《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
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
