线圈相连的负载电阻为R,如图7所示。求原线圈中电流I1多大时,负载上获得的功率最大?最大功率是多少?
 

  思悟总结
 
  1.简要写出自己本节的感悟,编制3道相关的练习题,并分别写出解析。
 
  2.根据本节实验探究记录的数据,在坐标纸上画出电源的输出功率随外电阻变化的P-R图象。
 
  3.试用电阻求导法求解电源输出功率的最大值。
 
  参考文献
 
  [1] 司德平.电源最大输出功率的普适条件[J].物理之友,2014(6):1-2+4
 
  [2] 司德平.用电功率表测定电源输出功率随外电阻的变化规律[J].中学物理教学参考,2012(3):18